Seri 200 Baja Tahan Karat: Properti dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Seri 200 Stainless Steel adalah kategori dari stainless steel austenitik yang terutama mencakup kelas-kelas seperti 201 dan 202. Baja ini dicirikan oleh kandungan mangan yang tinggi dan nikel yang rendah, yang membedakannya dari stainless steel seri 300 yang lebih umum dikenal. Elemen paduan utama dalam seri 200 mencakup krom, mangan, dan nitrogen, yang berkontribusi pada sifat dan karakteristik performa uniknya.
Ikhtisar Komprehensif
Stainless steel seri 200 diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, yang berarti mereka memiliki struktur kristal kubus berpusat wajah yang menyediakan ketangguhan dan duktilitas yang sangat baik. Elemen paduan utama adalah krom (sekitar 16-18%), mangan (sekitar 5-7,5%), dan nikel (hingga 5%). Kandungan nikel yang lebih rendah adalah faktor signifikan dalam efektivitas biaya baja ini, menjadikannya alternatif menarik untuk seri 300.
Karakteristik Utama:
- Ketahanan Korosi: Meskipun tidak sekuat seri 300, seri 200 tetap menawarkan ketahanan yang baik terhadap oksidasi dan korosi di banyak lingkungan.
- Kekuatan: Penambahan mangan meningkatkan kekuatan dan kekerasan baja ini, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.
- Formabilitas: Struktur austenitik memungkinkan formabilitas dan kemampuan pengelasan yang sangat baik, meskipun perhatian harus diberikan untuk menghindari masalah seperti sensitisasi selama pengelasan.
Kelebihan:
- Efektif biaya karena kandungan nikel yang lebih rendah.
- Sifat mekanis yang baik, termasuk kekuatan dan duktilitas.
- Cocok untuk berbagai aplikasi, termasuk penggunaan otomotif dan arsitektur.
Limitasi:
- Ketahanan korosi yang lebih rendah dibandingkan stainless steel seri 300, terutama di lingkungan klorida.
- Potensi penurunan ketangguhan pada suhu rendah.
Secara historis, seri 200 telah memperoleh popularitas dalam aplikasi di mana biaya adalah faktor kritis, dan sifat uniknya menjadikannya alternatif yang layak untuk stainless steel yang lebih mahal.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Desigasi/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S20100 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 201 |
| AISI/SAE | 201 | USA | Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan |
| ASTM | A240 | USA | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel |
| EN | 1.4372 | Eropa | Ekivalen dengan AISI 201 dengan variasi kecil |
| JIS | SUS201 | Jepang | Sifat serupa, tetapi mungkin memiliki spesifikasi mekanis yang berbeda |
| GB | 00Cr17Mn5Ni4 | China | Kelas ekivalen dengan fokus pada efektivitas biaya |
| ISO | 10088-2 | Internasional | Standar umum untuk stainless steel |
Perbedaan antara kelas-kelas ini sering terletak pada komposisi spesifik dan sifat mekanisnya, yang dapat mempengaruhi kinerjanya dalam berbagai aplikasi. Misalnya, sementara AISI 201 dan EN 1.4372 mirip, yang terakhir mungkin memiliki persyaratan yang lebih ketat untuk sifat mekanis tertentu.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Cr (Krom) | 16.0 - 18.0 |
| Ni (Nikel) | 3.5 - 5.0 |
| Mn (Mangan) | 5.0 - 7.5 |
| N (Nitrogen) | 0.1 - 0.25 |
| C (Karbon) | ≤ 0.15 |
| Si (Silikon) | ≤ 1.0 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.045 |
| S (Belerang) | ≤ 0.03 |
Peran utama krom adalah untuk memberikan ketahanan korosi, sementara mangan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Nitrogen ditambahkan untuk meningkatkan sifat mekanis dan stabilitas struktur austenitik. Kandungan karbon yang rendah membantu meminimalkan pengendapan karbida, yang dapat menyebabkan korosi intergranular.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - SI Units) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial Units) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dianil | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lulus (penyimpangan 0.2%) | Dianil | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Panjang Regangan | Dianil | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Dianil | 80 - 90 HRB | 80 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Kekuatan Impact (Charpy) | -20°C | 40 - 60 J | 30 - 45 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanis dari stainless steel seri 200 menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan duktilitas yang baik. Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan lulus memungkinkan untuk aplikasi struktural di mana kapasitas beban sangat penting.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - SI Units) | Nilai (Imperial Units) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.93 g/cm³ | 0.286 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Kondusivitas Termal | Suhu Ruang | 16 W/m·K | 92 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0.73 µΩ·m | 0.00000073 Ω·m |
Kepadatan stainless steel seri 200 menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana berat merupakan pertimbangan. Kondusivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya penting untuk aplikasi yang melibatkan pertukaran panas atau manajemen thermal.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 20-60 °C (68-140 °F) | Baik | Risiko pembentukan pitting |
| Asam Asetat | 10-20 | 20-50 °C (68-122 °F) | Baik | Ketahanan sedang |
| Asam Sulfat | 5-10 | 20-40 °C (68-104 °F) | Buruk | Tidak dianjurkan |
| Atmosfer | - | - | Baik | Cocok untuk penggunaan luar ruangan |
Stainless steel seri 200 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap klorida, menjadikannya kurang cocok untuk lingkungan laut dibandingkan dengan stainless steel seri 300. Namun, mereka berkinerja baik di lingkungan yang kurang agresif dan sering digunakan dalam aplikasi arsitektur.
