18-10 Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

18-10 stainless steel, juga dikenal sebagai AISI 304, adalah jenis baja tahan karat austenitik yang banyak digunakan yang dicirikan oleh ketahanan korosi yang sangat baik dan kemampuan pembentukan yang baik. Baja ini terutama terdiri dari besi, kromium (18%), dan nikel (10%), yang berkontribusi pada sifat uniknya. Kandungan kromium meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida pasif di permukaan, sementara nikel meningkatkan duktilitas dan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.

Ikhtisar Komprehensif

Baja tahan karat 18-10 termasuk dalam keluarga baja tahan karat austenitik, yang dikenal karena sifat non-magnetiknya dan ketahanan korosi yang tinggi. Unsur paduan utama, kromium dan nikel, memainkan peran penting dalam mendefinisikan karakteristiknya. Kromium memberikan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi, sementara nikel menstabilkan struktur austenitik, meningkatkan ketangguhan dan duktilitas bahan.

Karakteristik Utama:
- Ketahanan korosi yang sangat baik dalam berbagai lingkungan.
- Sifat mekanis yang baik, termasuk kekuatan tarik yang tinggi dan duktilitas.
- Non-magnetik dalam kondisi annealed.
- Mudah dilas dan dibentuk.

Keuntungan:
- Ketahanan tinggi terhadap korosi pitting dan celah.
- Cocok untuk berbagai suhu dan lingkungan.
- Aplikasi yang serbaguna di berbagai industri, termasuk pemrosesan makanan, farmasi, dan konstruksi.

Limitasi:
- Rentan terhadap retak korosi stres di lingkungan klorida.
- Kekuatan lebih rendah dibandingkan dengan beberapa jenis baja tahan karat lainnya, seperti baja tahan karat martensitik.
- Tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi melebihi 870°C (1600°F).

Secara historis, baja tahan karat 18-10 telah menjadi landasan dalam pengembangan aplikasi baja tahan karat sejak diperkenalkan pada awal abad ke-20. Penggunaan dan ketersediaannya yang luas menjadikannya pilihan umum bagi insinyur dan perancang.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Gradasi	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S30400	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 304
AISI/SAE	304	USA	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A240	USA	Spesifikasi standar untuk pelat baja tahan karat
EN	1.4301	Eropa	Penunjukan ekivalen di Eropa
DIN	X5CrNi18-10	Jerman	Kombinasi yang mirip dengan perbedaan kecil
JIS	SUS304	Jepang	Standar Industri Jepang ekivalen
GB	06Cr19Ni10	China	Penunjukan ekivalen Tiongkok
ISO	304	Internasional	Penunjukan standar internasional

Catatan/Keterangan: Meskipun baja tahan karat 18-10 sering dianggap setara dengan grade lain seperti AISI 316, penting untuk dicatat bahwa 316 mengandung molibdenum, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi, terutama di lingkungan klorida. Perbedaan ini dapat mempengaruhi pemilihan berdasarkan requisitos aplikasi tertentu.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Fe (Besi)	Seimbang
Cr (Kromium)	18.0 - 20.0
Ni (Nikel)	8.0 - 12.0
C (Karbon)	≤ 0.08
Mn (Mangan)	≤ 2.0
Si (Silikon)	≤ 1.0
P (Fosfor)	≤ 0.045
S (Sulfur)	≤ 0.03

Peran Unsur Paduan Utama:
- Kromium (Cr): Meningkatkan ketahanan korosi dan membentuk lapisan oksida pelindung.
- Nikel (Ni): Meningkatkan ketangguhan dan duktilitas, menstabilkan struktur austenitik.
- Karbon (C): Mempengaruhi kekerasan dan kekuatan; kandungan karbon yang lebih rendah meminimalkan kerentanan terhadap korosi intergranular.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - Satuan SI)	Nilai/Rentang Tipikal (Satuan Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Annealed	520 - 750 MPa	75 - 110 ksi	ASTM E8
Kekuatan Yield (0.2% offset)	Annealed	215 - 310 MPa	31 - 45 ksi	ASTM E8
Peregangan	Annealed	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Pengurangan Area	Annealed	60 - 70%	60 - 70%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Annealed	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	-20°C (-4°F)	40 J	30 ft-lbf	ASTM E23

