401 Baja Stainless: Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless steel 401 diklasifikasikan sebagai stainless steel martensitik, yang ditandai dengan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi sedang. Kelas baja ini terutama terdiri dari besi, dengan elemen paduan signifikan termasuk kromium (sekitar 11-13%), serta jumlah kecil nikel, molibdenum, dan karbon. Kehadiran kromium sangat penting karena meningkatkan ketahanan korosi baja, sedangkan karbon berkontribusi terhadap kekerasan dan kekuatannya.

Tinjauan Komprehensif

Stainless steel 401 dikenal karena sifat mekaniknya yang sangat baik, membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Kombinasi unik kekuatan dan ductility memungkinkan baja ini menahan beban mekanis yang signifikan sambil mempertahankan integritas struktural. Kekerasan baja ini dapat ditingkatkan melalui perlakuan panas, menjadikannya pilihan yang serbaguna untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus.

Keuntungan:
- Kekuatan Tinggi: Stainless steel 401 menunjukkan kekuatan tarik dan luluh yang superior dibandingkan dengan banyak grade stainless steel lainnya.
- Ketahanan Aus yang Baik: Kemampuan untuk mengeraskan melalui perlakuan panas menjadikannya ideal untuk aplikasi di mana ketahanan aus sangat penting.
- Ketahanan Korosi Sedang: Meskipun tidak sekuat grade austenitik, performanya baik dalam lingkungan yang sedikit korosif.

Limitasi:
- Ketahanan Korosi Lebih Rendah: Dibandingkan dengan stainless steel austenitik, 401 memiliki ketahanan yang lebih rendah terhadap korosi pitting dan celah.
- Kerapuhan dalam Kondisi Tertentu: Pada suhu tinggi, dapat menjadi rapuh, membatasi penggunaannya dalam aplikasi suhu tinggi.

Secara historis, stainless steel 401 telah digunakan di berbagai industri, termasuk otomotif dan dirgantara, di mana kekuatan dan daya tahannya sangat penting. Posisi pasarnya stabil, dengan aplikasi mulai dari pengikat hingga komponen dalam mesin.

Nama Alternatif, Standar, dan Setara

Organisasi Standar	Penunjukan/Grade	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S40100	AS	Setara terdekat dengan AISI 401
AISI/SAE	401	AS	Stainless steel martensitik
ASTM	A276	AS	Spesifikasi standar untuk batang stainless steel
EN	1.4006	Eropa	Sifat serupa, perbedaan komposisi minor
JIS	SUS 401	Jepang	Grade setara dengan aplikasi serupa

Perbedaan antara grade ini dapat mempengaruhi pemilihan berdasarkan persyaratan aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun UNS S40100 dan AISI 401 saling terkait erat, variasi dalam kandungan karbon dapat mempengaruhi kekerasan dan ketahanan korosi.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.15 - 0.25
Cr (Kromium)	11.0 - 13.0
Ni (Nikel)	0.5 - 1.0
Mo (Molybdenum)	0.5 maks
Mn (Mangan)	1.0 maks
Si (Silikon)	1.0 maks
P (Fosfor)	0.04 maks
S (Belerang)	0.03 maks

Peran utama kromium dalam stainless steel 401 adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sedangkan karbon meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Nikel berkontribusi pada ketangguhan dan ductility, dan molibdenum meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai Umum/Rentang (Metrik - SI Units)	Nilai Umum/Rentang (Imperial Units)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diklamasi	550 - 750 MPa	80 - 110 ksi	ASTM E8
Kekuatan Lulus (offset 0.2%)	Diklamasi	350 - 500 MPa	51 - 73 ksi	ASTM E8
Peregangan	Diklamasi	15 - 25%	15 - 25%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Diklamasi	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	-20°C	30 J	22 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan lulus yang tinggi membuat stainless steel 401 cocok untuk aplikasi yang memerlukan beban mekanis yang signifikan. Kekerasannya memungkinkannya menahan aus, sementara peregangan menunjukkan ductility yang baik, penting untuk proses pembentukan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik - SI Units)	Nilai (Imperial Units)
Kerapatan	-	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Suhu Paduan/Rentang	-	1450 - 1510 °C	2642 - 2750 °F
Kepadatan Termal	20°C	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(jam·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	20°C	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Elektrik	20°C	0.73 µΩ·m	0.73 µΩ·in

Kerapatan stainless steel 401 berkontribusi pada berat keseluruhannya dalam aplikasi, sementara titik lelehnya menunjukkan kesesuaiannya untuk lingkungan suhu tinggi. Kepadatan termal dan kapasitas panas spesifik penting untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5%	20-60°C (68-140°F)	Baik	Risiko korosi pitting
Asam	10%	20-40°C (68-104°F)	Buruk	Tidak direkomendasikan
Larutan Alkalin	5-10%	20-60°C (68-140°F)	Baik	Ketahanan sedang

Stainless steel 401 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama di lingkungan dengan klorida, di mana dapat rentan terhadap pitting. Jika dibandingkan dengan grade austenitik seperti 304 atau 316, 401 menunjukkan performa yang lebih rendah di lingkungan asam, menjadikannya kurang sesuai untuk aplikasi yang melibatkan asam kuat.

