316L Baja Stainless: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
316L stainless steel diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, yang dicirikan oleh struktur kristal kubik berpusat wajah. Varian rendah karbon dari stainless steel 316 ini terutama dialis dengan kromium (16-18%), nikel (10-14%), dan molibdenum (2-3%). Penambahan molibdenum meningkatkan ketahanan korosi, terutama terhadap klorida, menjadikannya cocok untuk lingkungan laut dan kimia. Kandungan karbon yang rendah (maksimal 0,03%) meminimalkan risiko presipitasi karbida selama pengelasan, yang dapat menyebabkan korosi intergranular.
Ringkasan Lengkap
316L stainless steel terkenal karena ketahanan korosinya yang sangat baik, kekuatan tinggi, dan formabilitas yang baik. Ini sangat efektif di lingkungan yang korosif atau melibatkan suhu tinggi. Karakteristik utama dari 316L meliputi:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang luar biasa terhadap pitting dan korosi celah di lingkungan klorida.
- Properti Mekanik: Kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, disertai dengan duktilitas yang baik.
- Kemampuan Pengelasan: Mudah dilas tanpa perlu perlakuan panas pasca pengelasan, menjadikannya serbaguna untuk berbagai aplikasi.
Kelebihan dan Keterbatasan
Kelebihan:
- Ketahanan yang sangat baik terhadap korosi dan oksidasi.
- Properti mekanik yang baik pada suhu kamar dan suhu tinggi.
- Kandungan karbon yang rendah mengurangi risiko sensitisasi selama pengelasan.
Keterbatasan:
- Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan stainless steel lain seperti 304.
- Tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi yang melebihi 870°C (1600°F) karena kekuatan yang berkurang.
Secara historis, 316L telah menjadi pilihan yang disukai di industri seperti farmasi, pengolahan makanan, dan aplikasi laut karena ketahanannya dan resistensinya terhadap lingkungan yang keras. Posisi pasarnya tetap kuat, dengan penggunaan yang luas di berbagai sektor.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Wilayah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S31603 | USA | Versi rendah karbon dari 316 |
| AISI/SAE | 316L | USA | Penunjukan yang umum digunakan |
| ASTM | A240/A240M | USA | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel |
| EN | 1.4404 | Eropa | Setara dengan 316L, perbedaan komposisi kecil |
| JIS | SUS316L | Jepang | Setara terdekat, properti serupa |
| GB | 00Cr17Ni14Mo2 | China | Kelas setara dengan variasi kecil |
Perbedaan antara kelas-kelas ini, terutama antara 316 dan 316L, sangat penting untuk aplikasi di mana pengelasan terlibat. Kandungan karbon yang lebih rendah di 316L mengurangi risiko presipitasi karbida, yang dapat menyebabkan korosi intergranular, menjadikannya pilihan yang lebih baik untuk struktur yang dilas.
Properti Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Cr (Kromium) | 16.0 - 18.0 |
| Ni (Nikel) | 10.0 - 14.0 |
| Mo (Molibdenum) | 2.0 - 3.0 |
| C (Karbon) | Maks 0.03 |
| Mn (Mangan) | Maks 2.0 |
| Si (Silikon) | Maks 1.0 |
| P (Fosfor) | Maks 0.045 |
| S (Belerang) | Maks 0.03 |
Elemen pengali kunci di 316L memainkan peran signifikan:
- Kromium: Meningkatkan ketahanan korosi dan membentuk lapisan oksida pasif.
- Nikel: Meningkatkan ketahanan dan duktilitas, terutama pada suhu rendah.
- Molibdenum: Memberikan ketahanan tambahan terhadap pitting dan korosi celah.
Properti Mekanik
| Properti | Kondisi/Suhu | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Terudara | 480 - 620 MPa | 70 - 90 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Hasil (offset 0.2%) | Terudara | 170 - 310 MPa | 25 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Panjang | Terudara | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Terudara | 70 - 90 HRB | 70 - 90 HRB | ASTM E18 |
| Kekuatan Dampak (Charpy) | -20°C | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi antara kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, bersama dengan elongasi yang baik, membuat 316L cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanik. Ketahanannya pada suhu rendah juga memungkinkan digunakan dalam aplikasi kriogenik.
Properti Fisik
| Properti | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1375 - 1400 °C | 2500 - 2550 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 16 W/m·K | 9.3 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 | 0.0000013 Ω·in |
| Koefisien Perkembangan Termal | 20 - 100 °C | 16.0 µm/m·K | 9.0 µin/in·°F |
Kepadatan dan titik lebur 316L menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi suhu tinggi, sementara konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya sangat penting untuk proses yang melibatkan transfer panas. Resistivitas listrik yang rendah membuatnya menjadi konduktor yang buruk, yang menguntungkan dalam aplikasi tertentu di mana isolasi listrik dibutuhkan.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 20-60 / 68-140 | Excellent | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | 10-30 | 20-60 / 68-140 | Good | Ketahanan terbatas |
| Asam Klorida | 5-20 | 20-60 / 68-140 | Fair | Tidak direkomendasikan |
| Air Laut | - | 20-60 / 68-140 | Excellent | Tahan terhadap pitting |
| Ammonia | - | 20-60 / 68-140 | Good | Rentan terhadap keretakan korosi akibat stres |
316L stainless steel menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam kondisi kaya klorida, yang umum dalam aplikasi maritim. Namun, penting untuk dicatat bahwa meskipun berkinerja baik terhadap klorida, dapat rentan terhadap keretakan korosi akibat stres di hadapan ammonia dan pada suhu tinggi.
Jika dibandingkan dengan stainless steel lain, seperti 304 dan 317L, 316L menonjol karena ketahanannya yang superior terhadap pitting dan korosi celah, terutama di lingkungan garam. 317L, meskipun menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap klorida karena kandungan molibdenum yang lebih tinggi, sering kali lebih mahal dan kurang umum digunakan.
