304 Baja Tahan Karat: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
314 Stainless Steel diklasifikasikan sebagai baja tahan karat austenitik, terkenal karena kandungan krom dan nikel yang tinggi, yang meningkatkan ketahanan korosi dan sifat mekaniknya. Kelas ini terutama dikuatkan dengan sekitar 24% krom dan 19% nikel, bersama dengan persentase kecil molibdenum, yang lebih lanjut meningkatkan ketahanannya terhadap pitting dan korosi celah. Kandungan nikel yang tinggi berkontribusi pada duktilitas dan kemudahan pembentukan yang luar biasa, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi di mana sifat ini penting.
Tinjauan Lengkap
314 Stainless Steel dikenal karena kekuatan tinggi pada suhu tinggi dan ketahanan oksidasi, menjadikannya pilihan yang disukai di lingkungan di mana suhu tinggi sering terjadi. Karakteristik signifikannya termasuk kemampuan pengelasan yang sangat baik, mesin yang baik, dan ketahanan luar biasa terhadap oksidasi dan penggelasan pada suhu tinggi.
Keunggulan (Pro):
- Ketahanan Suhu Tinggi: Cocok untuk aplikasi di lingkungan suhu tinggi, mempertahankan kekuatan dan stabilitas.
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, termasuk kondisi asam dan basa.
- Duktilitas dan Kemudahan Pembentukan: Kandungan nikel yang tinggi memungkinkan proses pembentukan dan pembentukan yang mudah.
Limitasi (Kontra):
- Biaya: Kandungan paduan yang lebih tinggi menyebabkan biaya material yang lebih mahal dibandingkan baja tahan karat kelas lebih rendah.
- Pengerasan Kerja: Meskipun memiliki kemudahan pembentukan yang baik, ia dapat mengeras dengan cepat, memerlukan penanganan yang hati-hati selama pemesinan.
Secara historis, 314 Stainless Steel telah digunakan dalam aplikasi seperti komponen furnace, penukar panas, dan peralatan pemrosesan kimia karena kemampuannya untuk bertahan dalam kondisi ekstrem. Posisi pasarnya kuat, terutama di industri yang memerlukan material yang mampu bertahan di lingkungan yang keras.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S31400 | USA | Setara terdekat dengan AISI 314 |
| AISI/SAE | 314 | USA | Penunjukan yang umum digunakan |
| ASTM | A240 | USA | Spesifikasi standar untuk pelat baja tahan karat |
| EN | 1.4312 | Eropa | Perbedaan komposisi minor |
| JIS | SUS314 | Jepang | Sifat yang mirip, digunakan dalam aplikasi Jepang |
Kelas setara yang terdaftar di atas mungkin memiliki perbedaan halus dalam komposisi, terutama dalam tingkat nikel dan krom, yang dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun 314 dan 316 stainless steel keduanya menawarkan ketahanan korosi yang baik, 316 memiliki molibdenum tambahan, meningkatkan ketahanannya terhadap klorida.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Kromium (Cr) | 24.0 - 26.0 |
| Nikel (Ni) | 19.0 - 22.0 |
| Molibdenum (Mo) | 2.0 - 3.0 |
| Karbon (C) | ≤ 0.08 |
| Mangan (Mn) | 2.0 - 3.0 |
| Silikon (Si) | ≤ 1.0 |
| Fosfor (P) | ≤ 0.045 |
| Belerang (S) | ≤ 0.03 |
Peran utama kromium adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sementara nikel berkontribusi pada duktilitas dan ketahanan. Molibdenum meningkatkan ketahanan pitting, terutama di lingkungan klorida. Kandungan karbon yang rendah meminimalkan presipitasi karbida, meningkatkan kemampuan pengelasan.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Temper | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dianil | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Tarik (offset 0.2%) | Dianil | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Dianil | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Pengurangan Luas | Dianil | 60 - 70% | 60 - 70% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Dianil | 85 - 95 HRB | 85 - 95 HRB | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak (Charpy) | -40°C | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi kekuatan tarik yang tinggi dan peregangan yang sangat baik menjadikan 314 Stainless Steel cocok untuk aplikasi yang memerlukan baik kekuatan maupun duktilitas. Ketahanan impaknya pada suhu rendah juga patut diperhatikan, memastikan integritas struktural di lingkungan dingin.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | 20°C | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Kepadatan Termal | 20°C | 16.3 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 |
| Koefisien Ekspansi Termal | 20-100°C | 16.0 x 10⁻⁶/K | 8.9 x 10⁻⁶/°F |
Kepadatan dan titik lebur menunjukkan bahwa 314 Stainless Steel dapat bertahan pada suhu tinggi tanpa deformasi yang signifikan. Konduktivitas termalnya sedang, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana dissipasi panas diperlukan, sementara kapasitas panas spesifik memungkinkannya untuk menyerap dan mempertahankan panas secara efektif.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 0 - 10 | 20 - 60 | Baik | Risiko korosi pitting |
| Asam Sulfat | 0 - 10 | 20 - 40 | Cukup | Rentan terhadap SCC |
| Asam Nitrat | 0 - 20 | 20 - 60 | Sangat baik | Sangat tahan |
| Air Laut | - | 20 - 40 | Baik | Risiko korosi yang terlokalisasi |
