316Ti Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
316Ti stainless steel adalah jenis baja tahan karat austenitik yang terutama di lega dengan kromium, nikel, dan titanium. Ini adalah modifikasi dari baja tahan karat 316 standar, dengan tambahan titanium untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan ketahanannya terhadap sensitisasi saat pengelasan. Kehadiran titanium menstabilkan struktur, membuatnya kurang rentan terhadap korosi intergranular, yang dapat terjadi di lingkungan di mana karbida kromium terbentuk di batas butir.
Tinjauan Menyeluruh
Baja tahan karat 316Ti diklasifikasikan sebagai baja tahan karat austenitik, dikenal karena ketahanan korosinya yang sangat baik, kekuatan tinggi, dan keterformasi yang baik. Elemen penguat utama meliputi:
- Kromium (Cr): Biasanya 16-18%, yang memberikan ketahanan korosi dan meningkatkan kekerasan.
- Nikel (Ni): Biasanya 10-14%, berkontribusi pada ketangguhan dan daya tarik baja.
- Titanium (Ti): Ditambahkan dalam jumlah kecil (sekitar 0,5-1,0%), yang menstabilkan baja terhadap sensitisasi dan meningkatkan performa suhu tinggi.
Karakteristik signifikan dari 316Ti termasuk ketahanan yang sangat baik terhadap korosi pitting dan celah, terutama di lingkungan klorida, dan kemampuan pengelasan yang baik. Ini juga mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi di lingkungan agresif.
Keuntungan:
- Ketahanan korosi yang superior dibandingkan dengan baja tahan karat 304.
- Kekuatan suhu tinggi yang ditingkatkan karena stabilisasi titanium.
- Kemampuan pengelasan dan pembentukan yang baik.
Limitasi:
- Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan baja tahan karat yang lebih rendah grade-nya.
- Tidak sekuat beberapa paduan kekuatan tinggi pada suhu tinggi.
Secara historis, 316Ti telah menemukan ceruknya di industri seperti pengolahan kimia, aplikasi laut, dan pengolahan makanan, di mana sifat uniknya sangat penting untuk performa dan ketahanan.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penunjukan/Grade | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S31635 | USA | Setara terdekat dengan 316L dengan tambahan titanium |
| AISI/SAE | 316Ti | USA | Mirip dengan 316 tetapi dengan performa suhu tinggi yang lebih baik |
| ASTM | A240/A240M | USA | Spesifikasi standar untuk pelat, lembar, dan strip baja tahan karat kromium dan kromium-nikel |
| EN | 1.4571 | Eropa | Grade setara dengan sifat serupa tetapi batas komposisi yang berbeda |
| JIS | SUS316Ti | Jepang | Setara standar Jepang dengan perbedaan komposisi kecil |
Perbedaan antara 316Ti dan setaranya, seperti 316L, terutama terletak pada kandungan titanium, yang meningkatkan ketahanan terhadap sensitisasi dan memperbaiki kekuatan suhu tinggi. Ini menjadikan 316Ti pilihan yang lebih disukai dalam aplikasi di mana sifat-sifat ini sangat penting.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Cr (Kromium) | 16.0 - 18.0 |
| Ni (Nikel) | 10.0 - 14.0 |
| Mo (Molybdenum) | 2.0 - 3.0 |
| Ti (Titanium) | 0.5 - 1.0 |
| C (Karbon) | ≤ 0.08 |
| Mn (Mangan) | ≤ 2.0 |
| Si (Silikon) | ≤ 1.0 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.045 |
| S (Belerang) | ≤ 0.03 |
Peran utama titanium dalam 316Ti adalah untuk mencegah sensitisasi selama pengelasan, yang dapat menyebabkan korosi intergranular. Kehadiran molybdenum meningkatkan ketahanan terhadap pitting, terutama di lingkungan klorida, sementara kromium dan nikel berkontribusi pada ketahanan korosi dan ketangguhan secara keseluruhan.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Suhu Pengujian | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dilebur | Suhu Ruang | 520 - 720 MPa | 75 - 104 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Leleh (offset 0,2%) | Dilebur | Suhu Ruang | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Dilebur | Suhu Ruang | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell B) | Dilebur | Suhu Ruang | 70 - 90 HB | 70 - 90 HB | ASTM E18 |
| Kekuatan Impact (Charpy) | Dilebur | -196°C | 40 J | 29.5 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari kekuatan tarik dan leleh yang tinggi, bersamaan dengan peregangan yang baik, menjadikan 316Ti cocok untuk aplikasi yang membutuhkan integritas struktural di bawah beban mekanik. Ketangguhannya pada suhu kriogenik sangat patut dicatat, memungkinkan penggunaan di lingkungan ekstrem.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1375 - 1400 °C | 2507 - 2552 °F |
| Kemampuan Konduksi Termal | Suhu Ruang | 16.2 W/m·K | 112 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 | 0.0000143 Ω·in |
| Koeffisien Perluasan Termal | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶/K | 8.89 x 10⁻⁶/°F |
Kepadatan dan titik leleh dari 316Ti menunjukkan kekuatannya untuk aplikasi suhu tinggi. Kemampuan konduksi termalnya sedang, sehingga sesuai untuk aplikasi di mana transfer panas diperlukan tetapi tidak kritis. Koeffisien perluasan termal adalah tipikal untuk baja tahan karat, memungkinkan perilaku yang dapat diprediksi di bawah fluktuasi suhu.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 20-60 | Excellent | Resiko pitting |
| Asam Sulfat | 10-30 | 20-50 | Good | Ketahanan terbatas |
| Asam Klorida | 5-20 | 20-40 | Fair | Rentan terhadap korosi lokal |
| Air Laut | - | Ambient | Excellent | Resistant to marine environments |
| Asam Asetat | 5-20 | 20-50 | Good | Rentan terhadap retak korosi stres |
316Ti menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama di kondisi kaya klorida, menjadikannya ideal untuk aplikasi laut. Namun, penting untuk dicatat bahwa meskipun tampil baik di banyak lingkungan asam, ia dapat rentan terhadap korosi lokal di asam yang kuat, terutama asam klorida.
