Baja Stainless Ferritik: Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless steel ferritik adalah kategori stainless steel yang ditandai dengan struktur kristal kubik berpusat batang (BCC). Kelas baja ini terutama mengandung kromium sebagai elemen paduan utamanya, biasanya dalam konsentrasi berkisar dari 10,5% hingga 30%. Baja stainless ferritik diklasifikasikan dalam seri 400 dari stainless steel dan dikenal karena sifat magnetiknya, ketahanan korosi yang sedang, dan kemampuan dibentuk yang baik.

Gambaran Menyeluruh

Baja stainless ferritik terutama diklasifikasikan sebagai stainless steel karbon rendah, dengan kromium sebagai elemen paduan yang dominan. Penambahan kromium meningkatkan ketahanan baja terhadap oksidasi dan korosi, sementara kandungan karbon yang rendah meminimalkan risiko presipitasi karbida, yang dapat menyebabkan korosi intergranular.

Karakteristik Utama:
- Sifat Magnetik: Berbeda dengan stainless steel austenitik, grade ferritik mempertahankan sifat magnetik, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana magnetisme merupakan faktor.
- Ketahanan Korosi: Meskipun menawarkan ketahanan baik terhadap korosi, terutama di lingkungan yang sedikit korosif, mereka kurang tahan dibandingkan grade austenitik.
- Kemampuan Dibentuk dan Dapat Dilas: Baja stainless ferritik dapat dibentuk dan dilas dengan mudah, meskipun perawatan harus dilakukan untuk menghindari embrittlement selama proses pengelasan.

Kelebihan:
- Biaya efektif dibandingkan stainless steel austenitik karena kandungan nikel yang lebih rendah.
- Ketahanan yang baik terhadap retakan akibat korosi tegangan.
- Ketahanan yang sangat baik terhadap oksidasi pada suhu tinggi.

Limitasi:
- Ketangguhan yang lebih rendah pada suhu di bawah nol.
- Keterbatasan dalam kemampuan las dibandingkan grade austenitik.
- Rentan terhadap korosi pitting di lingkungan klorida.

Secara historis, stainless steel ferritik telah digunakan dalam aplikasi otomotif, peralatan dapur, dan komponen arsitektural karena keseimbangan antara sifat dan biaya yang efektif.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Daerah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S43000	AS	Setara terdekat dengan AISI 430
AISI/SAE	430	AS	Grade ferritik yang umum digunakan
ASTM	A240	AS	Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel
EN	1.4016	Eropa	Setara dengan AISI 430
JIS	SUS430	Jepang	Sifat serupa dengan AISI 430
GB	0Cr17	Cina	Setara dengan AISI 430

Baja stainless ferritik sering memiliki ekivalen dalam standar yang berbeda, tetapi perbedaan halus dalam komposisi dapat mempengaruhi kinerjanya. Misalnya, meskipun AISI 430 dan EN 1.4016 dianggap setara, proses manufaktur dan perlakuan panas spesifik dapat menghasilkan variasi dalam sifat mekanis.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Cr (Kromium)	10.5 - 30
Ni (Nikel)	0 - 0.5
Mo (Molybdenum)	0 - 1.0
C (Karbon)	0.08 maks
Si (Silikon)	0.5 maks
Mn (Mangan)	1.0 maks
P (Fosfor)	0.04 maks
S (Belerang)	0.03 maks

Kromium adalah elemen paduan utama, memberikan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi. Molybdenum, ketika ada, meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting, sedangkan silikon meningkatkan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai/Rentang Tipikal (Metodik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dijemur	450 - 550 MPa	65 - 80 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (0.2% offset)	Dijemur	200 - 300 MPa	29 - 44 ksi	ASTM E8
Panjang Regangan	Dijemur	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Dijemur	80 - 90 HRB	80 - 90 HRB	ASTM E18
Kekuatan Impak	-	40 J (pada -20°C)	30 ft-lbf (pada -4°F)	ASTM E23

Sifat mekanis dari stainless steel ferritik membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan duktilitas sedang. Kombinasi kekuatan luluh dan elongasi menunjukkan kemampuan dibentuk yang baik, sementara nilai kekerasan menunjukkan bahwa ia dapat menahan aus pada aplikasi tertentu.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metodik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	-	7.7 g/cm³	0.278 lb/in³
Titik Leleh	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Kondusivitas Termal	20 °C	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	20 °C	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	20 °C	0.73 µΩ·m	0.00000073 Ω·m
Koeffisien Ekspansi Termal	20 - 100 °C	10.5 x 10⁻⁶/K	5.8 x 10⁻⁶/°F

Kepadatan dan titik leleh menunjukkan bahwa stainless steel ferritik dapat menahan suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di lingkungan di mana stabilitas termal sangat penting. Kondusivitas termal dan kapasitas panas spesifik penting untuk aplikasi yang melibatkan pertukaran panas.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	0 - 3	20 - 60 / 68 - 140	Baik	Risiko pitting
Asam Asetat	0 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Baik	Ketahanan sedang
Asam Sulfat	0 - 5	20 - 60 / 68 - 140	Buruk	Tidak disarankan
Atmosfer	-	-	Sangat Baik	Ketahanan baik

Baja stainless ferritik menunjukkan ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer dan beberapa asam organik tetapi rentan terhadap pitting di lingkungan klorida. Dibandingkan dengan grade austenitik seperti 304 dan 316, baja stainless ferritik umumnya memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah, terutama di lingkungan yang agresif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	800 °C	1472 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maks	900 °C	1652 °F	Dapat menahan paparan jangka pendek
Suhu Scaling	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi di atas suhu ini

Baja stainless ferritik mempertahankan kekuatan dan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di sistem pembuangan dan penukar panas. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu di atas 600 °C dapat menyebabkan scaling dan degradasi sifat material.