Ketahanan Panas
| Properti/Batasan | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Max Suhu Layanan Kontinu | 870 | 1600 | Di atas ini, kekuatan berkurang signifikan |
| Max Suhu Layanan Seling | 925 | 1700 | Cocok untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Pengelupasan | 800 | 1470 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
| Pertimbangan Kekuatan Menyusut | 600 | 1112 | Kekuatan menyusut mulai menurun |
Pada suhu tinggi, 316L mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasinya hingga sekitar 870°C (1600°F). Di luar titik ini, material mungkin mengalami penurunan signifikan dalam properti mekaniknya. Penting untuk mempertimbangkan lingkungan aplikasi, karena paparan berkepanjangan pada suhu tinggi dapat menyebabkan pengelupasan dan oksidasi.
Properti Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER316L | Argon | Hasil yang sangat baik dengan teknik yang tepat |
| MIG | ER316L | Campuran Argon/CO2 | Bagus untuk bagian yang lebih tebal |
| SMAW | E316L | - | Memerlukan kontrol yang hati-hati untuk menghindari cacat |
316L sangat mudah dilas, dengan risiko minimal retakan atau distorsi selama proses pengelasan. Pembersihan pra-pengelasan dan perlakuan panas pasca pengelasan umumnya tidak diperlukan, meskipun dapat meningkatkan kinerja dalam aplikasi kritis. Cacat umum termasuk porositas dan pemotongan bawah, yang dapat diminimalkan melalui teknik yang benar.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pengerjaan | 316L | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 50 | 100 | 316L lebih sulit untuk diproses |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putar) | 30-50 m/menit | 80-100 m/menit | Gunakan alat tajam dan pendingin |
316L memiliki indeks kemudahan mesin yang lebih rendah dibandingkan dengan baja karbon, memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat dan peralatan khusus. Penggunaan alat baja cepat atau alat karbida sangat dianjurkan untuk mencapai hasil optimal.
Formabilitas
316L menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan proses kerja dingin dan panas. Namun, ini rentan terhadap penguatan kerja, yang dapat membatasi formabilitasnya dalam aplikasi tertentu. Radius bengkok yang direkomendasikan harus diikuti untuk menghindari retakan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Perebusan Larutan | 1010 - 1120 / 1850 - 2050 | 30 menit | Udara atau air | Melarutkan karbida, meningkatkan ketahanan korosi |
| Pelepasan Stres | 400 - 600 / 750 - 1110 | 1 jam | Udara | Mengurangi tegangan residual |
Perlakuan panas 316L umumnya melibatkan perebusan larutan untuk melarutkan semua karbida yang mengendap dan meningkatkan ketahanan korosi. Transformasi metalurgi selama proses ini menghasilkan mikrostruktur yang lebih seragam, meningkatkan sifat keseluruhan.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Khusus | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Maritim | Aksesoris kapal | Ketahanan korosi, kekuatan | Paparan terhadap air laut |
| Pengolahan Kimia | Tank penyimpanan | Ketahanan korosi, kemampuan pengelasan | Penanganan bahan kimia agresif |
| Industri Makanan | Peralatan pengolahan | Higienis, ketahanan korosi | Memenuhi standar sanitasi |
| Farmasi | Peralatan dan pipa | Ketahanan korosi, kebersihan | Penting untuk kemurnian produk |
- Aplikasi Maritim: 316L adalah material pilihan untuk aksesoris kapal dan perangkat keras maritim karena ketahanannya yang sangat baik terhadap korosi air laut.
- Pengolahan Kimia: Digunakan dalam tangki penyimpanan dan sistem pipa di mana bahan kimia agresif ditangani.
- Industri Makanan: Umumnya ditemukan dalam peralatan pengolahan makanan, memastikan kebersihan dan ketahanan terhadap bahan pembersih korosif.
- Farmasi: Penting untuk peralatan yang harus mempertahankan kebersihan yang ketat dan ketahanan korosi.
Pemilihan 316L dalam aplikasi ini terutama disebabkan oleh ketahanan korosinya yang superior dan sifat mekaniknya, yang memastikan daya tahan dan keandalan di lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Properti | 316L | 304 | 317L | Catatan Pro/Kon atau Pertukaran Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Properti Mekanik Utama | Kekuatan tinggi | Kekuatan sedang | Kekuatan lebih tinggi | 316L adalah pilihan yang seimbang |
| Aspek Korosi Utama | Excellent | Good | Excellent | 316L dan 317L unggul dalam klorida |
| Kemampuan Pengelasan | Excellent | Good | Good | 316L memiliki risiko cacat yang lebih rendah |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Berkualitas rendah | 316L lebih sulit untuk diproses |
| Formabilitas | Baik | Excellent | Baik | 316L kurang dapat dibentuk dibandingkan 304 |
| Biaya Relatif Approx. | Lebih tinggi | Lebih rendah | Lebih tinggi | Pertimbangan biaya sangat penting |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Sangat umum | Kurang umum | 316L tersedia secara luas |
Ketika memilih stainless steel 316L, pertimbangan mencakup biaya-efektivitasnya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Meskipun lebih mahal daripada stainless steel 304, ketahanan korosinya yang superior sering kali membenarkan investasi, terutama di lingkungan di mana kegagalan bisa memiliki konsekuensi serius.
Singkatnya, stainless steel 316L adalah material yang serbaguna dan dapat diandalkan yang unggul dalam berbagai aplikasi yang menuntut. Kombinasi unik sifat-sifatnya menjadikannya pilihan utama di industri di mana ketahanan korosi dan integritas mekanik sangat penting.