Jika dibandingkan dengan baja tahan karat 304 dan 316, 316Ti menawarkan ketahanan yang superior terhadap pitting dan korosi celah, terutama di lingkungan klorida. Sementara baja tahan karat 304 mungkin cocok untuk lingkungan yang kurang agresif, 316Ti lebih disukai untuk aplikasi di mana ketahanan korosi sangat penting.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Max Suhu Layanan Kontinu | 870 °C | 1600 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Max Suhu Layanan Intermittent | 925 °C | 1700 °F | Pajanan jangka pendek saja |
| Suhu Scaling | 800 °C | 1470 °F | Risiko scaling pada suhu tinggi |
| pertimbangan Kekuatan Creep | 600 °C | 1112 °F | Ketahanan creep mulai menurun |
316Ti mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, membuatnya cocok untuk aplikasi seperti penukar panas dan komponen tungku. Namun, harus berhati-hati untuk menghindari pajanan berkepanjangan pada suhu di atas batas layanannya yang terus menerus, karena ini dapat menyebabkan oksidasi dan scaling.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Perisai Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER316Ti | Argon | Baik untuk bagian tipis |
| MIG | ER316Ti | Argon/CO2 | Cocok untuk bagian yang lebih tebal |
| SMAW | E316Ti | - | Memerlukan pemanasan awal |
316Ti dikenal karena kemampuan pengelasannya yang sangat baik, terutama saat menggunakan logam pengisi yang sesuai. Pemanasan awal disarankan untuk bagian yang lebih tebal untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca-laser dapat lebih meningkatkan sifat las.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pemesinan | 316Ti | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 50% | 100% | Memerlukan kecepatan yang lebih lambat |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 20-30 m/menit | 60-80 m/menit | Gunakan alat yang tajam untuk hasil terbaik |
Pemrosesan 316Ti bisa menantang karena karakteristik pengerasan kerjanya. Disarankan untuk menggunakan alat tajam dan kecepatan pemotongan yang lebih rendah untuk mencapai hasil optimal.
Keterbentukan
316Ti menunjukkan keterbentukan yang baik, memungkinkan untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, penting untuk mempertimbangkan pengerasan kerja selama pembentukan dingin, yang mungkin memerlukan pemanasan intermedia untuk mempertahankan ketangguhan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Pemuluran | 1000 - 1150 | 1-2 jam | Udara | Meredakan stres, meningkatkan ketangguhan |
| Perlakuan Larutan | 1000 - 1100 | 1 jam | Air | Menghancurkan karbida, meningkatkan ketahanan korosi |
Proses perlakuan panas seperti pemuluran dan perlakuan larutan sangat penting untuk mengoptimalkan struktur mikro dan sifat-sifat 316Ti. Perlakuan ini membantu meredakan stres internal dan meningkatkan ketahanan korosi dengan menghancurkan karbida.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan untuk Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Pengolahan Kimia | Reaktor dan tangki penyimpanan | Ketahanan korosi, kekuatan tinggi | Pajanan terhadap bahan kimia agresif |
| Maritim | Komponen pembangkit kapal | Ketahanan pitting, daya tahan | Lingkungan maritim yang keras |
| Pengolahan Makanan | Peralatan dan pipa | Kebersihan, ketahanan korosi | Kepatuhan terhadap standar kesehatan |
| Farmasi | Peralatan proses | Kebersihan, ketahanan korosi | Kritikal untuk kemurnian produk |
| Minyak dan Gas | Platform lepas pantai | Kekuatan tinggi, ketahanan korosi | Kondisi ekstrem dan pajanan |
316Ti dipilih untuk aplikasi di industri kimia dan maritim karena ketahanan korosi dan kekuatannya yang superior. Kemampuannya untuk bertahan di lingkungan yang keras menjadikannya bahan yang lebih disukai untuk komponen kritis.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Sifat | 316Ti | Baja Tahan Karat 304 | Baja Tahan Karat 316L | Catatan Pro/Kon atau Pertukaran Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan tarik tinggi | Sedang | Kekuatan tarik tinggi | 316Ti menawarkan kinerja suhu tinggi yang lebih baik |
| Aspek Korosi Utama | Sangat baik dalam klorida | Baik | Sangat baik | 316Ti lebih tahan terhadap sensitisasi |
| Kemampuan Pengelasan | Baik | Sangat baik | Sangat baik | 316Ti memerlukan praktik pengelasan yang hati-hati |
| Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Sedang | 316Ti lebih sulit untuk diproses |
| Keterbentukan | Baik | Sangat baik | Baik | 316Ti dapat mengeraskan kerja, memerlukan perhatian |
| Kira-kira Biaya Relatif | Lebih tinggi | Lebih rendah | Lebih tinggi | Pertimbangan biaya dapat mempengaruhi pemilihan |
| Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | 316Ti mungkin kurang tersedia |
Ketika memilih 316Ti, pertimbangan mencakup cost-effectiveness, ketersediaan, dan spesifikasi aplikasi. Sifat uniknya menjadikannya cocok untuk aplikasi ceruk di mana performa menjadi kritis, meskipun biayanya lebih tinggi dibandingkan dengan baja tahan karat standar.
Secara ringkas, baja tahan karat 316Ti adalah material yang serbaguna dan kokoh yang unggul dalam lingkungan yang menuntut, menjadikannya pilihan berharga untuk insinyur dan desainer di berbagai industri.