Interpretasi Sifat Mekanis: Sifat mekanis dari baja tahan karat 18-10 menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan duktilitas yang baik. Persentase peregangan yang tinggi menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik, memungkinkan untuk dibentuk menjadi berbagai bentuk tanpa retak. Kekuatan yield memastikan bahwa baja ini dapat menahan beban yang signifikan tanpa deformasi permanen, menjadikannya ideal untuk aplikasi struktural.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik - Satuan SI)	Nilai (Satuan Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7.93 g/cm³	0.286 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konditivitas Termal	Suhu Ruangan	16 W/m·K	9.3 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruangan	0.72 µΩ·m	0.0000013 Ω·in
Koeffisien Perluasan Termal	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F
Permeabilitas Magnetik	Suhu Ruangan	Non-magnetik	Non-magnetik

Signifikansi Sifat Fisik: Kepadatan baja tahan karat 18-10 membuatnya relatif ringan, yang menguntungkan dalam aplikasi di mana berat adalah masalah. Konditivitas termalnya memungkinkan dissipasi panas yang efektif, menjadikannya cocok untuk penukar panas. Sifat non-magnetik sangat penting dalam aplikasi di mana gangguan magnetik harus diminimalkan, seperti dalam peralatan elektronik.

Ketahanan Korosi

Zat Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Rating Ketahanan	Catatan
Klorida	3-10	20-60 °C (68-140 °F)	Baik	Rentan terhadap pitting
Asam Sulfat	10-30	20-40 °C (68-104 °F)	Bagus	Memerlukan pasivasi
Asam Asetat	5-20	20-60 °C (68-140 °F)	Bagus	Secara umum tahan
Air Laut	-	Ambient	Excellent	Sangat tahan
Atmosfer	-	Ambient	Excellent	Membentuk lapisan oksida pelindung

Narasi Ketahanan Korosi: Baja tahan karat 18-10 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, menjadikannya pilihan favorit untuk aplikasi dalam pemrosesan makanan, penanganan bahan kimia, dan lingkungan maritim. Namun, ia rentan terhadap korosi pitting di lingkungan kaya klorida, terutama pada suhu tinggi. Dibandingkan dengan AISI 316, yang mengandung molibdenum untuk meningkatkan ketahanan terhadap klorida, 18-10 mungkin tidak berkinerja sebaik dalam kondisi yang sangat korosif. Sebaliknya, ia mengungguli baja karbon dan beberapa baja tahan karat grade rendah dalam sebagian besar lingkungan.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Berkelanjutan Maksimal	870 °C	1600 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maksimal	925 °C	1700 °F	Paparan jangka pendek saja
Suhu Scaling	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi di atas suhu ini
Ketahanan Creeping mulai dipertimbangkan	600 °C	1112 °F	Creep dapat menjadi signifikan

Narasi Ketahanan Panas: Baja tahan karat 18-10 mempertahankan sifat mekanisnya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi seperti penukar panas dan komponen tungku. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu di atas 870 °C (1600 °F) dapat menyebabkan oksidasi dan scaling, yang dapat merusak integritasnya. Penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor ini dalam aplikasi suhu tinggi untuk menghindari kegagalan dini.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Penyangga yang Umum	Catatan
Pengelasan TIG	ER308L	Argon	Hasil yang baik dengan teknik yang tepat
Pengelasan MIG	ER308L	Campuran Argon/CO2	Memerlukan pengendalian panas yang hati-hati
Pengelasan Stick	E308L	-	Cocok untuk bagian yang lebih tebal

Mengelas baja tahan karat 18-10 umumnya mudah karena kemudahan pengelasannya yang baik. Pemanasan awal biasanya tidak diperlukan, tetapi mengendalikan input panas sangat penting untuk menghindari perubahan bentuk dan memastikan pengelasan yang kuat. Perlakuan panas pasca pengelasan mungkin diperlukan untuk meredakan stres dan meningkatkan ketahanan korosi.

Permesinan

Parameter Permesinan	Baja Tahan Karat 18-10	AISI 1212 (Baja Patokan)	Catatan/Saran
Indeks Kemudahan Permesinan Relatif	30%	100%	Memerlukan kecepatan lebih lambat dan umpan lebih tinggi
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putaran)	30-50 m/menit	100-150 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Menggiling baja tahan karat 18-10 bisa menjadi tantangan karena karakteristik pengkerasan kerjanya. Disarankan untuk menggunakan alat tajam dan kecepatan pemotongan yang tepat untuk meminimalkan keausan alat dan mencapai hasil permukaan yang baik.

