420B Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

420B stainless steel adalah baja stainless martensitik yang dikenal karena kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang moderat. Klasifikasinya termasuk dalam keluarga martensitik, dan terutama mengandung kromium sebagai elemen paduan utamanya, yang berkontribusi pada ketahanan korosi dan kekerasannya. Komposisi tipikalnya mencakup sekitar 12-14% kromium, bersama dengan karbon (sekitar 0,15-0,25%), dan jumlah kecil mangan, silikon, dan fosfor. Komposisi ini memungkinkan 420B mencapai keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.

Ikhtisar Komprehensif

Baja stainless 420B dicirikan oleh kemampuannya untuk mengeras melalui perlakuan panas, yang meningkatkan sifat mekaniknya. Baja ini menunjukkan ketahanan aus yang sangat baik dan sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang moderat. Kombinasi sifatnya yang unik menjadikannya sangat berharga dalam pembuatan alat pemotong, instrumen bedah, dan berbagai komponen industri.

Keuntungan Baja Stainless 420B:
- Kekerasan Tinggi: Mencapai tingkat kekerasan yang tinggi setelah perlakuan panas, menjadikannya cocok untuk aplikasi pemotongan dan tahan aus.
- Ketahanan Korosi Moderat: Menawarkan ketahanan terhadap korosi yang wajar, terutama dalam lingkungan yang sedikit korosif.
- Sifat Mekanik yang Baik: Mempertahankan kekuatan dan ketangguhan, bahkan pada suhu tinggi.

Limitation of 420B Stainless Steel:
- Ketahanan Korosi yang Lebih Rendah dibandingkan dengan Gradasi Austenitik: Meskipun memiliki ketahanan korosi yang baik, tidak sekuat baja stainless austenitik seperti 304 atau 316.
- Rapuh dalam Kondisi Tertentu: Dapat menjadi rapuh jika tidak diperlakukan panas dengan benar atau jika terkena kondisi ekstrem.
- Sulit untuk Dilas: Pengelasan dapat menjadi tantangan karena kandungan karbonnya yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak.

Secara historis, 420B telah signifikan dalam pengembangan baja stainless, terutama dalam aplikasi di mana kombinasi antara kekerasan dan ketahanan korosi diperlukan. Posisi pasarnya tetap relevan, terutama di industri yang fokus pada pembuatan alat dan komponen yang tahan aus.

Nama Alternatif, Standar, dan Persamaan

Organisasi Standar	Penunjukan/Gradasi	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S42000	USA	Persamaan terdekat dengan AISI 420
AISI/SAE	420B	USA	Perbedaan komposisi minor dengan AISI 420
ASTM	A276	USA	Spesifikasi standar untuk batang baja stainless
EN	1.4021	Eropa	Setara dengan AISI 420 dengan variasi kecil
JIS	SUS420J2	Jepang	Sifat serupa tetapi dengan kandungan karbon yang berbeda

Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan persamaan untuk baja stainless 420B. Penting untuk dicatat bahwa meskipun 420B dan AISI 420 sering dianggap setara, kandungan karbon spesifik dapat mempengaruhi performa mereka dalam aplikasi. Misalnya, AISI 420 biasanya memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi, yang dapat meningkatkan kekerasan tetapi juga dapat mempengaruhi duktilitas.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol)	Rentang Persentase (%)
Karbon (C)	0,15 - 0,25
Kromium (Cr)	12,0 - 14,0
Mangan (Mn)	1,0 maks
Silikon (Si)	1,0 maks
Fosfor (P)	0,04 maks
Sulfur (S)	0,03 maks

Elemen paduan utama dalam baja stainless 420B termasuk kromium, yang meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan, serta karbon, yang meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus. Mangan dan silikon hadir dalam jumlah kecil untuk meningkatkan ketangguhan dan deoksidasi selama pembuatan baja.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suasana	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dianil	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (offset 0,2%)	Dianil	400 - 600 MPa	58 - 87 ksi	ASTM E8
Panjangnya	Dianil	12 - 20%	12 - 20%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Dianil	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	-	30 J pada -20°C	22 ft-lbf pada -4°F	ASTM E23

Sifat mekanik dari baja stainless 420B membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan aus. Kekuatan tarik dan luluhnya menunjukkan bahwa ia dapat menahan beban yang signifikan, sementara persentase panjangan menunjukkan duktilitas yang wajar, yang penting untuk proses pembentukan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	-	7,75 g/cm³	0,28 lb/in³
Titik Leleh	-	1450 - 1510 °C	2642 - 2750 °F
Konduktivitas Termal	20 °C	25 W/m·K	14,5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	20 °C	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	20 °C	0,74 µΩ·m	0,0000013 Ω·in
Koefisien Ekspansi Termal	20 - 100 °C	16,5 µm/m·K	9,2 µin/in·°F

Kepadatan baja stainless 420B menunjukkan bahwa ia relatif berat, yang merupakan hal umum untuk baja martensitik. Titik lelehnya signifikan untuk aplikasi yang melibatkan operasi suhu tinggi. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik menunjukkan bahwa meskipun dapat menghantarkan panas, tidak seefisien beberapa bahan lainnya, yang menjadi pertimbangan dalam aplikasi termal.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Khlorida	3-10	20-60 / 68-140	Baik	Risiko korosi pitting
Asam Sulfat	10-20	20-40 / 68-104	Poor	Tidak dianjurkan
Asam Asetat	5-10	20-40 / 68-104	Baik	Ketahanan moderat
Atmosfer	-	-	Baik	Berperforma baik dalam udara kering

