318 Stainless Steel (Duplex): Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless Steel 318, yang juga dikenal sebagai Duplex Stainless Steel, adalah paduan unik yang menggabungkan sifat-sifat menguntungkan dari stainless steel austenitik dan feritik. Diklasifikasikan sebagai stainless steel duplex, biasanya mengandung struktur mikro yang seimbang dengan sekitar 50% austenit dan 50% ferit. Unsur paduan utama meliputi kromium (Cr), nikel (Ni), dan molibdenum (Mo), yang secara signifikan mempengaruhi ketahanan korosi, kekuatan mekanik, dan kinerja keseluruhan.

Ikhtisar Komprehensif

Stainless Steel 318 dikenal khususnya karena kekuatannya yang tinggi dan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut. Paduan ini umumnya mengandung sekitar 24% kromium, 6% nikel, dan 3% molibdenum, yang berkontribusi pada kinerja yang kuat dalam lingkungan yang keras. Struktur mikro fase ganda memberikan ketahanan yang meningkat dan kemampuan deformasi dibandingkan dengan stainless steel austenitik tradisional.

Keuntungan:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang luar biasa terhadap pitting dan korosi celah, terutama di lingkungan klorida.
- Kekuatan Mekanik: Kekuatan hasil lebih tinggi dibandingkan dengan kelas austenitik, memungkinkan untuk bagian yang lebih tipis dalam aplikasi struktural.
- Keandalan Pengelasan: Kualitas pengelasan yang baik dengan bahan pengisi yang sesuai, membuatnya cocok untuk fabrikasi.

Limitasi:
- Biaya: Umumnya lebih mahal dibandingkan dengan stainless steel austenitik standar karena unsur paduan.
- Kerapuhan pada Suhu Rendah: Potensi kekuatan yang berkurang di aplikasi kriogenik.
- Sensitivitas terhadap Pembentukan Fase Sigma: Pada suhu tinggi, paparan yang berkepanjangan dapat menyebabkan pembentukan fase sigma, yang dapat mengeraskan paduan.

Secara historis, stainless steel duplex seperti 318 dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan kelas austenitik dan feritik, terutama dalam hal kekuatan dan ketahanan korosi. Saat ini, mereka menempati posisi signifikan di pasar, terutama di industri seperti minyak dan gas, pemrosesan kimia, dan aplikasi maritim.

Nama Alternatif, Standar, dan Setara

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S31803	AS	Setara terdekat dengan 318L
AISI/SAE	318	AS	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
ASTM	A240/A240M	AS	Spesifikasi standar untuk pelat, lembaran, dan strip stainless steel kromium dan kromium-nikel untuk bejana tekan dan aplikasi umum
EN	1.4462	Eropa	Setara Eropa dengan sifat serupa
JIS	SUS318	Jepang	Penunjukan standar Jepang

Perbedaan antara kelas setara bisa halus tetapi signifikan. Misalnya, meskipun S31803 dan 1.4462 memiliki komposisi yang serupa, sifat mekanik dan ketahanan korosi mereka bisa sedikit bervariasi karena perbedaan dalam proses pembuatan dan perlakuan panas.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Kromium (Cr)	24,0 - 26,0
Nikel (Ni)	4,5 - 6,5
Molibdenum (Mo)	2,5 - 3,5
Mangan (Mn)	0,5 - 1,5
Nitrogen (N)	0,08 - 0,20
Karbon (C)	≤ 0,03
Fosfor (P)	≤ 0,03
Sulfur (S)	≤ 0,02

