302 Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
302 stainless steel diklasifikasikan sebagai baja tahan karat austenitik, yang terkenal karena kandungan krom dan nikel yang tinggi. Kelas ini terutama dipadukan dengan sekitar 8% nikel dan 18% krom, yang berkontribusi pada ketahanan korosi yang sangat baik, formabilitas yang baik, dan kekuatan tinggi. Kehadiran nikel menstabilkan struktur austenitik, menjadikannya non-magnetik dan meningkatkan ketangguhannya pada suhu ambien dan suhu tinggi.
Ikhtisar Komprehensif
302 stainless steel diakui luas karena versatilitasnya dan sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kombinasi sifat mekanik yang baik serta ketahanan terhadap oksidasi dan korosi. Sifat yang dimilikinya meliputi:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan yang korosif, termasuk kondisi atmosfer, dan banyak bahan kimia organik dan anorganik.
- Kekuatan Mekanik: Kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi struktural.
- Formabilitas: Dapat dikerjakan dengan baik, memungkinkan berbagai proses fabrikasi seperti pengelasan dan pemesinan.
Keuntungan:
- Ketahanan tinggi terhadap oksidasi dan korosi.
- Sifat mekanik yang baik pada suhu ruangan dan suhu tinggi.
- Non-magnetik dalam kondisi annealed.
Limitasi:
- Ketahanan yang lebih rendah terhadap korosi pitting dalam lingkungan klorida dibandingkan dengan stainless steel lainnya seperti 316.
- Tidak sekuat beberapa paduan kuat lainnya, membatasi penggunaannya dalam aplikasi struktural yang sangat menuntut.
Secara historis, 302 stainless steel telah menjadi bahan utama dalam pembuatan peralatan dapur, bagian otomotif, dan berbagai aplikasi industri karena keseimbangan sifat dan biaya yang efektif. Posisi pasar tetap kuat, dengan penggunaan yang luas di berbagai industri.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekuivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S30200 | USA | Setara paling dekat dengan AISI 302 |
| AISI/SAE | 302 | USA | Penunjukan yang biasa digunakan |
| ASTM | A240 | USA | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel |
| EN | 1.4300 | Europa | Setara dengan AISI 302 dengan perbedaan komposisi minor |
| JIS | SUS302 | Jepang | Sifat yang serupa, digunakan dalam standar Jepang |
| GB | 00Cr19Ni9 | China | Setara dengan variasi kecil dalam komposisi |
| ISO | 1.4300 | Internasional | Penunjukan umum untuk kelas ini |
Catatan/Keterangan: Sementara kelas seperti stainless steel 316 menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap klorida, 302 tetap menjadi pilihan yang hemat biaya untuk banyak aplikasi di mana ketahanan korosi ekstrem tidak kritis. Perbedaan komposisi kecil antara kelas ekuivalen dapat memengaruhi kinerja di lingkungan tertentu, sehingga pemilihan yang cermat sangat penting.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.15 maks |
| Cr (Krom) | 17.0 - 19.0 |
| Ni (Nikel) | 8.0 - 10.0 |
| Mn (Mangan) | 2.0 maks |
| Si (Silikon) | 1.0 maks |
| P (Fosfor) | 0.045 maks |
| S (Belerang) | 0.03 maks |
Elemen paduan utama dalam 302 stainless steel termasuk krom dan nikel, yang sangat penting untuk meningkatkan ketahanan korosi dan sifat mekanik. Krom membentuk lapisan oksida pasif di permukaan, memberikan perlindungan terhadap korosi, sementara nikel meningkatkan ketangguhan dan kelenturan, terutama pada suhu rendah.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - SI Unit) | Nilai/Rentang Tipikal (Unit Imperial) | Referensi Standar untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Hasil (Offset 0.2%) | Annealed | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | 40% | 40% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Annealed | 70 - 90 | 70 - 90 | ASTM E18 |
| Kekuatan Impact | - | 40 J (pada -20°C) | 30 ft-lbf (pada -4°F) | ASTM E23 |
Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, serta peregangan yang baik, membuat 302 stainless steel cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan kelenturan. Kekuatan impaknya pada suhu rendah menjamin keandalannya di lingkungan yang lebih dingin.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - SI Unit) | Nilai (Unit Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kerapatan | - | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1400 - 1450 °C | 2550 - 2642 °F |
| Kekuatan Konduktivitas Termal | 20 °C | 16.2 W/m·K | 112 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Kapasitas Panas Spesifik | 20 °C | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | 20 °C | 0.72 µΩ·m | 0.72 µΩ·in |
| Koefisien Perluasan Termal | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶ /K | 8.9 x 10⁻⁶ /°F |
| Permeabilitas Magnetik | - | Non-magnetik | Non-magnetik |
Kerapatan dan titik leleh 302 stainless steel menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi suhu tinggi. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya menjadikannya efektif dalam aplikasi perpindahan panas, sementara sifat non-magnetiknya menguntungkan dalam aplikasi elektronik dan magnetik.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 0 - 10 | 20 - 60 / 68 - 140 | Baik | Rentan terhadap pitting |
| Asam Sulfat | 0 - 50 | 20 - 60 / 68 - 140 | Baik | Memerlukan pasivasi |
| Asam Asetat | 0 - 50 | 20 - 60 / 68 - 140 | Excellent | Resistant di konsentrasi rendah |
| Air Laut | - | 20 - 60 / 68 - 140 | Baik | Risiko korosi lokal |
| Atmosfer | - | - | Excellent | Ketahanan yang baik terhadap oksidasi |
302 stainless steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi atmosfer dan banyak bahan kimia organik dan anorganik. Namun, ia rentan terhadap korosi pitting dalam lingkungan klorida, terutama dalam aplikasi perairan. Jika dibandingkan dengan stainless steel 316, yang mengandung molibdenum untuk meningkatkan ketahanan klorida, 302 mungkin tidak berkinerja sebaik di kondisi sangat saline.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maksimal | 870 °C | 1600 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Intermiten Maksimal | 925 °C | 1700 °F | Dapat bertahan dalam paparan jangka pendek |
| Suhu Skala | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
| Pertimbangan Kekuatan Creep | 600 °C | 1112 °F | Ketahanan creep menurun pada suhu tinggi |
302 stainless steel mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di penukar panas dan komponen tungku. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu di atas 600 °C dapat menyebabkan oksidasi dan skala, sehingga perlu pertimbangan yang cermat dalam desain.
