304H Baja Tahan Karat: Sifat dan Aplikasi Utama

304H stainless steel adalah varian suhu tinggi dari stainless steel 304 yang banyak digunakan, diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik. Kelas ini terutama dipadu dengan kromium (18-20%) dan nikel (8-10.5%), dengan kadar karbon yang lebih tinggi daripada 304 standar, biasanya sekitar 0.04% hingga 0.10%. Peningkatan kandungan karbon meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi, menjadikan 304H sangat cocok untuk aplikasi di lingkungan di mana suhu tinggi menjadi perhatian.

Ikhtisar Komprehensif

304H stainless steel menunjukkan ketahanan korosi yang sangat baik, kekuatan tinggi, dan kemampuan pengelasan yang baik. Struktur austenitiknya memberikan ketangguhan dan duktilitas yang unggul, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan stres mekanis yang signifikan. Keuntungan utama dari 304H termasuk kemampuannya untuk menahan suhu tinggi (hingga 870°C atau 1600°F) dan ketahanannya terhadap oksidasi dan penumpukan kerak. Namun, kandungan karbon yang lebih tinggi dapat menyebabkan penurunan ketahanan korosi di lingkungan tertentu dibandingkan dengan kelas karbon yang lebih rendah.

Dari segi posisi pasar, 304H biasanya digunakan di industri petrokimia, minyak dan gas, serta pembangkit listrik, di mana aplikasi suhu tinggi lazim. Secara historis, ini telah signifikan dalam pengembangan penukar panas, boiler, dan bejana tekan.

Keuntungan	Kerugian
Kekuatan suhu tinggi yang sangat baik	Ketahanan korosi yang berkurang dibandingkan dengan kelas karbon yang lebih rendah
Kemampuan pengelasan yang baik	Rentan terhadap sensitisasi jika tidak diperlakukan panas dengan benar
Ketahanan tinggi terhadap oksidasi	Biaya lebih tinggi karena elemen paduan

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S30409	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 304L dengan kandungan karbon lebih tinggi
AISI/SAE	304H	USA	Digunakan untuk aplikasi suhu tinggi
ASTM	A240/A240M	USA	Spesifikasi standar untuk plat, lembaran, dan jalur stainless steel kromium dan kromium-nikel
EN	1.4948	Eropa	Kelas ekivalen dalam standar Eropa
JIS	SUS304H	Jepang	Ekivalen standar industri Jepang

Perbedaan antara 304H dan ekivalennya, seperti 304L, terutama terletak pada kandungan karbon, yang memengaruhi kinerja mereka dalam lingkungan suhu tinggi. Sementara 304L lebih disukai karena kandungan karbon yang lebih rendah dan ketahanan korosi yang lebih baik, 304H dipilih untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan lebih tinggi pada suhu yang lebih tinggi.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.04 - 0.10
Cr (Kromium)	18.0 - 20.0
Ni (Nikel)	8.0 - 10.5
Mn (Mangan)	2.0 maksimal
Si (Silikon)	1.0 maksimal
P (Fosfor)	0.045 maksimal
S (Belerang)	0.030 maksimal

Peran utama kromium dalam 304H adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sementara nikel berkontribusi terhadap ketangguhan dan duktilitas baja. Kandungan karbon yang terkontrol meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang menuntut.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai Umum/Rentang (Metrik)	Nilai Umum/Rentang (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dikendorkan	Suhu Ruang	520 - 750 MPa	75 - 109 ksi	ASTM E8
Kekuatan Patah (offset 0.2%)	Dikendorkan	Suhu Ruang	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Panjangnya	Dikendorkan	Suhu Ruang	40% min	40% min	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Dikendorkan	Suhu Ruang	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak	Charpy (20°C)	20°C	40 J min	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi antara kekuatan tarik dan kekuatan patah yang tinggi, bersama dengan duktilitas yang baik, membuat 304H cocok untuk aplikasi yang mengalami beban mekanis dan memerlukan integritas struktural.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.93 g/cm³	0.286 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	16.2 W/m·K	112 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.72 µΩ·m	0.72 µΩ·in
Koefficient Ekspansi Termal	Suhu Ruang	16.0 x 10⁻⁶/K	8.9 x 10⁻⁶/°F

Kepadatan dan titik leleh 304H menunjukkan ketanganannya, sementara konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas, seperti penukar panas.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Kloro	3-5%	20-60°C / 68-140°F	Baik	Risiko titik korosi
Asam Sulfat	10%	20-40°C / 68-104°F	Miskin	Tidak dianjurkan
Asam Asetat	10%	20-60°C / 68-140°F	Baik	Ketahanan sedang
Air Laut	-	Ambient	Baik	Cocok untuk aplikasi laut