Peran utama kromium adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sementara nikel berkontribusi pada ketahanan dan kemampuan deformasi. Molibdenum lebih meningkatkan ketahanan terhadap pitting dan korosi celah, terutama di lingkungan klorida. Nitrogen ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan memperbaiki ketahanan terhadap retak korosi stres.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Tempering	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - Satuan SI)	Nilai/Rentang Tipikal (Satuan Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dikapurkan	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Kekuatan Hasil (0,2% offset)	Dikapurkan	450 - 650 MPa	65 - 94 ksi	ASTM E8
Panjangnya	Dikapurkan	25 - 40%	25 - 40%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Dikapurkan	85 - 95 HRB	85 - 95 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	-20°C	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi menjadikan Stainless Steel 318 cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah tekanan mekanik. Panjangan dan kekuatan impaknya menunjukkan kemampuan deformasi dan ketahanan yang baik, penting untuk kondisi pemuatan dinamis.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik - Satuan SI)	Nilai (Satuan Imperial)
Kepadatan	-	7,8 g/cm³	0,283 lb/in³
Titik Lebur	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Kepemimpinan Termal	20 °C	15 W/m·K	86 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	20 °C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	20 °C	0,72 µΩ·m	0,00000072 Ω·m
Koeffisien Ekspansi Termal	20 - 100 °C	16,5 x 10⁻⁶ /K	9,2 x 10⁻⁶ /°F

Kepadatan Stainless Steel 318 menunjukkan material yang kokoh, sementara kepemimpinan termal dan kapasitas panas spesifiknya menunjukkan bahwa dapat menangani stres termal dengan efektif. Koefisien ekspansi termal sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan fluktuasi suhu, memastikan stabilitas dimensi.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-10	20-60 °C / 68-140 °F	Excellent	Risiko pitting pada konsentrasi tinggi
Asam Sulfat	10-30	20-40 °C / 68-104 °F	Good	Ketahanan terbatas pada suhu tinggi
Asam Klorida	1-5	20-25 °C / 68-77 °F	Fair	Tidak dianjurkan untuk konsentrasi tinggi
Air Laut	-	Ambient	Excellent	Sangat tahan terhadap korosi air laut

Stainless Steel 318 menunjukkan ketahanan luar biasa terhadap berbagai agen korosif, terutama di lingkungan maritim dan aplikasi pemrosesan kimia. Kinerjanya terhadap klorida sangat mencolok, menjadikannya cocok untuk aplikasi lepas pantai dan pesisir. Namun, kehati-hatian disarankan di lingkungan dengan konsentrasi tinggi asam sulfat dan asam klorida, di mana bahan alternatif mungkin lebih sesuai.

Dibandingkan dengan stainless steel lainnya, seperti 316L dan 2205, 318 menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap pitting dan retak korosi stres, terutama di lingkungan kaya klorida. Namun, 316L mungkin tampil lebih baik di kondisi asam tinggi, sementara 2205 memberikan kekuatan yang lebih tinggi.

Ketahanan Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Max Suhu Layanan Kontinu	300 °C	572 °F	Cocok untuk penggunaan kontinu pada suhu ini
Max Suhu Layanan Sementara	350 °C	662 °F	Paparan jangka pendek dapat ditoleransi
Suhu Pembakaran	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi di atas suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep	500 °C	932 °F	Ketahanan creep mulai berkurang pada suhu ini

Pada suhu tinggi, Stainless Steel 318 mempertahankan sifat mekanik yang baik, meskipun paparan yang berkepanjangan dapat menyebabkan oksidasi dan pembentukan fase sigma, yang dapat mengeraskan paduan. Penting untuk mempertimbangkan lingkungan layanan dan fluktuasi suhu saat memilih bahan ini untuk aplikasi suhu tinggi.

Sifat Fabrikasi

Keandalan Pengelasan

Proses Pengelasan	Bahan Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER318L	Argon	Hasil yang baik dengan teknik yang tepat
MIG	ER318L	Campuran Argon/CO2	Cocok untuk bagian yang lebih tebal
SMAW	E318-16	-	Memerlukan pemanasan awal untuk bagian yang lebih tebal

Stainless Steel 318 umumnya dianggap memiliki keandalan pengelasan yang baik, terutama dengan bahan pengisi yang sesuai. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal untuk menghindari retak. Perlakuan panas setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanik dan mengurangi stres residual.

Perkakas

Parameter Pemesinan	Stainless Steel 318	AISI 1212	Catatan/Kiat
Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif	40%	100%	Memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20-30 m/menit	60-80 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Pemesinan Stainless Steel 318 bisa menjadi tantangan karena kekuatan dan ketahanannya. Disarankan untuk menggunakan baja kecepatan tinggi atau alat karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan yang lebih rendah untuk mencapai hasil optimal.