Ketahanan Panas

Sifat/Limit	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Max Suhu Layanan Kontinu	400°C	752°F	Cocok untuk penggunaan intermiten
Max Suhu Layanan Intermiten	500°C	932°F	Dibatasi oleh ketahanan oksidasi
Suhu Scaling	600°C	1112°F	Risiko scaling pada suhu tinggi

Pada suhu tinggi, stainless steel 401 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin menghadapi masalah oksidasi. Performa dalam aplikasi suhu tinggi dibatasi dibandingkan dengan grade lainnya, memerlukan perhatian cermat dalam desain.

Sifat Fabrikasi

Keberlakuan Las

Proses Las	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pemfluxan Pelindung Umum	Catatan
TIG	ER401 (AWS A5.9)	Argon	Preheat direkomendasikan
MIG	ER401 (AWS A5.9)	Campuran Argon + CO2	Pemanasan setelah pengelasan mungkin diperlukan

Stainless steel 401 dapat dilas dengan menggunakan proses standar, tetapi pemanasan awal sering disarankan untuk menghindari retak. Perlakuan panas setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat pengelasan.

Keberlakuan Mesin

Parameter Pemesinan	Stainless Steel 401	AISI 1212 (Benchmark)	Catatan/Tips
Indeks Keberlakuan Relatif	40	100	Keberlakuan sedang
Kecepatan Potong Umum	30 m/menit	60 m/menit	Gunakan alat karbida

Pemotongan stainless steel 401 memerlukan perhatian cermat terhadap alat dan kecepatan pemotongan karena keberlakuannya yang sedang. Alat karbida disarankan untuk performa optimal.

Formabilitas

Stainless steel 401 menunjukkan formabilitas yang baik pada proses pembentukan dingin maupun panas. Namun, pengerasan kerja dapat terjadi, memerlukan kontrol cermat terhadap jari-jari pembengkokan untuk menghindari retak.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Umum	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Annealing	800-900°C / 1472-1652°F	1-2 jam	Udara atau air	Pelemahan, meningkatkan ductility
Penghardian	1000-1100°C / 1832-2012°F	30 menit	Udara	Meningkatkan kekerasan

Proses perlakuan panas mempengaruhi struktur mikro stainless steel 401 secara signifikan. Proses annealing melemahkan material, meningkatkan ductility, sedangkan penghardian meningkatkan kekerasan melalui transformasi martensitik.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Komponen mesin	Kekuatan tinggi, ketahanan aus	Daya tahan di bawah stres mekanis
Dirgantara	Pengikat	Ketahanan korosi, kekuatan	Material ringan dan kuat
Minyak & Gas	Komponen katup	Ketahanan korosi sedang, ketangguhan	Keandalan di lingkungan keras

Aplikasi lain termasuk:
- Alat makan: Digunakan karena kekerasan dan daya tahan tepi.
- Peralatan industri: Komponen yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan aus.

Stainless steel 401 dipilih untuk aplikasi di mana kekuatan dan ketahanan korosi sedang sangat penting, menjadikannya cocok untuk lingkungan yang menuntut.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Stainless Steel 401	AISI 304	AISI 316	Catatan Pro/Con atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanik Kunci	Kekuatan tinggi	Sedang	Sedang	401 unggul dalam kekuatan
Aspek Korosi Kunci	Sedang	Baik	Sangat Baik	401 kurang tahan korosi
Keberlakuan Las	Baik	Sangat Baik	Baik	401 memerlukan pemanasan awal
Keberlakuan Mesin	Sedang	Baik	Sedang	401 lebih menantang untuk diproses
Formabilitas	Baik	Sangat Baik	Baik	401 memiliki batasan dalam pembentukan
Kisaran Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Lebih tinggi	Efektif biaya untuk kekuatan
Ketersediaan Umum	Umum	Sangat Umum	Umum	401 tersedia secara luas

Ketika memilih stainless steel 401, pertimbangannya termasuk efektivitas biaya, ketersediaan, dan sifat mekanik spesifik. Meskipun menawarkan kekuatan tinggi, ketahanan korosinya yang lebih rendah dibandingkan dengan grade austenitik mungkin membatasi penggunaannya dalam lingkungan tertentu. Selain itu, keberlakuan dan keberlakuan lasnya memerlukan perhatian cermat terhadap kondisi pemrosesan untuk memastikan performa optimal dalam aplikasi.