304H menunjukkan ketahanan yang baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam kondisi atmosfer dan asam encer. Namun, ia rentan terhadap korosi titik di lingkungan klorida dan harus dihindari dalam aplikasi asam sulfat terpusat. Dibandingkan dengan stainless steel 316, yang mengandung molibdenum untuk meningkatkan ketahanan titik, 304H mungkin tidak berkinerja baik di lingkungan yang sangat korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	870°C	1600°F	-
Suhu Layanan Intermiten Maks	925°C	1700°F	-
Suhu Penumpukan	800°C	1472°F	-
Pertimbangan Kekuatan Creep	600°C	1112°F	Mulai menurun

304H mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasinya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di penukar panas dan bejana tekan. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu di atas 870°C dapat mengakibatkan oksidasi dan penumpukan kerak, memerlukan pertimbangan desain yang hati-hati.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Penyangga Umum	Catatan
TIG	ER308L	Argon	Hasil baik dengan teknik yang tepat
MIG	ER308L	Campuran Argon/CO2	Memerlukan pemanasan awal untuk bagian yang lebih tebal
SMAW	E308L	-	Cocok untuk bagian yang lebih tebal

304H secara umum dianggap memiliki kemampuan pengelasan yang baik, tetapi pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-pengelasan dianjurkan untuk meminimalkan risiko retak dan sensitisasi. Pemilihan logam pengisi yang tepat sangat penting untuk mempertahankan ketahanan korosi.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	304H	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	60%	100%	304H kurang dapat diproduksi dibandingkan 1212
Kecepatan Pemotongan Umum (Pembubutan)	30-50 m/menit	60-80 m/menit	Gunakan alat tajam dan pendingin yang tepat

304H memiliki kemampuan pemesinan sedang, dan meskipun dapat diproduksi secara efektif, memerlukan perhatian khusus terhadap alat dan kecepatan pemotongan untuk menghindari pengerasan kerja.

Formabilitas

304H menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan proses pembentukan dingin dan panas. Namun, karena karakteristik pengerasan kerjanya, kontrol yang cermat terhadap radius pembengkokan dan kecepatan pembentukan diperlukan untuk menghindari retak.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Umum	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pembentukan Larutan	1010 - 1120 °C / 1850 - 2050 °F	30 menit	Udara atau Air	Mendisolusi karbida, meningkatkan duktilitas
Pelepasan Stres	600 - 800 °C / 1112 - 1472 °F	1-2 jam	Udara	Mengurangi tegangan sisa

Proses perlakuan panas seperti pembentukan larutan sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur 304H, meningkatkan sifat mekanik dan ketahanan korosinya.

Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Kunci Baja yang Digunakan pada Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Minyak dan Gas	Penukar panas	Kekuatan suhu tinggi, ketahanan korosi	Diperlukan untuk lingkungan yang keras
Pembangkit Listrik	Pipa boiler	Kekuatan tinggi, ketahanan oksidasi	Penting untuk efisiensi
Pengolahan Kimia	Bejana tekan	Ketahanan korosi, kemampuan pengelasan	Keamanan dan keandalan
Pengolahan Makanan	Peralatan dan pipa	Ketahanan korosi, kemudahan pembersihan	Standar higienis

• 304H sering dipilih untuk penukar panas karena kemampuannya untuk menahan suhu tinggi dan menahan oksidasi.
• Di industri minyak dan gas, ia digunakan dalam bejana tekan di mana kekuatan tinggi dan ketahanan korosi sangat penting.
• Sektor pengolahan makanan memanfaatkan 304H karena sifat higienis dan kemudahan pembersihannya.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	304H	316	321	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan tinggi	Ketahanan korosi lebih baik	Stabilitas suhu tinggi yang baik	304H lebih kuat tetapi kurang tahan korosi
Aspek Korosi Utama	Baik dalam klorida	Hebat dalam klorida	Baik dalam aplikasi suhu tinggi	316 lebih disukai untuk lingkungan laut
Kemampuan Pengelasan	Baik	Hebat	Baik	316 mungkin memerlukan pengisi khusus untuk suhu tinggi
Kemampuan Mesin	Sedang	Sedang	Sedang	Semua memerlukan perhatian untuk menghindari pengerasan kerja
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Lebih tinggi	Sedang	304H hemat biaya untuk aplikasi suhu tinggi
Ketersediaan Umum	Umum	Umum	Kurang umum	304H tersedia secara luas dalam berbagai bentuk

Ketika memilih 304H, pertimbangan termasuk efisiensi biaya untuk aplikasi suhu tinggi, ketersediaan, dan sifat mekanik serta ketahanan korosi spesifik yang dibutuhkan untuk penggunaan yang dimaksudkan. Meskipun menawarkan keuntungan signifikan dalam kekuatan dan ketahanan panas, rentannya terhadap korosi titik di lingkungan klorida mungkin memerlukan evaluasi hati-hati dibandingkan alternatif seperti stainless steel 316 untuk aplikasi tertentu.