Formabilitas

Stainless Steel 318 menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan proses pembentukan dingin dan panas. Namun, karena kekuatannya, mungkin memerlukan gaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan kelas austenitik. Material dapat ditekuk dan dibentuk dengan alat yang sesuai, tetapi harus diambil hati untuk menghindari pengerasan kerja.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Methode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Annealing Solusi	1020 - 1100 °C / 1868 - 2012 °F	30 menit	Udara atau air	Membubarkan karbida dan meningkatkan ketahanan
Pengurangan Stres	300 - 600 °C / 572 - 1112 °F	1 jam	Udara	Mengurangi stres residual

Proses perlakuan panas seperti annealing solusi sangat penting untuk mengoptimalkan struktur mikro dan sifat dari Stainless Steel 318. Perlakuan ini membantu membubarkan karbida dan meningkatkan ketahanan, menjadikan material lebih cocok untuk fabrikasi.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Minyak dan Gas	Platform lepas pantai	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi	Penting untuk lingkungan maritim yang keras
Pemrosesan Kimia	Ruang penyimpanan	Ketahanan luar biasa terhadap bahan kimia agresif	Menjamin ketahanan dan keamanan
Maritim	Pembangunan kapal	Ketahanan terhadap korosi air laut	Kritis untuk integritas struktural
Pembangkit Listrik	Penukar panas	Kepemimpinan termal yang baik dan ketahanan korosi	Transfer panas yang efisien dalam kondisi keras

Aplikasi lainnya meliputi:
- Industri Pulp dan Kertas: Digunakan dalam proses pemutihan dan pemulihan kimia.
- Pemrosesan Makanan: Peralatan yang membutuhkan standar higiene tinggi dan ketahanan korosi.
- Farmasi: Peralatan dan sistem perpipaan di mana kebersihan dan ketahanan korosi sangat penting.

Pemilihan Stainless Steel 318 untuk aplikasi ini terutama karena sifat mekanik dan ketahanan korosinya yang superior, yang sangat penting untuk mempertahankan kinerja dan keamanan di lingkungan yang menantang.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjut

Fitur/Sifat	Stainless Steel 318	Stainless Steel 316L	Stainless Steel Duplex 2205	Catatan Singkat Pro/Kon atau Perdagangan
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan tinggi	Kewaanan yang baik	Kekuatan lebih tinggi	318 menawarkan keseimbangan kekuatan dan kewaanan
Aspek Korosi Utama	Hebat di klorida	Baik di asam	Hebat di klorida	318 lebih unggul di lingkungan klorida
Keandalan Pengelasan	Baik	Hebat	Baik	316L lebih mudah untuk dilas
Perkakas	Sedang	Baik	Sedang	316L lebih mudah untuk diproses
Formabilitas	Baik	Hebat	Sedang	316L menawarkan formabilitas yang lebih baik
Estimasi Biaya Relatif	Lebih tinggi	Sedang	Lebih tinggi	Biaya bervariasi berdasarkan permintaan pasar
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Sedang	316L lebih umum tersedia

Ketika memilih Stainless Steel 318, pertimbangan seperti efektivitas biaya, ketersediaan, dan kebutuhan aplikasi tertentu sangat penting. Meskipun mungkin lebih mahal dibandingkan dengan kelas austenitik standar, kinerja superiornya dalam lingkungan korosif sering kali membenarkan investasi tersebut. Selain itu, sifat uniknya menjadikannya cocok untuk aplikasi niche di mana bahan lain mungkin gagal.

Singkatnya, Stainless Steel 318 adalah material yang serbaguna dan kokoh yang unggul dalam berbagai aplikasi yang menuntut, terutama di lingkungan di mana ketahanan korosi dan kekuatan mekanik sangat penting. Sifat dan keuntungan uniknya menjadikannya pilihan utama di banyak industri, memastikan keamanan dan umur panjang dalam aplikasi kritis.