304 Baja Tahan Karat: Sifat dan Aplikasi Kunci

304 stainless steel diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, yang merupakan kategori yang dikenal karena ketahanan korosi yang tinggi dan kemampuan bentuk yang sangat baik. Unsur paduan utama dalam stainless steel 304 adalah kromium (18-20%) dan nikel (8-10,5%), yang secara signifikan memengaruhi sifatnya. Kehadiran kromium meningkatkan ketahanan baja terhadap oksidasi dan korosi, sementara nikel berkontribusi pada ketangguhan dan kelenturannya.

Tinjauan Menyeluruh

304 stainless steel adalah salah satu jenis stainless steel yang paling banyak digunakan, dikenal karena keserbagunaannya dan keseimbangan sifatnya. Karakteristik alaminya meliputi ketahanan korosi yang sangat baik, kemampuan pengelasan yang baik, dan kemampuan untuk bertahan pada suhu tinggi. Sifat-sifat ini menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi, dari peralatan dapur hingga pengolahan kimia.

Kelebihan dan Keterbatasan

Kelebihan (Pro)	Keterbatasan (Kontra)
Ketahanan korosi yang sangat baik di berbagai lingkungan	Rentan terhadap pitting di lingkungan klorida
Pemformalan dan pengelasan yang baik	Kekuatan lebih rendah pada suhu tinggi dibandingkan beberapa jenis lainnya
Non-magnetik dalam kondisi annealed	Tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi di atas 870°C (1600°F)
Biaya efektif dan tersedia luas	Dapat mengalami retak korosi stres dalam kondisi tertentu

Secara historis, 304 stainless steel telah memainkan peran penting dalam pengembangan aplikasi stainless steel modern, menjadi pilihan standar di industri seperti pengolahan makanan, farmasi, dan konstruksi. Umumnya di pasar berasal dari keseimbangan sifat yang menguntungkannya, menjadikannya bahan pilihan bagi insinyur dan desainer.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penetapan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S30400	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 304
AISI/SAE	304	USA	Penetapan yang diakui luas
ASTM	A240	USA	Spesifikasi standar untuk plat stainless steel
EN	1.4301	Eropa	Ekivalen dengan AISI 304
DIN	X5CrNi18-10	Jerman	Perbedaan komposisi minor
JIS	SUS304	Jepang	Umumnya digunakan dalam standar Jepang
GB	06Cr19Ni10	China	Penetapan ekivalen di China
ISO	304	Internasional	Penetapan standar

Perbedaan halus antara kelas ekivalen, seperti variasi dalam kandungan nikel dan kromium, dapat memengaruhi kinerja baja di lingkungan tertentu. Misalnya, meskipun 304 dan 1.4301 mirip, yang terakhir mungkin memiliki sifat mekanis yang sedikit berbeda karena proses manufakturnya yang spesifik.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Cr (Kromium)	18.0 - 20.0
Ni (Nikel)	8.0 - 10.5
C (Karbon)	0.08 maks
Mn (Mangan)	2.0 maks
Si (Silikon)	1.0 maks
P (Fosfor)	0.045 maks
S (Sulfur)	0.03 maks

Kromium sangat penting untuk pembentukan lapisan oksida pasif yang melindungi baja dari korosi. Nikel meningkatkan ketangguhan dan kelenturan, membuatnya lebih mudah untuk dibentuk dan dilas. Mangan dan silikon berkontribusi pada kekuatan dan stabilitas paduan secara keseluruhan.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Nilai/Range Tipikal (Metric - SI Units)	Nilai/Range Tipikal (Imperial Units)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Annealed	520 - 720 MPa	75 - 104 ksi	ASTM E8
Kekuatan Susut (0.2% offset)	Annealed	215 - 505 MPa	31 - 73 ksi	ASTM E8
Panjang Pemanjangan	Annealed	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Annealed	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	-20°C (-4°F)	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi dari sifat mekanis ini membuat 304 stainless steel cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan kelenturan yang baik, seperti komponen struktural dan bejana tekan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metric - SI Units)	Nilai (Imperial Units)
Densitas	Suhu Ruang	8.0 g/cm³	0.289 lb/in³
Titik Lebur/Rentang	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	16 W/m·K	92 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.72 µΩ·m	0.000014 ohm·cm
Koodinator Ekspansi Termal	20 - 100 °C	16.0 x 10⁻⁶ /K	8.9 x 10⁻⁶ /°F
Permeabilitas Magnetik	Suhu Ruang	Non-magnetik	Non-magnetik

Sifat fisik kunci seperti densitas dan konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi dalam penukar panas dan peralatan memasak, di mana transfer panas yang efisien sangat penting.

Ketahanan Korosi

Agensi Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	0 - 3%	20 - 60 °C (68 - 140 °F)	Baik	Risiko pitting
Asam Sulfat	10 - 30%	20 - 50 °C (68 - 122 °F)	Baik	Rentan terhadap korosi stres
Asam Asetat	10 - 50%	20 - 60 °C (68 - 140 °F)	Baik	Umumnya tahan
Air Laut	-	Ambient	Excellent	Sangat tahan
Atmosfer	-	Ambient	Excellent	Ketahanan yang baik

304 stainless steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, menjadikannya cocok untuk aplikasi dalam pengolahan makanan, lingkungan laut, dan penanganan bahan kimia. Namun, ia rentan terhadap korosi pitting di lingkungan kaya klorida, yang dapat menjadi pertimbangan penting dalam aplikasi pesisir atau dalam keberadaan garam pencair.

