21-6-9 Stainless Steel: Atribut dan Aplikasi Utama

21-6-9 Stainless Steel (Nitronic 40) diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, yang terkenal karena kombinasi unik dari kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang luar biasa, dan kemampuan las yang baik. Unsur paduan utama dalam kelas ini termasuk kromium (Cr), nikel (Ni), dan mangan (Mn), yang berkontribusi secara signifikan terhadap karakteristik kinerja keseluruhannya.

Ikhtisar Komprehensif

Nitronic 40 dicirikan oleh kekuatan tinggi dan ketahanan terhadap keausan dan korosi, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut. Paduan ini biasanya mengandung sekitar 21% kromium, 6% nikel, dan 9% mangan, bersama dengan jejak unsur lain seperti nitrogen, yang meningkatkan sifat mekaniknya.

Salah satu keuntungan paling signifikan dari Nitronic 40 adalah ketahanannya yang superior terhadap pitting dan korosi celah, terutama di lingkungan klorida. Hal ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi kelautan dan lingkungan lain di mana paparan air laut adalah hal yang umum. Selain itu, rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi memungkinkan penggunaan bahan yang lebih sedikit tanpa mengorbankan integritas struktural.

Namun, Nitronic 40 memiliki keterbatasan. Biayanya yang lebih tinggi dibandingkan dengan stainless steel standar bisa menjadi hambatan untuk beberapa aplikasi. Selain itu, meskipun menawarkan kemampuan mesin yang baik, ia tidak dapat dikerjakan seefisien beberapa baja dengan paduan lebih rendah, yang dapat meningkatkan biaya produksi.

Secara historis, Nitronic 40 telah menemukan ceruknya di industri seperti penerbangan, kelautan, dan pemrosesan kimia, di mana sifat uniknya dapat dimanfaatkan sepenuhnya. Posisi pasarnya kuat, terutama dalam aplikasi khusus yang memerlukan kinerja tinggi dan keandalan.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S21900	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 316 tetapi dengan sifat lebih baik.
AISI/SAE	21-6-9	USA	Dikenal karena kekuatan tinggi dan ketahanan korosi.
ASTM	A240/A240M	USA	Spesifikasi standar untuk plat, lembaran, dan strip stainless steel kromium dan kromium-nikel.
EN	1.3964	Europa	Mirip dengan AISI 316 tetapi dengan kandungan mangan lebih tinggi.
JIS	SUS 329J3	Jepang	Ekivalen dengan perbedaan komposisi kecil.

Ekivalen terdekat Nitronic 40, seperti AISI 316, mungkin tidak berkinerja sebaik di lingkungan korosif tertentu karena kandungan mangan yang lebih rendah. Perbedaan ini dapat mempengaruhi secara signifikan ketahanan bahan terhadap pitting dan retak korosi stres.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Cr (Kromium)	20.0 - 22.0
Ni (Nikel)	5.0 - 7.0
Mn (Mangan)	8.0 - 10.0
N (Nitrogen)	0.1 - 0.2
Fe (Besi)	Sisa

Peran utama kromium dalam Nitronic 40 adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sementara nikel berkontribusi pada ketangguhan dan duktilitasnya. Mangan tidak hanya meningkatkan kekuatan tetapi juga membantu menstabilkan struktur austenitik. Nitrogen lebih lanjut meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap korosi, khususnya di lingkungan klorida.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Temper	Temperatur Uji	Nilai/Range Tipikal (Metrik)	Nilai/Range Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Annealed	Suhu Ruangan	620 - 800 MPa	90 - 116 ksi	ASTM E8
Kekuatan Sisa (0.2% offset)	Annealed	Suhu Ruangan	310 - 450 MPa	45 - 65 ksi	ASTM E8
Peregangan	Annealed	Suhu Ruangan	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Annealed	Suhu Ruangan	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	Annealed	-196°C	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan sisa yang tinggi menjadikan Nitronic 40 cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanik. Peregangan yang sangat baik menunjukkan duktilitas yang baik, memungkinkan bahan ini untuk menahan deformasi tanpa kegagalan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7.9 g/cm³	0.285 lb/in³
Titik Leleh	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruangan	16.3 W/m·K	112 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	0.72 µΩ·in

Kepadatan Nitronic 40 menunjukkan bahwa itu merupakan bahan yang relatif ringan, yang bermanfaat dalam aplikasi di mana penghematan berat sangat penting. Konduktivitas termalnya sedang, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana disipasi panas diperlukan tetapi tidak berlebihan. Kapasitas panas spesifik menunjukkan bahwa ia dapat menyerap jumlah panas yang signifikan tanpa perubahan suhu yang drastis, bermanfaat dalam aplikasi manajemen termal.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3.5%	25°C	Excellent	Risiko pitting dalam kondisi diam.
Asam Sulfat	10%	20°C	Good	Ketahanan terbatas; memerlukan penanganan hati-hati.
Asam Klorida	5%	25°C	Fair	Tidak dianjurkan untuk paparan berkepanjangan.
Air Laut	-	25°C	Excellent	Very resistant to seawater corrosion.

