Baja Stainless Steel 420C: Sifat dan Aplikasi Utama

420C stainless steel diklasifikasikan sebagai baja stainless martensitik, yang dikenal karena kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang moderat. Unsur paduan utama dalam 420C termasuk krom (sekitar 12-14%), karbon (sekitar 0.15-0.40%), dan sejumlah kecil mangan, silikon, dan fosfor. Kehadiran krom meningkatkan ketahanan korosi baja, sementara karbon berkontribusi terhadap kekerasan dan kekuatannya.

Ikhtisar Komprehensif

420C stainless steel dicirikan oleh kemampuannya untuk mencapai kekerasan tinggi melalui perlakuan panas, membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus. Struktur martensitiknya memungkinkan keseimbangan antara ketangguhan dan kekuatan, yang penting dalam berbagai aplikasi rekayasa. Baja ini dapat dikeraskan hingga tingkat yang signifikan, mencapai tingkat kekerasan hingga 58 HRC ketika diperlakukan dengan benar.

Kelebihan:
- Kekerasan Tinggi: Kemampuan untuk mencapai tingkat kekerasan tinggi membuat 420C ideal untuk alat pemotong dan aplikasi tahan aus.
- Ketahanan Korosi Moderat: Meskipun tidak sekuat kelas austenitik, ia menawarkan perlindungan yang layak terhadap korosi di lingkungan ringan.
- Sifat Mekanis yang Baik: Memberikan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan ketangguhan, menjadikannya serbaguna untuk berbagai aplikasi.

Keterbatasan:
- Ketahanan Korosi Lebih Rendah: Dibandingkan dengan baja stainless austenitik, 420C lebih rentan terhadap korosi, terutama di lingkungan klorida.
- Kerapuhan pada Suhu Tinggi: Kekerasan dapat menyebabkan kerapuhan, terutama jika tidak diperlakukan dengan baik.
- Sulitan dalam Pengelasan: Konten karbon yang tinggi dapat membuat pengelasan menjadi tantangan, seringkali memerlukan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan.

Secara historis, 420C telah digunakan dalam aplikasi seperti peralatan makan, instrumen bedah, dan berbagai komponen industri, di mana kombinasi unik dari kekerasan dan ketahanan korosi moderatnya sangat bermanfaat.

Nama Alternatif, Standar, dan Kesetaraan

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S42000	USA	Setara terdekat dengan AISI 420
AISI/SAE	420C	USA	Perbedaan komposisi kecil dengan AISI 420
ASTM	A276	USA	Spesifikasi standar untuk batangan baja stainless
EN	1.4021	Eropa	Setara dengan AISI 420, dengan sifat mekanis tertentu
JIS	SUS420J2	Jepang	Sifat serupa tetapi dengan variasi kecil dalam komposisi

Perbedaan antara kelas-kelas ini dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun AISI 420 dan 420C mirip, kandungan karbon yang lebih tinggi dalam 420C dapat meningkatkan kekerasan tetapi dapat mengurangi ketangguhan.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.15 - 0.40
Cr (Krom)	12.0 - 14.0
Mn (Mangan)	0.5 - 1.0
Si (Silikon)	0.1 - 1.0
P (Fosfor)	≤ 0.04
S (Belerang)	≤ 0.03

Peran utama krom dalam 420C adalah untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, sementara karbon berkontribusi secara signifikan terhadap kekerasan dan kekuatan. Mangan dan silikon meningkatkan kemampuan pengerasan baja dan sifat mekanisnya secara keseluruhan.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dianil	Suhu Ruang	520 - 700 MPa	75 - 102 ksi	ASTM E8
Kekuatan Tarik (offset 0.2%)	Dianil	Suhu Ruang	350 - 500 MPa	51 - 73 ksi	ASTM E8
Peregangan	Dianil	Suhu Ruang	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Quenched & Tempered	Suhu Ruang	50 - 58 HRC	50 - 58 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	Quenched & Tempered	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi membuat 420C cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap deformasi di bawah beban. Kekerasannya memungkinkannya mempertahankan tepi tajam dalam aplikasi pemotongan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.75 g/cm³	0.28 lb/in³
Titik Leleh	-	1450 - 1510 °C	2642 - 2750 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	17.3 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.72 µΩ·m	0.0000143 Ω·in

Kepadatan 420C menunjukkan material yang relatif berat, yang dapat menguntungkan dalam aplikasi yang memerlukan stabilitas. Titik lelehnya cocok untuk aplikasi suhu tinggi, sementara konduktivitas termalnya moderat, membuatnya kurang ideal untuk penukar panas.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5	20-60 °C / 68-140 °F	Adil	Risiko korosi pitting
Asam	10-20	20-40 °C / 68-104 °F	Kurang Baik	Rentan terhadap retakan korosi stres
Larutan Alkalin	5-10	20-60 °C / 68-140 °F	Baik	Ketahanan sedang

420C menunjukkan ketahanan moderat terhadap korosi di berbagai lingkungan, tetapi sangat rentan terhadap pitting dalam kondisi kaya klorida. Dibandingkan dengan kelas austenitik seperti 304 atau 316, ketahanan korosi 420C jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk lingkungan maritim atau sangat korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400 °C	752 °F	Cocok untuk layanan intermiten
Suhu Layanan Intermiten Maks	500 °C	932 °F	Ketahanan oksidasi terbatas
Suhu Skala	600 °C	1112 °F	Risiko skala di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, 420C mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi dan skala, yang dapat mempengaruhi kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi. Perlakuan panas yang tepat dapat meningkatkan sifatnya, tetapi perhatian harus diberikan untuk menghindari kerapuhan.

