405 Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless steel 405 diklasifikasikan sebagai stainless steel martensitik, dikenal karena kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang sedang. Kelas ini mengandung sejumlah signifikan kromium (12-14%) dan nikel (1-2%), dengan kandungan karbon biasanya berkisar antara 0,05-0,15%. Kehadiran kromium memberikan ketahanan oksidasi, sementara nikel meningkatkan ketangguhan dan kelenturan. Kandungan karbon rendah membantu menjaga ketahanan korosi sambil memungkinkan pengerasan melalui perlakuan panas.

Ikhtisar Komprehensif

Stainless steel 405 terutama digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang sedang. Struktur martensitiknya memungkinkannya untuk diperkeras melalui perlakuan panas, menjadikannya cocok untuk komponen yang menahan stres mekanis. Baja ini menunjukkan kemampuan las yang baik dan dapat dengan mudah dikerjakan, yang menambah keserbagunaannya dalam berbagai aplikasi rekayasa.

Keuntungan:
- Kekuatan Tinggi: Kemampuan untuk diperkeras melalui perlakuan panas memungkinkan sifat mekanis yang lebih baik.
- Ketahanan Korosi Sedang: Cocok untuk lingkungan di mana paparan kelembaban dan agen korosif ringan terjadi.
- Fabricability yang Baik: Dapat dilas dan dikerjakan secara efektif, menjadikannya dapat disesuaikan untuk berbagai proses pembuatan.

Limitasi:
- Ketahanan Korosi Lebih Rendah Dibandingkan dengan Kelas Austenitik: Meskipun kinerjanya baik di lingkungan tertentu, ia tidak sekuat dalam menghadapi agen korosif yang agresif seperti stainless steel austenitik.
- Kerentanan terhadap Patah Korosi Stres: Dalam kondisi tertentu, terutama di lingkungan klorida, mungkin rentan terhadap patah korosi stres.

Secara historis, stainless steel 405 telah digunakan dalam aplikasi seperti sistem knalpot otomotif, penukar panas, dan berbagai komponen industri, mencerminkan keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan korosinya.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S40500	AS	Ekivalen terdekat dengan AISI 405
AISI/SAE	405	AS	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A240/A240M	AS	Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel
EN	1.4002	Eropa	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
JIS	SUS405	Jepang	Sifatnya mirip, tetapi dapat bervariasi dalam aplikasi tertentu

Perbedaan antara kelas yang setara sering terletak pada elemen paduan spesifik dan sifat mekanisnya, yang dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun 405 dan 1.4002 dapat menawarkan ketahanan korosi yang serupa, yang terakhir mungkin memiliki sifat mekanis yang sedikit berbeda karena variasi dalam kandungan nikel.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Persentase Rentang (%)
C (Karbon)	0,05 - 0,15
Cr (Kromium)	12,0 - 14,0
Ni (Nikel)	1,0 - 2,0
Mn (Mangan)	0,5 - 1,0
Si (Silikon)	0,5 maks
P (Fosfor)	0,04 maks
S (Belerang)	0,03 maks

Peran utama kromium dalam stainless steel 405 adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi. Nikel berkontribusi pada peningkatan ketangguhan dan kelenturan, sementara mangan membantu dalam deoksidasi dan meningkatkan kemampuan pengerasan. Kandungan karbon yang rendah sangat penting untuk menjaga ketahanan korosi dan memungkinkan pengerasan yang efektif melalui perlakuan panas.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diannealing	Suhu Ruang	550 - 750 MPa	80 - 110 ksi	ASTM E8
Kekuatan Lulus (0,2% offset)	Diannealing	Suhu Ruang	300 - 450 MPa	44 - 65 ksi	ASTM E8
Peregangan	Diannealing	Suhu Ruang	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Diannealing	Suhu Ruang	80 - 90	80 - 90	ASTM E18
Kekuatan Dampak	Diannealing	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan lulus yang tinggi menjadikan stainless steel 405 cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanis. Nilai peregangan yang menunjukkan kelenturan yang baik, memungkinkan deformasi tanpa patah, yang penting dalam aplikasi dinamis.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Titik Lebur/Rentang	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Kepemimpinan Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.73 μΩ·m	0.00000073 Ω·m
Koeffisien Ekspansi Termal	Suhu Ruang	16.0 x 10⁻⁶/K	8.9 x 10⁻⁶/°F

Kepadatan stainless steel 405 berkontribusi pada karakteristik berat dan kekuatannya, sedangkan titik lebur menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi suhu tinggi. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik penting untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas, seperti penukar panas.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5	25 °C / 77 °F	Baik	Risiko pitting
Asam Sulfat	10	25 °C / 77 °F	Buruk	Tidak direkomendasikan
Asam Asetat	5	25 °C / 77 °F	Baik	Ketahanan sedang
Air Laut	-	25 °C / 77 °F	Baik	Rentan terhadap korosi lokal

