404 Stainless Steel: Properti dan Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
404 Stainless Steel diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik, yang dikenal karena kandungan kromium dan nikel yang tinggi, yang memberikan ketahanan korosi yang sangat baik dan sifat mekanik yang baik. Elemen paduan utama dalam stainless steel 404 termasuk kromium (Cr), nikel (Ni), dan molibdenum (Mo), dengan komposisi kira-kira sebagai berikut:
| Elemen | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Kromium (Cr) | 18.0 - 20.0 |
| Nikel (Ni) | 8.0 - 10.0 |
| Molibdenum (Mo) | 0.5 - 1.0 |
| Karbon (C) | ≤ 0.03 |
| Mangan (Mn) | 2.0 - 3.0 |
| Silikon (Si) | ≤ 1.0 |
| Fosfor (P) | ≤ 0.045 |
| Belerang (S) | ≤ 0.03 |
Sifat bawaan dari stainless steel 404 termasuk kemampuan pengelasan yang sangat baik, formabilitas yang baik, dan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi. Mikrostruktur uniknya memungkinkan untuk mempertahankan kekuatan dan ketangguhan pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi di industri seperti otomotif, dirgantara, dan pengolahan kimia.
Kelebihan dan Keterbatasan
Kelebihan:
- Ketahanan Korosi: Stainless steel 404 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, termasuk kondisi atmosfer dan banyak bahan kimia.
- Pegelasan: Kelas ini dapat dengan mudah dilas menggunakan teknik standar, menjadikannya serbaguna untuk fabrikasi.
- Sifat Mekanik: Menawarkan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ductility, yang penting untuk aplikasi struktural.
Keterbatasan:
- Biaya: Elemen paduan dapat membuat stainless steel 404 lebih mahal dibandingkan baja karbon.
- Pengerasan Kerja: Meskipun dapat dibentuk, pengerjaan dingin yang berlebihan dapat menyebabkan pengerasan kerja, yang dapat menyulitkan pemrosesan lebih lanjut.
Secara historis, stainless steel 404 telah signifikan dalam aplikasi yang memerlukan baik kekuatan maupun ketahanan korosi, memposisikannya sebagai pilihan yang dapat diandalkan di berbagai sektor rekayasa.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S40400 | AS | Setara dengan AISI 404 |
| AISI/SAE | 404 | AS | Perbedaan komposisi kecil yang perlu diperhatikan |
| ASTM | A240 | AS | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel |
| EN | 1.4002 | Eropa | Sifat mirip tetapi mungkin berbeda dalam performa mekanik |
| JIS | SUS 404 | Jepang | Sebanding tetapi mungkin memiliki standar pemrosesan yang berbeda |
Perbedaan antara kelas yang setara sering terletak pada komposisi spesifik dan sifat mekanis, yang dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, sementara AISI 404 dan EN 1.4002 mungkin menawarkan ketahanan korosi yang serupa, kekuatan tarik dan ductility mereka dapat bervariasi, mempengaruhi kecocokannya untuk tugas rekayasa tertentu.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Cr (Kromium) | 18.0 - 20.0 |
| Ni (Nikel) | 8.0 - 10.0 |
| Mo (Molibdenum) | 0.5 - 1.0 |
| C (Karbon) | ≤ 0.03 |
| Mn (Mangan) | 2.0 - 3.0 |
| Si (Silikon) | ≤ 1.0 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.045 |
| S (Belerang) | ≤ 0.03 |
Peran utama kromium dalam stainless steel 404 adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi dan meningkatkan kekerasan. Nikel berkontribusi pada ketangguhan dan ductility baja, sementara molibdenum meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting dan celah, terutama dalam lingkungan klorida.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Suhu Uji | Nilai Tipikal/Rentang (Metrik - Satuan SI) | Nilai Tipikal/Rentang (Satuan Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | Suhu Ruangan | 520 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lentur (offset 0.2%) | Annealed | Suhu Ruangan | 210 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | Suhu Ruangan | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
| Kekerasan | Annealed | Suhu Ruangan | 160 - 220 HB | 90 - 100 HRB | ASTM E10 |
| Kekuatan Impak | Annealed | -20°C | 40 J | 30 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari sifat mekanik ini membuat stainless steel 404 cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ductility, seperti komponen struktural dalam bangunan dan mesin. Kemampuannya untuk menahan beban signifikan sambil menjaga integritas di bawah stres sangat penting untuk keselamatan dan kinerja.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - Satuan SI) | Nilai (Satuan Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruangan | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Lebur | - | 1400 - 1450 °C | 2550 - 2642 °F |
| Konkduktivitas Termal | Suhu Ruangan | 16 W/m·K | 9.3 BTU·in/ft²·h·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruangan | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruangan | 0.73 µΩ·m | 0.00000073 Ω·in |
| Koefisien Perluasan Termal | 20 - 100 °C | 16.5 x 10⁻⁶ /K | 9.2 x 10⁻⁶ /°F |
Kepadatan dan titik lebur stainless steel 404 menunjukkan kekokohannya, menjadikannya cocok untuk aplikasi suhu tinggi. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan pertukaran panas, sementara resistivitas listrik relevan dalam aplikasi listrik.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3.5% | 25°C/77°F | Baik | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | 10% | 20°C/68°F | Sedang | Rentan terhadap SCC |
| Asam Asetat | 5% | 25°C/77°F | Baik | Resisten terhadap korosi lokal |
| Kondisi Atmosfer | - | - | Sangat Baik | Berkinerja baik di lingkungan lembap |
Stainless steel 404 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi atmosfer dan ketahanan yang baik terhadap banyak asam dan klorida. Namun, ia rentan terhadap retak korosi stres (SCC) di lingkungan tertentu, terutama di hadapan klorida. Dibandingkan dengan stainless steel 304, yang menawarkan ketahanan korosi serupa tetapi dengan kinerja yang lebih baik di lingkungan asam, 404 mungkin lebih disukai dalam aplikasi di mana paparan klorida menjadi perhatian.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Temperatur Layanan Kontinu Maks | 800 °C | 1472 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Temperatur Layanan Intermiten Maks | 900 °C | 1652 °F | Dapat menahan paparan jangka pendek |
| Temperatur Scaling | 1000 °C | 1832 °F | Risiko oksidasi di luar batas ini |
Pada suhu tinggi, stainless steel 404 mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasinya, menjadikannya cocok untuk aplikasi di lingkungan suhu tinggi. Namun, paparan berkepanjangan di atas 800 °C dapat menyebabkan scaling dan degradasi sifat mekanik.