Sifat Fabrikasi

Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi Yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Lapisan Pelindung yang Tipikal	Catatan
TIG	ER420	Argon	Pemanasan awal dianjurkan
MIG	ER420	Argon + CO2	Perlakuan panas pasca pengelasan diperlukan

Pengelasan 420C dapat menjadi tantangan karena kandungan karbon yang tinggi, yang dapat menyebabkan retakan. Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan sering kali diperlukan untuk mengatasi masalah ini dan memastikan integritas pengelasan.

Machinability

Parameter Pemesinan	420C	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Machinability Relatif	60	100	Memerlukan alat tajam
Kecepatan Pemotongan Tipikal	30-50 m/menit	80-100 m/menit	Sesuaikan untuk aus alat

420C memiliki machinability yang moderat, memerlukan pemilihan alat pemotong dan kecepatan yang hati-hati untuk mencapai hasil yang optimal. Kekerasan yang tinggi dapat menyebabkan peningkatan aus alat, yang memerlukan penggantian alat secara sering.

Formabilitas

420C tidak dikenal secara khusus untuk formabilitasnya karena strukturnya yang martensitik. Pembentukan dingin dimungkinkan tetapi dapat menyebabkan pengerasan karena kerja, sementara pembentukan panas lebih dapat dilakukan tetapi memerlukan kontrol suhu yang hati-hati untuk menghindari kerapuhan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendam Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Dianil	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1-2 jam	Udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan keduktilan
Quenching	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 menit	Minyak atau Air	Meningkatkan kekerasan
Tempering	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrostruktur 420C, mengubahnya dari keadaan yang lebih lunak menjadi keadaan yang lebih keras melalui quenching. Tempering sangat penting untuk mengurangi stres dan meningkatkan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Dimanfaatkan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Peralatan Makan	Pisau dapur	Kekerasan tinggi, retensi tepi	Ketajaman dan daya tahan
Instrument Medis	Alat bedah	Ketahanan korosi, kekerasan	Sterilisasi dan presisi
Otomotif	Komponen katup	Kekuatan, ketahanan aus	Ketahanan di bawah stres
Antariksa	Komponen roda pendaratan	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi	Keamanan dan keandalan

Aplikasi lain termasuk:
* - Bilah industri
* - Poros pompa
* - Pengikat

420C dipilih untuk aplikasi yang memerlukan kombinasi kekerasan dan ketahanan korosi moderat, membuatnya ideal untuk alat dan komponen yang harus menahan aus dan mempertahankan ketajaman.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Tambahan

Fitur/Sifat	420C	AISI 440C	AISI 304	Catatan Singkat Pro/Kon atau Kompromi
Sifat Mekanis Kunci	Kekerasan tinggi	Kekerasan lebih tinggi	Kekerasan lebih rendah	440C menawarkan ketahanan aus yang lebih baik
Aspek Korosi Kunci	Ketahanan moderat	Ketahanan cukup baik	Ketahanan sangat baik	304 lebih baik untuk lingkungan korosif
Weldability	Sulit	Sulit	Bagus	304 lebih mudah dilas
Machinability	Moderat	Moderat	Bagus	304 lebih mudah dikerjakan
Kira-kira Biaya Relatif	Moderat	Lebih tinggi	Lebih rendah	304 lebih ekonomis
Ketersediaan Tipikal	Umum	Kurang umum	Sangat umum	304 tersedia secara luas

Saat memilih 420C, pertimbangan meliputi keseimbangan antara kekerasan dan ketahanan korosi, membuatnya cocok untuk aplikasi tertentu. Namun, keterbatasannya dalam hal pengelasan dan ketahanan korosi dibandingkan dengan kelas austenitik harus dipertimbangkan terhadap persyaratan aplikasi yang dimaksudkan. Biaya dan ketersediaan alternatif juga mungkin mempengaruhi proses pengambilan keputusan.

Kesimpulannya, 420C stainless steel adalah material yang serbaguna dengan sifat unik yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi, terutama di mana kekerasan tinggi dan ketahanan korosi moderat diperlukan. Memahami karakteristik, kelebihan, dan keterbatasannya sangat penting bagi insinyur dan desainer saat memilih material untuk aplikasi tertentu.