Stainless steel 405 menunjukkan ketahanan korosi sedang di berbagai lingkungan. Ia berfungsi dengan cukup baik dalam kondisi korosif ringan, seperti asam asetat dan air laut, tetapi rentan terhadap pitting dan patah korosi stres di lingkungan kaya klorida. Dibandingkan dengan kelas austenitik seperti 304 atau 316, 405 memiliki ketahanan korosi keseluruhan yang lebih rendah, terutama di lingkungan yang agresif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	650 °C	1202 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maks	700 °C	1292 °F	Paparan jangka pendek saja
Suhu Scaling	800 °C	1472 °F	Risiko oksidasi di atas suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep dimulai sekitar	500 °C	932 °F	Resistensi creep menurun secara signifikan

Pada suhu tinggi, stainless steel 405 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi. Suhu layanan kontinu maksimum menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi suhu tinggi, sementara suhu scaling menyoroti risiko oksidasi dalam kondisi ekstrem.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Flux Perlindungan Umum	Catatan
TIG	ER 405	Argon	Hasil baik dengan teknik yang tepat
MIG	ER 308L	Argon/CO2	Sesuai untuk bagian yang lebih tebal
Stick	E 308L	-	Preheat direkomendasikan

Stainless steel 405 umumnya dianggap dapat dilas, tetapi preheat disarankan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca-las dapat meningkatkan sifat sambungan las, memastikan integritas dan kinerja.

Machinability

Parameter Pemotongan	Stainless Steel 405	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Machinability Relatif	60	100	Machinability sedang
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Turning)	30 m/menit	50 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Stainless steel 405 memiliki machinability sedang, membutuhkan alat yang sesuai dan kecepatan pemotongan untuk mencapai hasil optimal. Alat karbida direkomendasikan untuk pemesinan yang efektif.

Formability

Stainless steel 405 dapat dibentuk melalui proses dingin dan panas. Pembentukan dingin dimungkinkan tetapi mungkin memerlukan gaya yang lebih tinggi karena kekuatannya. Material menunjukkan pengerasan kerja, yang dapat mempengaruhi jari-jari tekukan dan batas pembentukan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Perebusan	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 jam	Udara atau air	Meredakan stres, meningkatkan kelenturan
Pengerasan	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 menit	Minyak atau udara	Meningkatkan kekerasan dan kekuatan

Selama perlakuan panas, stainless steel 405 mengalami transformasi metalurgi yang meningkatkan sifat mekanisnya. Perebusan meredakan stres internal dan meningkatkan kelenturan, sementara pengerasan secara signifikan meningkatkan kekuatan.

Aplikasi dan Penggunaan Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Sistem knalpot	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi sedang	Ketahanan di bawah stres termal
Minyak & Gas	Komponen katup	Kekuatan tinggi, keahlian las	Keandalan di lingkungan yang keras
Dirgantara	Komponen mesin	Kekuatan tinggi, ketahanan panas	Performa pada suhu tinggi

Aplikasi lain termasuk:
* - Penukar panas
* - Komponen mesin industri
* - Pengikat dan perlengkapan

Pemilihan stainless steel 405 untuk aplikasi ini terutama disebabkan oleh keseimbangannya antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan fabrikasi, menjadikannya cocok untuk komponen yang mengalami stres mekanis dan paparan terhadap berbagai lingkungan.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Stainless Steel 405	Stainless Steel AISI 304	Stainless Steel AISI 316	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanis Kunci	Kekuatan tinggi	Kekuatan sedang	Kekuatan sedang	405 menawarkan kekuatan yang lebih baik
Aspek Korosi Kunci	Ketahanan sedang	Ketahanan baik	Ketahanan sangat baik	405 kurang tahan dibandingkan 304/316
Kemampuan Las	Baik	Sangat baik	Sangat baik	405 memerlukan lebih hati-hati saat pengelasan
Machinability	Sedang	Baik	Sedang	405 kurang dapat dikerjakan dibandingkan 304
Formability	Sedang	Baik	Baik	405 kurang dapat dibentuk dibandingkan 304
Kira-kira Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Lebih tinggi	405 sering lebih cost-effective
Ketersediaan Tipikal	Umum	Sangat umum	Umum	405 tersedia secara luas

Ketika memilih stainless steel 405, pertimbangan termasuk cost-effectiveness, ketersediaan, dan kesesuaian untuk aplikasi tertentu. Meskipun mungkin tidak menawarkan tingkat ketahanan korosi yang sama seperti kelas austenitik, kekuatan tinggi dan ketahanan sedangnya menjadikannya pilihan yang layak untuk banyak aplikasi rekayasa. Selain itu, kemampuan las dan machinability-nya meningkatkan keserbagunaannya dalam proses produksi.

Sebagai kesimpulan, stainless steel 405 adalah material yang berharga di berbagai industri, menyeimbangkan kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan fabrikasi. Memahami sifat dan aplikasinya dapat membantu insinyur dan perancang dalam membuat pilihan material yang tepat untuk proyek mereka.