Sifat Fabrikasi
Kemudahan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Pelindung yang Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | Argon | Hasil baik dengan teknik yang tepat |
| MIG | ER308L | Argon + CO2 | Memerlukan kontrol yang cermat terhadap input panas |
| Stick | E308L | - | Cocok untuk bagian yang lebih tebal |
302 stainless steel sangat mudah dilas menggunakan berbagai proses, termasuk pengelasan TIG dan MIG. Perawatan panas sebelum dan sesudah pengelasan sering direkomendasikan untuk meminimalkan risiko retak dan memastikan sifat mekanik yang optimal. Perhatian harus diberikan untuk menghindari overheating selama pengelasan, yang dapat menyebabkan hilangnya ketahanan korosi.
Kemudahan Pemesinan
| Parameter Pemesinan | 302 Stainless Steel | AISI 1212 | Catatan/Tip |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif | 50% | 100% | Kemudahan pemesinan sedang |
| Kecepatan Potong Tipikal (Memutar) | 30 m/menit | 60 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
302 stainless steel memiliki kemudahan pemesinan sedang, sering memerlukan kecepatan potong yang lebih lambat dan alat khusus untuk mencapai hasil permukaan yang diinginkan. Penggunaan alat baja kecepatan tinggi atau karbida direkomendasikan untuk meningkatkan kinerja.
Formabilitas
302 stainless steel menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan berbagai proses seperti pembengkokan, pematraan, dan penarikan dalam. Namun, penting untuk mempertimbangkan pengerasan kerja, yang dapat memengaruhi kelenturan material selama operasi pembentukan. Jari-jari bengkok yang direkomendasikan harus dipatuhi untuk mencegah retak.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 1010 - 1120 / 1850 - 2050 | 1 - 2 jam | Udara | Mengurangi stres, meningkatkan kelenturan |
| Perlakuan Solusi | 1010 - 1120 / 1850 - 2050 | 1 jam | Air | Menstabilkan struktur austenitik |
| Penuaan | 650 - 800 / 1200 - 1470 | 1 - 2 jam | Udara | Meningkatkan kekuatan dan kekerasan |
Proses perlakuan panas seperti annealing dan perlakuan solusi sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur 302 stainless steel. Proses ini meningkatkan kelenturan dan kekuatan sambil mengurangi stres internal, membuat material lebih cocok untuk aplikasi yang menuntut.
Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Pengolahan Makanan | Peralatan Dapur | Ketahanan korosi, formabilitas | Kebersihan dan daya tahan |
| Otomotif | Sistem Knalpot | Kekuatan suhu tinggi, ketahanan oksidasi | Performa di bawah panas |
| Industri Kimia | Tangki Penyimpanan | Ketahanan korosi, kekuatan mekanik | Keamanan dan umur panjang |
| Dirgantara | Komponen Pesawat | Ringan, kekuatan tinggi | Performa dan keamanan |
Aplikasi lain termasuk:
-
- Perangkat medis
-
- Elemen arsitektural
-
- Pengikat dan aksesori
302 stainless steel dipilih untuk aplikasi ini karena keseimbangan sifatnya yang sangat baik, terutama ketahanan korosi dan kekuatan mekanik, yang krusial di lingkungan yang terkena kelembapan dan bahan kimia.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | 302 Stainless Steel | 316 Stainless Steel | 304 Stainless Steel | Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan Sedang | Kekuatan Tinggi | Kekuatan Sedang | 316 menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik |
| Aspek Korosi Utama | Baik dalam Klorida | Excellent | Baik | 316 lebih disukai untuk aplikasi maritim |
| Kemudahan Pengelasan | Baik | Baik | Excellent | 304 lebih mudah dilas |
| Kemudahan Pemesinan | Sedang | Sedang | Baik | 304 sering lebih mudah dipotong |
| Formabilitas | Baik | Baik | Excellent | 304 memiliki formabilitas yang lebih baik |
| Biaya Relatif Perkiraan | Sedang | Lebih Tinggi | Sedang | 302 hemat biaya untuk banyak aplikasi |
| Ketersediaan Tipikal | Umum Tersedia | Umum Tersedia | Umum Tersedia | Semua kelas umumnya ditemukan |
Saat memilih 302 stainless steel, pertimbangan seperti biaya-efektivitas, ketersediaan, dan persyaratan spesifik terhadap kekuatan mekanik dan ketahanan korosi sangat penting. Meskipun 302 menawarkan keseimbangan sifat yang baik, alternatif seperti 316 mungkin lebih cocok untuk lingkungan dengan paparan klorida tinggi. Selain itu, stainless steel 304 sering dipilih karena formabilitas dan kemudahan pengelasannya yang sangat baik, menjadikannya pilihan populer di banyak aplikasi.
Kesimpulannya, 302 stainless steel tetap menjadi material yang serbaguna dan banyak digunakan di berbagai industri, memberikan pilihan yang dapat diandalkan untuk aplikasi yang membutuhkan kombinasi kekuatan, ketahanan korosi, dan formabilitas.