314 Stainless Steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam asam nitrat dan agen pengoksidasi lainnya. Namun, ia rentan terhadap korosi pitting di lingkungan klorida, yang merupakan pertimbangan penting dalam aplikasi maritim. Dibandingkan dengan 316 stainless steel, yang memiliki ketahanan lebih baik terhadap klorida karena kandungan molibdenumnya, 314 mungkin bukan pilihan terbaik untuk lingkungan yang sangat garam.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Maksimum Berkelanjutan | 1150 | 2100 | Cocok untuk paparan berkepanjangan |
| Suhu Layanan Maksimum Sementara | 1050 | 1922 | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Penggelasan | 900 | 1652 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
| Pertimbangan Kekuatan Creep | 800 | 1472 | Mulai terdegradasi pada suhu ini |
Pada suhu tinggi, 314 Stainless Steel mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasinya, menjadikannya ideal untuk aplikasi suhu tinggi seperti komponen furnace dan penukar panas. Namun, harus diperhatikan untuk menghindari paparan berkepanjangan pada suhu di atas 1150 °C, karena ini dapat menyebabkan degradasi signifikan dari sifat material.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER314 | Argon | Bagus untuk bagian tipis |
| MIG | ER314 | Campuran Argon + CO2 | Bagus untuk bagian yang lebih tebal |
| SMAW | E314 | - | Memerlukan pemanasan awal |
314 Stainless Steel sangat mudah dilas, terutama menggunakan proses TIG dan MIG. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk menghindari retak, terutama pada bagian yang lebih tebal. Perlakuan panas pasca-weld dapat meningkatkan sifat mekanik pengelasan.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pemesinan | 314 Stainless Steel | AISI 1212 | Catatan/Saran |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Pemesinan Relatif | 30 | 100 | Memerlukan kecepatan yang lebih lambat |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 30 m/menit | 60 m/menit | Gunakan alat karbida |
Pemesinan 314 Stainless Steel dapat menantang karena karakteristik pengerasan kerjanya. Disarankan untuk menggunakan alat karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan yang lebih rendah untuk mencapai hasil yang optimal.
Kemampuan Pembentukan
314 Stainless Steel menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Duktilitasnya yang tinggi memungkinkan deformasi signifikan tanpa patah, meskipun harus hati-hati untuk menghindari pengerasan kerja yang berlebihan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Dianil | 1050 - 1150 / 1922 - 2100 | 1 - 2 jam | Udara | Meredakan tegangan, meningkatkan duktilitas |
| Perlakuan Larutan | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 menit | Air | Meningkatkan ketahanan korosi |
Proses perlakuan panas seperti dianil dan perlakuan larutan sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur 314 Stainless Steel. Proses ini membantu merilekskan tegangan internal dan meningkatkan ketahanan korosi material.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Aerospace | Komponen mesin | Kekuatan suhu tinggi, ketahanan oksidasi | Keandalan dalam kondisi ekstrem |
| Pemrosesan Kimia | Reaktor dan penukar panas | Ketahanan korosi, kekuatan tinggi | Daya tahan di lingkungan keras |
| Pemrosesan Makanan | Panggang dan grill | Permukaan tidak reaktif, mudah dibersihkan | Standar kebersihan dan keamanan |
Aplikasi lain termasuk:
* Pelapis furnace
* Fixture perlakuan panas
* Sistem pembuangan dalam aplikasi otomotif
Pemilihan 314 Stainless Steel dalam aplikasi ini terutama disebabkan oleh kemampuannya untuk bertahan dalam suhu tinggi dan lingkungan korosif, memastikan umur panjang dan keandalan.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Sifat | 314 Stainless Steel | 316 Stainless Steel | 304 Stainless Steel | Catatan Pro/Kontra atau Trade-off Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan tarik tinggi | Ketahanan korosi yang sangat baik | Sifat umum yang baik | 314 lebih baik untuk suhu tinggi, 316 untuk klorida |
| Aspek Korosi Utama | Baik di lingkungan pengoksidaan | Superior di lingkungan klorida | Ketahanan sedang | 316 lebih disukai untuk aplikasi maritim |
| Kemampuan Pengelasan | Sangat baik | Baik | Sangat baik | Semua kelas dapat dilas, tetapi 314 memerlukan perhatian |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Sangat baik | 314 lebih sulit diproses daripada 304 dan 316 |
| Kemampuan Pembentukan | Baik | Baik | Sangat baik | 304 adalah yang paling mudah dibentuk |
| Perkiraan Biaya Relatif | Lebih tinggi | Lebih tinggi | Lebih rendah | 304 adalah yang paling ekonomis |
| Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | 304 tersedia secara luas |
Ketika memilih 314 Stainless Steel, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik harus dievaluasi. Meskipun menawarkan kinerja suhu tinggi yang superior, biaya yang lebih tinggi dan sifat pengerasan kerja dapat membatasi penggunaannya dalam beberapa aplikasi dibandingkan dengan kelas yang lebih umum seperti 304 dan 316.
Kesimpulannya, 314 Stainless Steel adalah material serbaguna dan kokoh yang cocok untuk lingkungan suhu tinggi dan korosif. Sifat uniknya menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk aplikasi khusus, meskipun perhatian yang teliti terhadap keterbatasan dan alternatifnya sangat penting untuk pemilihan material yang optimal.