304L Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
304L stainless steel adalah varian rendah karbon dari grade 304, diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik. Klasifikasi ini penting karena menandakan struktur kristal kubus berpusat muka, yang berkontribusi pada ductility dan ketahanan yang sangat baik. Unsur paduan utama dalam 304L adalah kromium (18-20%) dan nikel (8-12%), dengan kandungan karbon rendah (maksimum 0,03%) yang meningkatkan kemampuan las dan ketahanan terhadap sensitasi selama proses pengelasan.
Karakteristik paling signifikan dari 304L stainless steel termasuk ketahanan korosi yang tinggi, kemampuan pembentukan yang baik, dan sifat mekanik yang sangat baik pada suhu ambient dan suhu tinggi. Ini dikenal secara khusus karena ketahanannya terhadap oksidasi dan berbagai lingkungan korosif, menjadikannya pilihan populer di industri seperti pengolahan makanan, pengolahan kimia, dan aplikasi arsitektural.
Keuntungan dan Batasan
Keuntungan:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif.
- Kemampuan Las: Kandungan karbon rendah memungkinkan pengelasan yang mudah tanpa risiko korosi intergranular.
- Ductility: Ductility dan ketahanan yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk pembentukan dan pengacuan.
Batasan:
- Kekuatan: Kekuatan lebih rendah dibandingkan beberapa grade stainless steel lainnya, seperti 316L.
- Korosi Pitting: Rentan terhadap pitting dalam lingkungan klorida.
- Biaya: Umumnya lebih mahal dibandingkan baja karbon.
304L stainless steel memiliki posisi yang signifikan di pasar karena serbaguna dan penggunaan yang luas. Signifikansi historisnya berasal dari tahun 1930-an ketika pertama kali dikembangkan, dan sejak itu telah menjadi salah satu stainless steel yang paling umum digunakan secara global.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Designation/Grade | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S30403 | Amerika Serikat | Varian karbon rendah dari 304 |
| AISI/SAE | 304L | Amerika Serikat | Designation yang umum digunakan |
| ASTM | A240 | Amerika Serikat | Spesifikasi standar untuk plat stainless steel |
| EN | 1.4306 | Eropa | Setara dengan 304L dengan perbedaan komposisi minor |
| DIN | X5CrNi18-10 | Jerman | Mirip dengan 304L dengan variasi kecil dalam komposisi |
| JIS | SUS304L | Jepang | Setara dengan standar industri Jepang |
| GB | 06Cr19Ni10 | Tiongkok | Designation setara di Tiongkok |
| ISO | 304L | Internasional | Designation standar internasional |
Perbedaan antara grade setara sering terletak pada komposisi spesifik dan sifat mekanik, yang dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun 1.4306 dan 304L mirip, yang pertama mungkin memiliki sifat mekanik yang sedikit berbeda karena variasi kandungan nikel dan kromium.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol dan Nama) | Jangkauan Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0,03 maks |
| Cr (Kromium) | 18,0 - 20,0 |
| Ni (Nikel) | 8,0 - 12,0 |
| Mn (Mangan) | 2,0 maks |
| Si (Silikon) | 1,0 maks |
| P (Fosfor) | 0,045 maks |
| S (Belerang) | 0,03 maks |
Unsur paduan utama dalam stainless steel 304L memainkan peran penting:
- Kromium: Memberikan ketahanan korosi dan meningkatkan pembentukan lapisan oksida pasif.
- Nikel: Meningkatkan ketahanan dan ductility, berkontribusi pada stabilitas keseluruhan baja.
- Mangan: Membantu dalam deoksidasi dan meningkatkan kekuatan serta kekerasan baja.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Temper | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | 520 - 720 MPa | 75 - 104 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Tahan (offset 0,2%) | Annealed | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | 40% min | 40% min | ASTM E8 |
| Pengurangan Area | Annealed | 50% min | 50% min | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Annealed | 70 - 90 HRB | 70 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Kekuatan Dampak (Charpy) | -20°C (-4°F) | 40 J | 29,5 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanik dari stainless steel 304L menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ductility yang baik. Kekuatan hasil dan kekuatan tariknya memadai untuk aplikasi struktural, sementara peregangannya menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Density | Suhu Ruang | 7,93 g/cm³ | 0,286 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 16 W/m·K | 92 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 | 0,000014 Ω·in |
| Kopefisien Perluasan 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 penting seperti densitas dan titik leleh sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan suhu tinggi, sementara konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik penting untuk aplikasi transfer panas. Sifat non-magnetik dari 304L menjadikannya sesuai untuk aplikasi di lingkungan yang sensitif terhadap medan magnet.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10% | 20-60°C (68-140°F) | Baik | Rentan terhadap pitting |
| Asam Sulfat | 10-30% | 20-60°C (68-140°F) | Baik | Memerlukan pasivasi |
| Asam Asetat | 10-50% | 20-60°C (68-140°F) | Sangat Baik | Tahan dalam konsentrasi rendah |
| Air Laut | - | Ambient | Baik | Ketahanan yang baik secara keseluruhan |
| Atmosfer | - | Ambient | Sangat Baik | Membentuk lapisan oksida pelindung |
304L stainless steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam kondisi atmosfer dan asam terencer. Namun, ia rentan terhadap korosi pitting dalam lingkungan yang kaya klorida, yang dapat menjadi pertimbangan penting dalam aplikasi laut. Dibandingkan dengan stainless steel 316L, yang mengandung molibdenum untuk meningkatkan ketahanan terhadap pitting, 304L mungkin tidak berkinerja sebaik itu di lingkungan yang sangat korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Maksimum Kontinu | 870 °C | 1600 °F | Sesuaikan untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Maksimum Intermiten | 925 °C | 1700 °F | Dapat bertahan terhadap paparan jangka pendek pada suhu yang lebih tinggi |
