Baja Tahan Karat Seri 400: Sifat dan Aplikasi Utama

Seri 400 Stainless Steel adalah kategori stainless steel yang terutama terdiri dari stainless steel ferritik dan martensitik. Paduan ini ditandai oleh kandungan kromium yang tinggi, biasanya berkisar antara 11% hingga 30%, yang memberikan ketahanan korosi yang sangat baik dan kekuatan pada suhu tinggi. Unsur paduan utama dalam Seri 400 mencakup kromium, karbon, dan, dalam beberapa kasus, nikel. Kehadiran kromium sangat penting karena membentuk lapisan pasif pada permukaan baja, meningkatkan ketahanannya terhadap oksidasi dan korosi.

Ikhtisar Komprehensif

Seri 400 dibagi menjadi dua jenis utama: stainless steel ferritik dan martensitik. Paduan ferritik, seperti 430, dikenal karena ketahanan korosinya yang baik dan kemampuan pembentukannya, sementara paduan martensitik, seperti 410 dan 420, menawarkan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi tetapi kurang tahan terhadap korosi. Keseimbangan antara kromium dan karbon dalam baja ini mempengaruhi sifat mekaniknya, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.

Karakteristik Penting:
- Ketahanan Korosi: Umumnya baik, tetapi bervariasi berdasarkan grade tertentu.
- Kekuatan dan Kekerasan: Paduan martensitik menunjukkan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi karena kandungan karbonnya.
- Kemudahan Pengelasan: Bervariasi secara signifikan; paduan ferritik lebih mudah dilas dibandingkan paduan martensitik.
- Sifat Magnetik: Paduan ferritik bersifat magnetik, sementara paduan martensitik dapat bersifat magnetik tergantung pada perlakuan panasnya.

Keuntungan:
- Kekuatan dan kekerasan tinggi (terutama grade martensitik).
- Ketahanan baik terhadap oksidasi dan pengelupasan pada suhu tinggi.
- Biaya efektif dibandingkan dengan stainless steel austenitik.

Limitasi:
- Ketahanan korosi terbatas dibandingkan dengan grade austenitik.
- Kerentanan terhadap retak korosi akibat stres di lingkungan tertentu.
- Duktualitas dan ketangguhan yang lebih rendah, khususnya pada grade martensitik.

Secara historis, Seri 400 telah signifikan dalam aplikasi yang memerlukan ketahanan korosi yang moderat dan kekuatan tinggi, seperti komponen otomotif, peralatan dapur, dan peralatan industri.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Grade	Negara/Region Asal	Catatan/Ketentuan
UNS	S41000	AS	Martensitik, kekerasan baik
AISI/SAE	410	AS	Umumnya digunakan untuk peralatan makan
ASTM	A240	AS	Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel
EN	1.4006	Eropa	Grade ferritik, kemampuan pembentukan baik
DIN	X20Cr13	Jerman	Mirip dengan AISI 410, dengan perbedaan komposisi kecil
JIS	SUS410	Jepang	Setara dengan AISI 410
GB	0Cr13	China	Setara dengan AISI 410

Perbedaan antara grade ini dapat mempengaruhi pemilihan berdasarkan persyaratan kinerja tertentu. Misalnya, meskipun UNS S41000 dan AISI 410 setara dalam hal sifat mekanik, pemrosesan dan perlakuan panas tertentu dapat menyebabkan variasi dalam kinerja.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Cr (Kromium)	11.5 - 13.5
C (Karbon)	0.08 max
Ni (Nikel)	0.75 max
Mn (Mangan)	1.0 max
Si (Silikon)	1.0 max
P (Fosfor)	0.04 max
S (Belerang)	0.03 max

Kromium adalah unsur paduan utama yang meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan terhadap oksidasi. Karbon meningkatkan kekerasan dan kekuatan, terutama pada grade martensitik. Nikel, meskipun hadir dalam jumlah kecil, dapat meningkatkan ketangguhan dan duktualitas.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dianilasi	Suhu Ruang	480 - 620 MPa	70 - 90 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (0.2% offset)	Dianilasi	Suhu Ruang	275 - 410 MPa	40 - 60 ksi	ASTM E8
Peregangan	Dianilasi	Suhu Ruang	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Dianilasi	Suhu Ruang	20 - 30 HRC	20 - 30 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	Dianilasi	-20°C (-4°F)	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi sifat mekanik ini menjadikan Seri 400 cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi moderat, seperti di industri otomotif dan dirgantara.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Kalor Spesifik	Suhu Ruang	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.73 µΩ·m	0.0000013 Ω·in
Koeffisien Ekspansi Termal	20 - 100 °C	10.5 x 10⁻⁶/K	5.8 x 10⁻⁶/°F

Sifat fisik utama seperti kepadatan dan titik leleh sangat signifikan untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan suhu tinggi. Konduktivitas termal menunjukkan seberapa baik material dapat menghilangkan panas, yang sangat penting dalam aplikasi seperti sistem knalpot.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-10	20-60 / 68-140	Baik	Risiko pemboran
Asam Sulfat	10-20	20-40 / 68-104	Buruk	Tidak dianjurkan
Asam Asetat	5-10	20-60 / 68-140	Baik	Ketahanan sedang
Atmosferik	-	-	Sangat Baik	Ketahanan baik

Seri 400 menunjukkan derajat ketahanan korosi yang bervariasi tergantung pada lingkungan. Meskipun tampil baik dalam kondisi atmosferik, ia rentan terhadap korosi pemboran di lingkungan klorida dan harus dihindari dalam kondisi asam. Dibandingkan dengan grade austenitik seperti 304, Seri 400 memiliki ketahanan yang lebih rendah terhadap agen korosif, menjadikannya kurang cocok untuk lingkungan yang keras.