Jika dibandingkan dengan jenis stainless steel lainnya, seperti 316 stainless steel, yang mengandung molibdenum untuk meningkatkan ketahanan korosi, 304 mungkin tidak berkinerja sebaik di lingkungan yang sangat korosif. Namun, sering dipilih karena biaya yang efektif dan ketersediaannya.

Ketahanan Panas

Sifat/Limit	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Maks Layanan Kontinu	870 °C	1600 °F	-
Suhu Maks Layanan Intermiten	925 °C	1700 °F	-
Suhu Pemudaran	800 °C	1470 °F	Risiko oksidasi
Pertimbangan Kekuatan Kering mulai sekitar	500 °C	932 °F	-

Pada suhu tinggi, 304 stainless steel mempertahankan ketahanan oksidasi yang baik, tetapi paparan berkepanjangan dapat menyebabkan pengelupasan dan kehilangan sifat mekanis. Tidak disarankan untuk aplikasi yang melebihi 870 °C (1600 °F) karena potensi degradasi kekuatan.

Sifat Fabrication

Kelayakan Pengelasan

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

304 stainless steel dikenal karena kelayakan pengelasannya yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk berbagai proses pengelasan. Perlakuan panas sebelum dan setelah pengelasan umumnya tidak diperlukan, tetapi mengontrol input panas sangat penting untuk menghindari distorsi dan mempertahankan sifat mekanis. Defek potensial seperti porositas dan retak dapat terjadi jika teknik yang tepat tidak diikuti.

Machinability

Parameter Pemesinan	304 Stainless Steel	AISI 1212 (Baja Benchmark)	Catatan/Tip
Indeks Machinability Relatif	60%	100%	-
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Turing)	30-50 m/menit	80-120 m/menit	Gunakan alat karbida

304 stainless steel memiliki machinability sedang dibandingkan dengan baja karbon. Kondisi optimal mencakup penggunaan alat tajam dan cairan pemotongan yang sesuai untuk mengurangi pengerasan kerja dan meningkatkan permukaan akhir.

Formability

304 stainless steel menunjukkan formability yang baik, memungkinkan untuk proses pembentukan dingin dan panas. Ia dapat dengan mudah dibengkokkan, ditarik, dan dibentuk menjadi berbagai bentuk. Namun, penting untuk mempertimbangkan pengerasan kerja, yang dapat memengaruhi kelenturan material selama operasi pembentukan yang luas.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendam Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Annealing	1010 - 1120 °C (1850 - 2050 °F)	30 menit per inci ketebalan	Udara atau air	Meredakan stres, meningkatkan kelenturan
Perlakuan Larutan	1010 - 1120 °C (1850 - 2050 °F)	30 menit	Pendinginan cepat	Mencairkan karbida, menstabilkan austenit

Proses perlakuan panas seperti annealing digunakan untuk meredakan stres internal dan meningkatkan kelenturan. Proses perlakuan larutan membantu mencairkan karbida, memastikan mikrostruktur yang seragam dan meningkatkan ketahanan korosi.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Pengolahan Makanan	Peralatan Dapur	Ketahanan korosi, formability	Higienis dan daya tahan
Pengolahan Kimia	Tank Penyimpanan	Ketahanan korosi, kelayakan pengelasan	Keamanan dan umur panjang
Konstruksi	Fasad Arsitektur	Daya tarik estetika, kekuatan	Integritas visual dan struktural
Otomotif	Sistem Knalpot	Ketahanan panas, ketahanan korosi	Kinerja dan daya tahan
Perangkat Medis	Instrumen Bedah	Biokompatibilitas, ketahanan korosi	Keamanan dan keandalan

Dalam pengolahan makanan, 304 stainless steel lebih disukai karena kemampuannya untuk menahan bahan kimia pembersih dan mempertahankan kebersihan. Dalam pengolahan kimia, ketahanannya terhadap korosi memastikan keselamatan bahan yang disimpan.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	304 Stainless Steel	316 Stainless Steel	430 Stainless Steel	Catatan Pro/Kon atau Kompromi Singkat
Sifat Mekanis Kunci	Kekuatan Sedang	Kekuatan Lebih Tinggi	Kekuatan Lebih Rendah	316 lebih baik untuk aplikasi tekanan tinggi
Aspek Korosi Kunci	Ketahanan Baik	Ketahanan Sangat Baik	Ketahanan Cukup	316 lebih disukai di lingkungan klorida
Kelayakan Pengelasan	Sangat Baik	Baik	Cukup	304 lebih mudah untuk dilas dibandingkan 430
Machinability	Sedang	Sedang	Baik	430 lebih mudah untuk diproses
Formability	Baik	Baik	Sangat Baik	430 memiliki formability yang lebih baik
Biaya Relatif Approx.	Sedang	Lebih Tinggi	Lebih Rendah	304 efektif biaya untuk banyak aplikasi
Ketersediaan Tipikal	Tinggi	Sedang	Tinggi	304 tersedia luas

Ketika memilih 304 stainless steel, pertimbangan termasuk efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi tertentu. Keseimbangan sifatnya membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi, meskipun alternatif seperti 316 mungkin perlu untuk lingkungan yang lebih korosif. Selain itu, 304 stainless steel non-magnetik, yang dapat menguntungkan dalam aplikasi tertentu, seperti di industri makanan dan medis.

Secara ringkas, 304 stainless steel adalah bahan yang serbaguna dan banyak digunakan yang menawarkan keseimbangan antara ketahanan korosi, sifat mekanis, dan kemudahan fabrikasi, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk berbagai aplikasi rekayasa.