Jika dibandingkan dengan stainless steel seri 300, seri 200 umumnya memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah, terutama di lingkungan kaya klorida. Misalnya, sementara stainless steel 304 menawarkan ketahanan yang sangat baik terhadap pitting dan korosi celah, 201 mungkin lebih rentan terhadap bentuk-bentuk korosi ini.
Ketahanan Panas
| Sifat/Limit | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Berkelanjutan Maks | 800 °C | 1472 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Seling Maks | 900 °C | 1652 °F | Dapat bertahan dalam paparan jangka pendek |
| Suhu Pengelupasan | 1000 °C | 1832 °F | Risiko oksidasi pada suhu tinggi |
Pada suhu tinggi, stainless steel seri 200 mempertahankan kekuatan dan ketangguhannya, menjadikannya cocok untuk aplikasi seperti sistem knalpot dan penukar panas. Namun, mereka mungkin mengalami oksidasi dan pengelupasan jika terpapar suhu tinggi dalam waktu lama.
Sifat Fabricasi
Kemampuan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Perlindungan Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | Argon | Hasil baik dengan teknik yang tepat |
| MIG | ER308L | Argon/CO2 | Memerlukan kontrol suhu yang hati-hati |
| Stik | E308L | - | Cocok untuk bagian yang lebih tebal |
Stainless steel seri 200 umumnya dianggap dapat dilas menggunakan teknik standar. Namun, perlakuan panas sebelum dan setelah pengelasan mungkin diperlukan untuk menghindari masalah seperti sensitisasi dan untuk memastikan sifat mekanis yang optimal.
Kemampuan Mesin
| Parameter Mesin | Stainless Steel Seri 200 | Baja Pembanding (AISI 1212) | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 50% | 100% | Memerlukan kecepatan lebih lambat dan umpan lebih tinggi |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Memutar) | 30-50 m/menit | 70-100 m/menit | Gunakan alat tajam dan pendingin yang tepat |
Kemampuan mesin dari seri 200 adalah sedang, dan meskipun dapat dikerjakan secara efektif, memerlukan perhatian yang hati-hati terhadap alat dan kondisi pemotongan untuk menghindari pengerasan.
Formabilitas
Stainless steel seri 200 menunjukkan formabilitas yang sangat baik karena struktur austenitiknya. Mereka dapat dibentuk dingin menjadi berbagai bentuk dan ukuran, menjadikannya cocok untuk aplikasi seperti komponen otomotif dan fitur arsitektur. Namun, perhatian harus diberikan untuk menghindari pengerasan yang berlebihan, yang dapat menyebabkan retakan selama proses pembentukan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Rendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Peregangan | 1050 - 1150 °C (1922 - 2102 °F) | 1-2 jam | Udara atau air | Mengurangi stres, meningkatkan duktilitas |
| Perlakuan Larutan | 1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F) | 30 menit | Air | Meningkatkan ketahanan korosi dan ketangguhan |
Proses perlakuan panas seperti peregangan dan perlakuan larutan sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur dan sifat dari stainless steel seri 200. Perlakuan ini membantu mengurangi stres internal dan meningkatkan kinerja secara keseluruhan.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Sistem knalpot | Kekuatan tinggi, formabilitas baik | Efektif biaya dan tahan lama |
| Arsitektur | Fasade dan penutup | Daya tarik estetika, ketahanan korosi | Finishing yang menarik dan daya tahan |
| Pengolahan Makanan | Peralatan dan perlengkapan | Ketahanan korosi, mudah dibersihkan | Kebersihan dan daya tahan |
| Pengolahan Kimia | Tangki penyimpanan | Ketahanan baik terhadap bahan kimia tertentu | Alternatif yang efektif biaya |
Aplikasi lain termasuk:
- Peralatan dapur
- Pengikat dan perangkat keras
- Komponen struktural dalam bangunan
Pemilihan stainless steel seri 200 dalam aplikasi ini sering kali didorong oleh efektivitas biaya dan kinerja yang memadai di lingkungan yang kurang agresif.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Stainless Steel Seri 200 | Stainless Steel AISI 304 | Stainless Steel AISI 316 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Perbandingan |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanis Utama | Kekuatan sedang | Kekuatan tinggi | Kekuatan tinggi | Seri 200 adalah efektif biaya |
| Aspek Ketahanan Korosi Utama | Ketahanan baik | Ketahanan sangat baik | Ketahanan sangat baik | Seri 200 kurang cocok untuk aplikasi laut |
| Kemampuan Pengelasan | Baik | Sangat baik | Sangat baik | Seri 200 memerlukan kontrol yang hati-hati |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Sedang | Seri 200 mungkin memerlukan kecepatan lebih lambat |
| Formabilitas | Sangat baik | Baik | Baik | Seri 200 sangat dapat dibentuk |
| Kira-kira Biaya Relatif | Lebih rendah | Lebih tinggi | Lebih tinggi | Penghematan biaya dengan seri 200 |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Sangat umum | Umum | Seri 200 tersedia secara luas |
Saat memilih kelas stainless steel, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan persyaratan kinerja spesifik sangat penting. Stainless steel seri 200 menawarkan keseimbangan sifat yang dapat menguntungkan dalam banyak aplikasi, terutama di mana biaya merupakan faktor signifikan. Namun, untuk lingkungan dengan risiko korosi tinggi, alternatif seperti seri 300 mungkin lebih sesuai meskipun biayanya lebih tinggi.
Kesimpulannya, stainless steel seri 200 merupakan pilihan yang serbaguna dan efektif biaya untuk berbagai aplikasi, menggabungkan sifat mekanis yang memadai dengan ketahanan korosi yang wajar. Memahami sifat dan keterbatasannya sangat penting untuk membuat keputusan pemilihan material yang tepat dalam konteks teknik dan manufaktur.