Baja Tahan Karat 301: Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless Steel 301 diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, terkenal karena kandungan kromium dan nikel yang tinggi, yang memberikan ketahanan korosi yang sangat baik dan sifat mekanik yang baik. Kelas baja ini terutama dipadu dengan sekitar 17% kromium dan 7% nikel, dengan kandungan karbon yang rendah yang meningkatkan kemampuan pengelasan dan pembentukan. Keberadaan elemen paduan ini secara signifikan memengaruhi sifat dasarnya, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.

Gambaran Umum

Karakteristik paling signifikan dari stainless steel 301 termasuk kekuatan tinggi, duktilitas yang sangat baik, dan ketahanan korosi yang baik. Dikenal karena kemampuannya untuk bertahan pada suhu sedang hingga tinggi dan sering digunakan dalam aplikasi di mana baik kekuatan maupun ketahanan korosi sangat penting.

Keuntungan (Pro):
- Kekuatan Tinggi: Stainless steel 301 menunjukkan kekuatan tarik superior, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan kemampuan menahan beban tinggi.
- Ketahanan Korosi: Memberikan ketahanan yang baik terhadap berbagai lingkungan korosi, termasuk kondisi atmosfer dan beberapa bahan kimia.
- Pembentukan: Kandungan karbon yang rendah memungkinkan pembentukan yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk bentuk dan desain yang kompleks.

Keterbatasan (Kontra):
- Pengerasan Kerja: Meskipun dapat dibentuk dengan mudah, juga cepat mengeras saat bekerja, yang dapat mempersulit pemrosesan lebih lanjut.
- Kerentanan terhadap Retak Korosi Tegangan (SCC): Dalam lingkungan tertentu, terutama yang mengandung klorida, 301 dapat rentan terhadap SCC.

Secara historis, stainless steel 301 telah banyak digunakan dalam industri otomotif dan dirgantara, serta dalam aplikasi arsitektur. Posisi pasarnya kuat karena versatilitasnya dan keseimbangan yang dicapainya antara biaya dan kinerja.

Nama Alternatif, Standar, dan Rekanan

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S30100	Amerika Serikat	Rekan terdekat dengan AISI 301
AISI/SAE	301	Amerika Serikat	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A240	Amerika Serikat	Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel
EN	1.4310	Eropa	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
JIS	SUS301	Jepang	Sifat serupa, tetapi dapat bervariasi dalam aplikasi tertentu

Perbedaan antara kelas setara dapat memengaruhi pemilihan berdasarkan sifat mekanik spesifik atau ketahanan korosi. Misalnya, meskipun EN 1.4310 mirip, mungkin memiliki sifat mekanik yang sedikit berbeda karena variasi dalam komposisi.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Cr (Kromium)	16.0 - 18.0
Ni (Nikel)	6.0 - 8.0
C (Karbon)	≤ 0.08
Mn (Mangan)	2.0 - 4.0
Si (Silikon)	≤ 1.0
P (Fosfor)	≤ 0.045
S (Belerang)	≤ 0.03

Elemen paduan utama dalam stainless steel 301 adalah kromium dan nikel. Kromium meningkatkan ketahanan korosi dan berkontribusi pada kekerasan baja, sedangkan nikel meningkatkan duktilitas dan kekuatan. Kandungan karbon yang rendah sangat penting untuk mempertahankan kemampuan pengelasan dan mencegah presipitasi karbida selama pengelasan.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diannealing	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Kekuatan Lulus (offset 0.2%)	Diannealing	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Perpanjangan	Diannealing	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Diannealing	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak	-	30 J (pada -196°C)	22 ft-lbf (pada -320°F)	ASTM E23

Gabungan kekuatan tarik dan kekuatan lulus yang tinggi membuat stainless steel 301 cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanik. Perpanjangan yang ditunjukkan menunjukkan duktilitas yang baik, memungkinkan deformasi tanpa pecah.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	-	7.93 g/cm³	0.286 lb/in³
Titik Leleh	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	20 °C	16.2 W/m·K	112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	20 °C	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	20 °C	0.72 µΩ·m	0.72 µΩ·in
Koeffisien Perluasan Termal	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶/K	8.89 x 10⁻⁶/°F

Kepadatan stainless steel 301 membuatnya cocok untuk aplikasi di mana berat menjadi pertimbangan. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya penting untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas, sementara koefisien perluasan termal menunjukkan bagaimana material akan berperilaku di bawah perubahan suhu.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	0 - 10	20 - 60	Baik	Risiko pitting
Asam Sulfat	0 - 10	20 - 40	Kurang baik	Tidak direkomendasikan
Asam Asetat	0 - 10	20 - 60	Baik	Ketahanan sedang
Atmosfer	-	-	Hebat	Baik untuk aplikasi luar ruangan