Kemudahan Pembentukan

Baja tahan karat 18-10 menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik, memungkinkan untuk proses pembentukan dingin dan panas. Duktilitasnya yang tinggi memungkinkan untuk dibengkokkan dan dibentuk tanpa retak, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan geometri kompleks. Namun, harus berhati-hati untuk menghindari pengkerasan kerja yang berlebihan, yang dapat menyebabkan kesulitan dalam pemrosesan lebih lanjut.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan	1010 - 1120 °C (1850 - 2050 °F)	1-2 jam	Udara atau air	Meredakan stres, meningkatkan duktilitas
Perlakuan Larutan	1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F)	30 menit	Pendinginan cepat	Menstabilkan struktur austenitik

Transformasi Metalurgi: Selama proses pemanasan, baja tahan karat 18-10 mengalami transformasi yang meredakan stres internal dan meningkatkan duktilitas. Perlakuan larutan melarutkan karbida dan presipitat lainnya, mempromosikan mikrostruktur yang seragam yang meningkatkan ketahanan korosi dan sifat mekanisnya.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Pemrosesan Makanan	Peralatan Dapur	Ketahanan korosi, mudah dibersihkan	Higienis dan daya tahan
Farmasi	Peralatan dan Pipa	Ketahanan korosi, non-reaktif	Keamanan dan kepatuhan
Konstruksi	Fasad Arsitektural	Daya tarik estetika, ketahanan cuaca	Umur panjang dan penampilan
Pengolahan Kimia	Wadah Penyimpanan	Ketahanan korosi, kekuatan	Keamanan dalam penanganan bahan kimia
Aplikasi Maritim	Komponen Kapal	Ketahanan korosi di air laut	Daya tahan dalam lingkungan yang keras

• Aplikasi lain termasuk:
• Komponen otomotif
• Perangkat medis
• Penukar panas
• Wadah tekan

Penjelasan Aplikasi: Baja tahan karat 18-10 dipilih untuk peralatan pemrosesan makanan karena ketahanan korosinya yang sangat baik dan kemudahan dalam membersihkan, yang sangat penting untuk menjaga standar kebersihan. Dalam aplikasi farmasi, sifat non-reaktifnya memastikan bahwa itu tidak mencemari produk sensitif. Daya tarik estetika dan daya tahan baja ini menjadikannya pilihan populer untuk aplikasi arsitektur, sementara kekuatan dan ketahanan korosinya penting dalam pengolahan kimia dan lingkungan maritim.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Tambahan

Fitur/Sifat	Baja Tahan Karat 18-10	Baja Tahan Karat AISI 316	Baja Karbon	Catatan Singkat Pro/Kon atau Pertukaran
Sifat Mekanis Utama	Duktilitas yang baik	Kekuatan lebih tinggi	Variabel	316 menawarkan ketahanan korosi lebih baik
Aspek Korosi Utama	Baik dalam klorida	Luar biasa dalam klorida	Buruk	316 lebih disukai di lingkungan maritim
Kemudahan Pengelasan	Baik	Baik	Luar biasa	18-10 lebih mudah dilas pada bagian tipis
Kemudahan Permesinan	Sedang	Sedang	Tinggi	Baja karbon lebih mudah diproses
Kemampuan Pembentukan	Sangat baik	Baik	Variabel	18-10 lebih duktil dibandingkan banyak baja karbon
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Lebih tinggi	Lebih rendah	18-10 efektif biaya untuk banyak aplikasi
Ketersediaan Tipikal	Tinggi	Sedang	Tinggi	18-10 tersedia luas dalam berbagai bentuk

Diskusi: Saat memilih baja tahan karat 18-10, pertimbangan mencakup keseimbangan antara ketahanan korosi, sifat mekanis, dan efektivitas biaya. Meskipun cocok untuk banyak aplikasi, alternatif seperti AISI 316 mungkin diperlukan di lingkungan yang sangat korosif. Ketersediaan baja tahan karat 18-10 dalam berbagai bentuk menjadikannya pilihan praktis bagi insinyur dan perancang. Selain itu, sifat non-magnetiknya dan daya tarik estetis lebih meningkatkan desirabilitasnya dalam aplikasi khusus.

Kesimpulannya, baja tahan karat 18-10 tetap menjadi bahan yang serbaguna dan banyak digunakan di berbagai industri, karena kombinasi unik dari sifat-sifatnya yang memenuhi tuntutan aplikasi rekayasa modern.