Ketahanan Terhadap Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Catatan
Max Suhu Layanan Kontinu	815	1500	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Max Suhu Layanan Sementara	870	1600	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Pengelupasan	600	1112	Risiko pengelupasan di atas suhu ini
Kekuatan Creep	600	1112	Mulai menurun pada suhu ini

Pada suhu tinggi, Seri 400 mempertahankan kekuatannya tetapi dapat mengalami oksidasi dan pengelupasan. Suhu maksimum untuk layanan kontinu menunjukkan batas atas untuk paparan yang berkepanjangan, sementara suhu pengelupasan menyoroti risiko degradasi permukaan.

Sifat Proses Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Isi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pemfluxan Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER410	Argon	Disarankan untuk penghangatan awal
MIG	ER308L	Argon + CO2	Bagus untuk bagian tipis
Stick	E410	-	Cocok untuk pekerjaan di luar ruangan

Kemudahan pengelasan bervariasi secara signifikan di dalam Seri 400. Paduan ferritik umumnya lebih mudah dilas dibandingkan paduan martensitik, yang mungkin memerlukan pemanasan awal untuk menghindari retak. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat meningkatkan sifat pengelasan.

Machinability

Parameter Pemesinan	[Seri 400]	AISI 1212	Catatan/Tip
Indeks Machinability Relatif	60	100	Machinability lebih rendah dibandingkan 1212
Kecepatan Pemotongan Tipikal (memutar)	30 m/menit	50 m/menit	Sesuaikan alat untuk kinerja yang lebih baik

Machinability sedang dalam Seri 400, dengan grade martensitik lebih menantang untuk diproses karena kekerasannya. Alat dan kecepatan pemotongan yang tepat sangat penting untuk kinerja optimal.

Kemampuan Pembentukan

Seri 400 menunjukkan kemampuan pembentukan terbatas, terutama pada grade martensitik, yang rentan terhadap retak saat pengerjaan dingin. Paduan ferritik menawarkan kemampuan pembentukan yang lebih baik dan dapat dibentuk dingin dengan teknik yang sesuai.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Dianilasi	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 jam	Udara	Meredakan stres, meningkatkan duktualitas
Mengeras	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 menit	Minyak	Meningkatkan kekerasan dan kekuatan
Membentuk Ulang	400 - 600 / 752 - 1112	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur dan sifat Seri 400. Dianilasi dapat meningkatkan duktualitas, sementara pengerasan meningkatkan kekuatan, sehingga sangat penting untuk memilih perlakuan yang sesuai berdasarkan aplikasi yang diinginkan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Sistem knalpot	Kekuatan suhu tinggi, ketahanan korosi	Daya tahan dan kinerja
Peralatan Dapur	Peralatan makan	Kekerasan, ketahanan tepi	Ketajaman dan daya tahan
Minyak dan Gas	Komponen katup	Kekuatan, ketahanan terhadap suhu tinggi	Keandalan di lingkungan yang keras
Konstruksi	Pengikat	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi moderat	Integritas struktural

Aplikasi lain termasuk:
- Peralatan industri
- Perangkat keras laut
- Aplikasi arsitektural

Pemilihan Seri 400 untuk aplikasi ini sering kali disebabkan oleh keseimbangan antara kekuatan, kekerasan, dan ketahanan korosi moderat, menjadikannya cocok untuk lingkungan di mana sifat-sifat ini sangat penting.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	[Seri 400]	[AISI 304]	[AISI 316]	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanik Utama	Moderat	Tinggi	Tinggi	304 dan 316 menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik
Aspek Korosi Utama	Baik	Sangat Baik	Sangat Baik	Seri 400 kurang tahan terhadap klorida
Kemudahan Pengelasan	Moderat	Baik	Baik	Seri 400 mungkin memerlukan pemanasan awal
Machinability	Moderat	Baik	Baik	Seri 400 lebih sulit untuk diproses
Kemampuan Pembentukan	Terbatas	Baik	Baik	Paduan ferritik lebih mudah dibentuk
Perkiraan Biaya Relatif	Lebih Rendah	Lebih Tinggi	Lebih Tinggi	Biaya efektif untuk aplikasi moderat
Ketersediaan Tipikal	Umum	Sangat Umum	Umum	Seri 400 tersedia secara luas

Ketika memilih Seri 400, pertimbangan mencakup biaya efektif, ketersediaan, dan persyaratan spesifik untuk ketahanan mekanik dan korosi. Meskipun mungkin tidak menyamai kinerja grade austenitik dalam lingkungan korosif, kekuatan dan kekerasannya menjadikannya cocok untuk banyak aplikasi di mana sifat-sifat ini diprioritaskan. Selain itu, sifat magnetik dari paduan ferritik dapat menguntungkan dalam aplikasi tertentu, seperti dalam komponen listrik.

Sebagai kesimpulan, Seri 400 Stainless Steel menawarkan kombinasi sifat yang unik yang menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Keseimbangan antara kekuatan, kekerasan, dan ketahanan korosi moderat, serta biaya efektifnya, menempatkannya sebagai material berharga dalam keluarga stainless steel.