Stainless steel 301 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer dan beberapa asam organik, tetapi rentan terhadap pitting dan retak korosi tegangan di lingkungan klorida. Dibandingkan dengan stainless steel 304, yang memiliki kandungan nikel lebih tinggi, 301 mungkin menawarkan ketahanan pitting yang lebih rendah tetapi memberikan kekuatan yang lebih tinggi.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	925 °C	1700 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maks	870 °C	1600 °F	Hanya paparan jangka pendek
Suhu Penskalaan	800 °C	1470 °F	Risiko oksidasi di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, stainless steel 301 mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasinya, menjadikannya cocok untuk aplikasi suhu tinggi. Namun, paparan yang berkepanjangan dapat menyebabkan penskalaan dan penurunan sifat mekanik.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas Perlindungan/Fluks Tipikal	Catatan
TIG	ER308L	Argon	Baik untuk bagian tipis
MIG	ER308L	Campuran Argon + CO2	Cocok untuk bagian yang lebih tebal
Stick	E308L	-	Tidak direkomendasikan untuk aplikasi kritis

Stainless steel 301 umumnya dianggap dapat dilas, tetapi perlakuan panas sebelum dan sesudah pengelasan mungkin diperlukan untuk meminimalkan risiko retak. Perhatian harus diambil untuk menghindari input panas yang berlebihan selama pengelasan.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	Stainless Steel 301	AISI 1212	Catatan/Tip
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	50	100	Kemampuan mesin sedang
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20 - 30 m/menit	50 - 70 m/menit	Gunakan alat tajam dan pendingin

Pemesinan stainless steel 301 dapat menjadi tantangan karena karakteristik pengerasan kerjanya. Menggunakan alat pemotong dan teknik yang tepat sangat penting untuk mencapai hasil permukaan yang diinginkan.

Pembentukan

Stainless steel 301 sangat dapat dibentuk, memungkinkan proses pembentukan dingin dan panas. Namun, ia menunjukkan pengerasan kerja yang signifikan, yang dapat membatasi sejauh mana deformasi dalam satu operasi. Jari-jari pembengkokan harus dihitung dengan hati-hati untuk menghindari retak.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Diannealing	1010 - 1120 °C / 1850 - 2050 °F	30 - 60 menit	Udara atau air	Merelaksasi stres, meningkatkan duktilitas

Proses perlakuan panas seperti diannealing dapat secara signifikan mengubah mikrostruktur stainless steel 301, meningkatkan duktilitasnya dan mengurangi stres residual.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Sistem knalpot	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi	Daya tahan di bawah panas dan lingkungan korosif
Dirgantara	Komponen pesawat	Ringan, kekuatan tinggi	Performa di bawah stres dan pertimbangan berat
Arsitektur	Ciri arsitektural	Daya tarik estetika, ketahanan korosi	Penampilan tahan lama dan integritas struktural

Aplikasi lain termasuk:
- Peralatan dapur
- Perangkat medis
- Pegas dan pengikat

Pemilihan stainless steel 301 dalam aplikasi ini sering kali disebabkan oleh keseimbangannya antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan pembentukan, menjadikannya ideal untuk komponen yang memerlukan daya tahan dan daya tarik estetika.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan lebih lanjut

Fitur/Sifat	Stainless Steel 301	Stainless Steel 304	Stainless Steel 316	Catatan Singkat Pro/Kontra atau Trade-off
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan tinggi	Duktilitas baik	Ketahanan korosi yang sangat baik	301 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi ketahanan korosi lebih rendah
Aspek Korosi Utama	Baik dalam klorida	Baik dalam klorida	Sangat baik dalam klorida	316 lebih disukai untuk aplikasi laut
Kemampuan Pengelasan	Baik	Sangat baik	Baik	304 lebih mudah dilas karena kandungan karbonnya yang lebih rendah
Kemampuan Mesin	Sedang	Baik	Baik	304 lebih mudah dipotong
Kira-kira Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Lebih tinggi	301 sering kali lebih ekonomis untuk aplikasi berkekuatan tinggi
Ketersediaan Tipikal	Umum	Sangat umum	Umum	304 adalah stainless steel yang paling banyak digunakan

Saat memilih stainless steel 301, pertimbangan termasuk sifat mekanik dan korosi spesifik yang diperlukan untuk aplikasi, efisiensi biaya, dan ketersediaan. Kombinasi unik sifatnya membuatnya cocok untuk berbagai lingkungan yang menuntut, tetapi pertimbangan cermat terhadap keterbatasannya sangat penting untuk kinerja optimal.