Sifat Fabrikasi
Pegelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung yang Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER404 | Argon | Baik untuk bagian tipis |
| MIG | ER404 | Argon/CO2 | Cocok untuk bagian yang lebih tebal |
| Stick | E404 | - | Tidak umum digunakan |
Stainless steel 404 sangat mudah dilas menggunakan berbagai metode, termasuk pengelasan TIG dan MIG. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal untuk menghindari retak. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanik dari las.
Kecocokan Mesin
| Parameter Mesin | [Stainless Steel 404] | [AISI 1212] | Catatan/Petunjuk |
|---|---|---|---|
| Indeks Kecocokan Mesin Relatif | 60% | 100% | Lebih sulit untuk diolah dibandingkan baja karbon |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembalikan) | 30 m/menit | 50 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
Memesin stainless steel 404 bisa menantang karena karakteristik pengerasan kerjanya. Menggunakan alat dan kecepatan pemotongan yang tepat sangat penting untuk pengolahan yang efisien.
Formabilitas
Stainless steel 404 dapat dibentuk melalui proses dingin maupun panas. Pembentukan dingin mungkin menyebabkan pengerasan kerja, sementara pembentukan panas memungkinkan ductility yang lebih baik. Radius belokan minimum harus dipertimbangkan selama fabrikasi untuk menghindari retak.
Pemrosesan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Rendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F | 1 - 2 jam | Pendinginan udara | Mengurangi stres, meningkatkan ductility |
| Perlakuan Larutan | 1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F | 30 menit | Pendinginan dengan air | Meningkatkan ketahanan korosi |
Proses perlakuan panas seperti annealing dan perlakuan larutan sangat penting untuk mengoptimalkan mikrostruktur stainless steel 404, meningkatkan sifat mekaniknya dan ketahanan korosi.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Sistem knalpot | Ketahanan korosi, kekuatan suhu tinggi | Daya tahan dalam lingkungan keras |
| Pengolahan Kimia | Wadah penyimpanan | Ketahanan korosi, kemampuan pengelasan | Keamanan dan keandalan dalam penanganan bahan kimia |
| Dirgantara | Komponen struktural | Rasio kekuatan-berat, ketahanan oksidasi | Kinerja dalam kondisi ekstrem |
Aplikasi lain termasuk:
* - Peralatan pengolahan makanan
* - Lingkungan maritim
* - Struktur arsitektural
Stainless steel 404 dipilih untuk aplikasi ini karena keseimbangan kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasinya yang sangat baik, memastikan kinerja jangka panjang di lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjut
| Fitur/Sifat | Stainless Steel 404 | Stainless Steel 304 | Stainless Steel 316 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Kunci | Kekuatan tinggi | Kekuatan sedang | Kekuatan tinggi | 404 menawarkan kekuatan yang lebih baik dibandingkan 304 tetapi kurang dari 316 |
| Aspek Korosi Utama | Baik di lingkungan ringan | Hebat di banyak lingkungan | Unggul di lingkungan klorida | 316 lebih disukai untuk aplikasi maritim |
| Pegelasan | Sangat Baik | Sangat Baik | Baik | Semua kelas dapat dilas, tetapi 316 mungkin memerlukan lebih banyak perhatian |
| Kecocokan Mesin | Sedang | Baik | Sedang | 404 lebih sulit diproses dibandingkan 304 |
| Formabilitas | Baik | Sangat Baik | Baik | 404 kurang dapat dibentuk dibandingkan 304 |
| Kira-kira Biaya Relatif | Sedang | Lebih Rendah | Lebih Tinggi | 404 menguntungkan untuk aplikasi tertentu |
| Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | 304 dan 316 lebih umum tersedia |
Saat memilih stainless steel 404, pertimbangan termasuk cost-effectiveness, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Sifat uniknya menjadikannya cocok untuk aplikasi niche, terutama di mana keseimbangan kekuatan dan ketahanan korosi sangat penting. Selain itu, faktor keselamatan dan kondisi lingkungan harus dinilai untuk memastikan kinerja dan daya tahan optimal dalam pelayanan.