| Suhu Pembakaran | 800 °C | 1472 °F | Mulai kehilangan kekuatan di atas suhu ini |
| Perhatian terhadap Kekuatan Creep | 600 °C | 1112 °F | Ketahanan creep mulai berkurang secara signifikan |
304L stainless steel mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, membuatnya cocok untuk aplikasi di penukar panas dan komponen tungku. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu tinggi dapat menyebabkan oksidasi dan pembakaran, yang mungkin memerlukan pelapisan pelindung atau pemeliharaan rutin.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Las
| Proses Las | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Pem flux Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER308L | Argon | Sangat baik untuk bagian tipis |
| MIG | ER308L | Argon/CO2 | Baik untuk bagian tebal |
| SMAW | E308L | - | Cocok untuk pengelasan lapangan |
304L stainless steel sangat dapat dilas karena kandungan karbonnya yang rendah, yang meminimalkan risiko korosi intergranular. Pemanasan awal umumnya tidak diperlukan, tetapi perlakuan panas pasca las mungkin bermanfaat untuk bagian yang lebih tebal untuk meredakan stres.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pemesinan | 304L Stainless Steel | AISI 1212 (Benchmark) | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Pemesinan Relatif | 40 | 100 | Memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 30-50 m/menit | 80-100 m/menit | Gunakan alat baja kecepatan tinggi |
304L stainless steel memiliki indeks kemampuan pemesinan yang lebih rendah dibandingkan baja karbon, yang dapat mengakibatkan keausan alat yang meningkat. Menggunakan kecepatan pemotongan dan material alat yang sesuai sangat penting untuk pemesinan yang efektif.
Kemampuan Pembentukan
304L stainless steel menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk berbagai proses pembentukan seperti pembengkokan, penarikan dalam, dan pencetakan. Kekuatan hasil yang rendah memungkinkan deformasi signifikan tanpa retak, meskipun pengerasan kerja dapat terjadi, memerlukan pengendalian yang hati-hati terhadap proses pembentukan.
Perawatan Panas
| Proses Perawatan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Penelehan | 1010 - 1120 °C (1850 - 2050 °F) | 30 menit hingga 2 jam | Udara atau air | Mengurangi stres, meningkatkan ductility |
| Penelehan Larutan | 1040 - 1100 °C (1900 - 2012 °F) | 30 menit | Air | Menghancurkan karbida, meningkatkan ketahanan korosi |
Selama perawatan panas, 304L mengalami transformasi metalurgi yang dapat mempengaruhi mikrostruktur dan sifatnya secara signifikan. Penelehan membantu meredakan stres internal dan meningkatkan ductility, sementara penelehan larutan meningkatkan ketahanan korosi dengan melarutkan karbida.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi ini | Alasan untuk Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Pengolahan Makanan | Peralatan pengolahan makanan | Ketahanan korosi, kemudahan pembersihan | Persyaratan kebersihan dan keselamatan |
| Pengolahan Kimia | Tank penyimpanan | Kekuatan tinggi, ketahanan korosi | Daya tahan dalam lingkungan korosif |
| Arsitektur | Fasad dan pelapisan | Daya tarik estetika, kemampuan pembentukan | Fleksibilitas desain dan umur panjang |
| Farmasi | Peralatan dan pipa | Kebersihan, ketahanan korosi | Kepatuhan terhadap standar sanitasi |
| Minyak dan Gas | Pipa | Ketahanan, ketahanan terhadap korosi stres | Kemampuan andal dalam lingkungan yang kasar |
304L stainless steel dipilih untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan korosi tinggi dan sifat mekanik yang baik. Kemampuannya untuk bertahan di lingkungan yang keras sambil mempertahankan integritas struktural menjadikannya material pilihan di berbagai industri.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Tambahan
| Fitur/Sifat | 304L Stainless Steel | 316L Stainless Steel | 430 Stainless Steel | Catatan Singkat Pro/Kon atau Perdagangan-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Kunci | Kekuatan Sedang | Kekuatan Lebih Tinggi | Kekuatan Lebih Rendah | 316L menawarkan ketahanan pitting yang lebih baik |
| Aspek Korosi Kunci | Baik di banyak lingkungan | Sangat baik di klorida | Baik di klorida | 316L lebih baik untuk aplikasi laut |
| Kemampuan Las | Sangat Baik | Baik | Baik | 304L lebih mudah dilas tanpa pemanasan awal |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Sedang | Baik | 430 lebih mudah untuk mesin karena kandungan paduan yang lebih rendah |
| Kemampuan Pembentukan | Sangat Baik | Baik | Baik | 304L dapat dibentuk menjadi bentuk yang kompleks |
| Kira-kira Biaya Relatif | Sedang | Lebih Tinggi | Lebih Rendah | 304L efektif biaya untuk banyak aplikasi |
| Ketersediaan Tipikal | Tersedia luas | Umumnya tersedia | Siap tersedia | 304L adalah salah satu stainless steel yang paling umum |
Ketika memilih 304L stainless steel, pertimbangan mencakup biaya efektivitas, ketersediaan, dan kebutuhan aplikasi spesifik. Keseimbangan sifat-sifatnya menjadikannya pilihan serbaguna untuk banyak aplikasi rekayasa. Namun, untuk lingkungan dengan konsentrasi klorida tinggi, alternatif seperti 316L mungkin lebih cocok meskipun biayanya lebih tinggi.
Secara ringkas, 304L stainless steel adalah material yang sangat serbaguna dengan ketahanan korosi yang sangat baik, sifat mekanik yang baik, dan kemudahan fabrikasi, menjadikannya pilihan favorit di berbagai industri.