Nitronic 40 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap pitting dan korosi celah di lingkungan klorida, menjadikannya ideal untuk aplikasi kelautan. Namun, ia rentan terhadap retak korosi stres dalam kondisi tertentu, terutama di hadapan klorida dan suhu tinggi. Dibandingkan AISI 316, Nitronic 40 menawarkan kinerja superior di lingkungan agresif, sementara AISI 304 mungkin tidak memberikan perlindungan yang cukup terhadap pitting.

Ketahanan Terhadap Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maksimum	800°C	1472°F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi.
Suhu Layanan Intermiten Maksimum	900°C	1652°F	Dapat bertahan terhadap paparan suhu lebih tinggi dalam jangka pendek.
Suhu Skala	1000°C	1832°F	Mulai teroksidasi pada suhu tinggi.

Nitronic 40 mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang melibatkan paparan panas. Ketahanan oksidasinya memungkinkannya berfungsi dengan baik di lingkungan suhu tinggi, meskipun perlu diperhatikan untuk menghindari paparan berkepanjangan pada suhu di atas 800°C.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Proses Pengelasan	Logam Isian yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER309L	Argon	Baik untuk bagian tipis.
MIG	ER308L	Argon/CO2	Cocok untuk bagian yang lebih tebal.
SMAW	E309L	-	Memerlukan pemanasan awal untuk bagian yang lebih tebal.

Nitronic 40 umumnya dianggap memiliki kemampuan las yang baik, meskipun pemanasan awal mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal untuk menghindari retak. Perlakuan panas pasca-las dapat meningkatkan sifat mekanik pengelasan, memastikan integritas struktural.

Kemampuan Mesin

Parameter Permesinan	Nitronic 40	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	50	100	Memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat.
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20 m/menit	40 m/menit	Gunakan alat baja cepat.

Memperoleh Nitronic 40 bisa menjadi menantang karena karakteristik pengerasan kerjanya. Disarankan untuk menggunakan alat baja cepat atau karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan yang lebih rendah untuk mencapai hasil yang optimal.

Keterbentukan

Nitronic 40 menunjukkan keterbentukan yang baik, memungkinkan proses pembentukan dingin dan panas. Namun, karena kekuatannya yang tinggi, jari-jari lentur yang lebih besar harus digunakan untuk menghindari retak selama operasi pembentukan. Pengerasan kerja dapat terjadi, yang mungkin memerlukan pelunakan menengah untuk bentuk yang kompleks.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendam Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pelunakan	1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi tegangan, meningkatkan duktilitas.
Perlakuan Larutan	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 menit	AIR	Meningkatkan ketahanan korosi.

Selama perlakuan panas, Nitronic 40 mengalami transformasi metalurgi yang meningkatkan mikrostruktur dan sifatnya. Pelunakan membantu mengurangi tegangan internal, sementara perlakuan larutan meningkatkan ketahanan korosinya dengan melarutkan presipitat.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Penerbangan	Komponen pesawat	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi	Bahan ringan dan tahan lama sangat penting.
Kelautan	Pembangunan kapal	Ketahanan luar biasa terhadap korosi air laut	Menjamin umur panjang dan keandalan di lingkungan yang keras.
Pemrosesan Kimia	Komponen pompa dan katup	Ketahanan terhadap bahan kimia agresif	Kritis untuk keselamatan dan kinerja dalam penanganan bahan kimia.

Aplikasi lain termasuk:

• Komponen industri minyak dan gas
• Peralatan pengolahan makanan
• Alat medis

Nitronic 40 dipilih untuk aplikasi ini karena kombinasi unik dari kekuatan, ketahanan korosi, dan keterbentukannya, yang sangat penting di lingkungan di mana kinerja dan keandalan sangat penting.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjut

Ciri/Sifat	Nitronic 40	AISI 316	AISI 304	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanik Kunci	Kekuatan tinggi	Kekuatan sedang	Kekuatan sedang	Nitronic 40 menawarkan kekuatan yang superior.
Aspek Korosi Kunci	Excellent	Good	Fair	Nitronic 40 unggul di lingkungan klorida.
Kemampuan Las	Good	Excellent	Excellent	Nitronic 40 memerlukan penanganan hati-hati.
Kemampuan Mesin	Moderate	Good	Excellent	Lebih menantang untuk dikerjakan dibandingkan 304/316.
Keterbentukan	Good	Good	Excellent	Keterbentukan mirip tetapi memerlukan jari-jari lentur yang lebih besar.
Kira-kira Biaya Relatif	Lebih tinggi	Sederhana	Lebih rendah	Biaya mungkin menjadi faktor dalam pemilihan.
Ketersediaan Tipikal	Sederhana	Tinggi	Tinggi	316 dan 304 lebih umum tersedia.

Ketika memilih Nitronic 40, pertimbangan mencakup cost-effectiveness, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Meskipun mungkin lebih mahal dibandingkan stainless steel lainnya, kinerjanya di lingkungan yang menuntut seringkali membenarkan investasi tersebut. Selain itu, sifat magnetiknya dapat diabaikan, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana magnetisme menjadi perhatian.

Secara ringkas, Nitronic 40 menonjol sebagai grade stainless steel berkinerja tinggi, menawarkan keuntungan unik dalam kekuatan dan ketahanan korosi, terutama dalam lingkungan yang menantang. Pemilihan dan penerapannya yang cermat dapat mengarah pada peningkatan daya tahan dan keandalan di berbagai industri.