Sifat Fabrikasi

Keterlasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER430	Argon	Baik untuk bagian tipis
MIG	ER430	Argon + CO2	Cocok untuk bagian yang lebih tebal
Stick	E430	-	Memerlukan pemanasan sebelumnya untuk menghindari retakan

Baja stainless ferritik dapat dilas dengan menggunakan berbagai proses, tetapi pemanasan sebelumnya sering dianjurkan untuk meminimalkan risiko retakan. Perlakuan panas pasca pengelasan mungkin diperlukan untuk mengurangi stres dan meningkatkan ketangguhan.

Machinability

Parameter Pengolahan	Baja Stainless Ferritik	AISI 1212 (Patokan)	Catatan/Tips
Indeks Keterladanan Relatif	50	100	Keterladanan sedang
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Turing)	30 - 50 m/menit	80 - 100 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Baja stainless ferritik memiliki keterladanan sedang, memerlukan peralatan dan kecepatan pemotongan tertentu untuk mencapai hasil optimal. Penggunaan alat karbida dianjurkan untuk meningkatkan kinerja.

Kemampuan Dibentuk

Baja stainless ferritik menunjukkan kemampuan dibentuk yang baik, memungkinkan proses pembentukan dingin dan panas. Namun, mereka mungkin mengalami pengerasan akibat kerja yang bisa membatasi tingkat deformasi. Jari-jari bengkok yang dianjurkan harus diikuti untuk menghindari retakan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemulihan	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi stres, meningkatkan duktilitas
Pelepasan Stres	600 - 700 / 1112 - 1292	1 jam	Udara	Mengurangi stres sisa

Proses perlakuan panas seperti pemulihan dapat secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur baja stainless ferritik, meningkatkan duktilitas dan mengurangi stres internal. Transformasi metalurgi selama perlakuan ini dapat menghasilkan peningkatan sifat mekanis.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Sistem pembuangan	Ketahanan korosi, ketahanan panas	Biaya efektif dan tahan lama
Arsitektur	Fasad dan atap	Daya tarik estetika, ketahanan cuaca	Finish yang menarik dan umur panjang
Peralatan Dapur	Wastafel dan peralatan memasak	Higienis, ketahanan korosi	Mudah dibersihkan dan dirawat

• Otomotif: Digunakan dalam sistem pembuangan karena ketahanan panas dan korosinya.
• Arsitektur: Umumnya digunakan pada fasad dan atap untuk sifat estetika dan tahan cuaca.
• Peralatan Dapur: Ideal untuk wastafel dan peralatan memasak karena sifat higienisnya dan kemudahan perawatannya.

Baja stainless ferritik dipilih untuk aplikasi ini karena keseimbangan antara biaya, kinerja, dan kualitas estetika.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Baja Stainless Ferritik	AISI 304 (Grade Alternatif 1)	AISI 316 (Grade Alternatif 2)	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanis Utama	Kekuatan Sedang	Kekuatan Tinggi	Kekuatan Tinggi	Ferritik lebih murah
Aspek Korosi Utama	Baik dalam Klorida	Sangat Baik	Sangat Baik	Ferritik kurang tahan
Keterlasan	Sedang	Sangat Baik	Baik	Ferritik memerlukan lebih banyak perhatian
Keterladanan	Sedang	Baik	Sedang	Ferritik lebih mudah diolah
Kemampuan Dibentuk	Baik	Sangat Baik	Baik	Ferritik memiliki batasan
Kira-kira Biaya Relatif	Lebih Rendah	Lebih Tinggi	Lebih Tinggi	Biaya efektif untuk banyak penggunaan
Ketersediaan Tipikal	Umum	Sangat Umum	Umum	Ferritik tersedia luas

Dalam memilih baja stainless ferritik, pertimbangan termasuk biaya efektif, ketersediaan, dan persyaratan kinerja tertentu. Sementara ia menawarkan sifat mekanis yang baik dan ketahanan korosi, mungkin tidak cocok untuk semua lingkungan, terutama yang dengan paparan klorida tinggi.

Kesimpulannya, baja stainless ferritik memainkan peran penting dalam berbagai industri karena kombinasi sifat-sifat uniknya. Memahami karakteristik, kelebihan, dan keterbatasannya sangat penting untuk membuat keputusan pemilihan material yang terinformasi dalam aplikasi teknik.