Baja stainless 420B menunjukkan ketahanan korosi yang moderat, terutama dalam kondisi atmosfer dan asam encer. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan klorida, yang dapat menjadi pertimbangan kritis dalam aplikasi kelautan. Dibandingkan dengan gradasi austenitik seperti 316, yang menawarkan ketahanan korosi superior, 420B mungkin tidak cocok untuk lingkungan yang sangat korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Pelayanan Kontinu Maks	400 °C	752 °F	Cocok untuk pelayanan intermiten
Suhu Pelayanan Intermiten Maks	600 °C	1112 °F	Ketahanan oksidasi terbatas pada suhu tinggi
Suhu Scaling	700 °C	1292 °F	Risiko scaling di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, baja stainless 420B mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mulai kehilangan kekerasan dan ketangguhan. Oksidasi dapat terjadi pada suhu tinggi, yang memerlukan pertimbangan cermat dalam aplikasi yang melibatkan paparan panas.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Dilas

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Flux Perlindungan yang Tipikal	Catatan
TIG	ER420	Argon	Pra-panas direkomendasikan
MIG	ER420	Argon + CO2	Perlakuan panas setelah pengelasan mungkin diperlukan

Mengelas baja stainless 420B bisa menjadi tantangan karena kandungan karbonnya yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak. Pra-panas sebelum pengelasan dan perlakuan panas setelah pengelasan sering direkomendasikan untuk mengurangi masalah ini.

Mekanik

Parameter Pemesinan	Baja Stainless 420B	AISI 1212	Catatan/Tip
Indeks Kemampuan Pemesinan Relatif	50	100	Kemampuan pemesinan moderat
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pemutaran)	30 m/menit	60 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Baja stainless 420B memiliki kemampuan pemesinan yang moderat, yang dapat ditingkatkan dengan alat dan kecepatan pemotongan yang sesuai. Disarankan untuk menggunakan alat karbida untuk pemesinan yang efektif.

Formabilitas

Baja stainless 420B tidak terlalu bisa dibentuk karena kekuatan dan kekerasan tingginya. Pembentukan dingin mungkin dimungkinkan tetapi dapat memerlukan kekuatan signifikan, dan perlu hati-hati untuk menghindari retakan. Pembentukan panas lebih feasible, memungkinkan untuk pengaturan yang lebih baik tanpa mengorbankan integritas material.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Dianil	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 jam	Pendinginan udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan duktilitas
Penguatan	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 - 60 menit	Pendinginan minyak	Meningkatkan kekerasan
Tempering	200 - 600 / 392 - 1112	1 jam	Pendinginan udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrounstruktur dan sifat baja stainless 420B. Penguatan meningkatkan kekerasan melalui transformasi martensit, sementara tempering membantu mengurangi kerapuhan, membuatnya lebih cocok untuk aplikasi praktis.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Medis	Instrumen bedah	Kekerasan tinggi, ketahanan korosi	Daya tahan dan sterilisasi
Manufaktur	Alat pemotong	Ketahanan aus, kekuatan	Umur panjang dalam penggunaan
Otomotif	Komponen katup	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi moderat	Performa di bawah stres

Baja stainless 420B umumnya digunakan di bidang medis untuk instrumen bedah karena kekerasannya dan kemampuannya untuk disterilkan. Dalam manufaktur, baja ini disukai untuk alat pemotong di mana ketahanan aus sangat penting.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjut

Fitur/Sifat	Baja Stainless 420B	AISI 440C	AISI 316	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanik Utama	Kekerasan tinggi	Kekerasan lebih tinggi	Kekerasan lebih rendah	440C menawarkan ketahanan aus yang lebih baik
Aspek Korosi Utama	Ketahanan moderat	Buruk	Ekstra baik	316 lebih baik untuk lingkungan korosif
Kemampuan Dilas	Sulit	Sulit	Baik	316 lebih mudah dilas
Kemampuan Pemesinan	Moderat	Buruk	Baik	316 lebih mudah dipotong
Formabilitas	Terbatas	Terbatas	Baik	316 menawarkan formabilitas yang lebih baik
Kira-kira Biaya Relatif	Moderat	Lebih tinggi	Moderat	440C biasanya lebih mahal
Ketersediaan Tipikal	Umum	Kurang umum	Umum	316 sangat tersedia

Ketika memilih baja stainless 420B, pertimbangan meliputi sifat mekaniknya, ketahanan korosi, dan karakteristik fabrikasi. Meskipun memberikan keseimbangan yang baik antara kekerasan dan ketahanan korosi, alternatif seperti AISI 440C mungkin memberikan ketahanan aus yang lebih baik, dan AISI 316 mungkin lebih diutamakan untuk aplikasi dalam lingkungan yang sangat korosif. Biaya dan ketersediaan juga memainkan peran penting dalam pemilihan material, dengan 420B menjadi pilihan yang ekonomis untuk banyak aplikasi.