Baja Tahan Panas: Properti dan Aplikasi Utama

Stainless steel tahan panas adalah kategori khusus dari baja yang dirancang untuk mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi. Baja ini umumnya diklasifikasikan sebagai baja paduan, seringkali mengandung jumlah signifikan kromium, nikel, dan molibdenum, yang meningkatkan ketahanan mereka terhadap oksidasi dan deformasi creep. Unsur paduan utama dalam baja tahan panas meliputi:

• Kromium (Cr): Meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi dan meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi.
• Nikel (Ni): Meningkatkan ketahanan dan kelenturan pada suhu tinggi.
• Molibdenum (Mo): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap pelunakan pada suhu tinggi.

Karakteristik dan Properti

Baja tahan panas dicirikan oleh kemampuannya untuk bertahan pada suhu tinggi sambil mempertahankan integritas struktural. Sifat kunci termasuk:

• Kekuatan suhu tinggi: Mempertahankan kekuatan dan kekerasan pada suhu tinggi.
• Ketahanan oksidasi: Membentuk lapisan oksida pelindung yang mencegah degradasi lebih lanjut.
• Ketahanan creep: Kemampuan untuk menahan deformasi di bawah paparan suhu tinggi dan tekanan yang berkepanjangan.

Kelebihan dan Keterbatasan

Kelebihan	Kekurangan
Kekuatan suhu tinggi yang sangat baik	Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan baja standar
Ketahanan oksidasi yang baik	Ketersediaan terbatas pada beberapa grade
Sesuai untuk lingkungan ekstrem	Mungkin memerlukan teknik pengelasan khusus

Baja tahan panas umum digunakan di industri seperti pembangkit tenaga listrik, dirgantara, dan pemrosesan petrokimia. Signifikansi historisnya terletak pada pengembangannya untuk aplikasi yang memerlukan daya tahan dan keandalan dalam kondisi yang keras.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Deskripsi/Gradasi	Negara/Regional Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S31000	USA	Baja tahan karat austenitik, ketahanan oksidasi yang baik
AISI	310	USA	Mirip dengan UNS S31000, sering digunakan secara bergantian
ASTM	A213	USA	Spesifikasi standar untuk tabung baja ferritik dan austenitik tanpa sambungan
EN	1.4845	Eropa	Setara dengan AISI 310, perbedaan komposisi kecil
JIS	SUS310S	Jepang	Mirip dengan AISI 310, kandungan karbon lebih rendah untuk meningkatkan kemampuan las

Perbedaan antara grade ini dapat mempengaruhi kinerja, terutama dalam hal kemampuan pengelasan dan ketahanan oksidasi. Sebagai contoh, meskipun UNS S31000 dan AISI 310 sering digunakan secara bergantian, perlakuan panas dan pemrosesan tertentu dapat mengakibatkan variasi dalam sifat mekanis.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Karbon (C)	0.08 - 0.15
Kromium (Cr)	19.0 - 22.0
Nikel (Ni)	9.0 - 12.0
Molibdenum (Mo)	0.0 - 0.5
Silikon (Si)	0.0 - 1.0
Mangan (Mn)	0.0 - 2.0
Fosfor (P)	≤ 0.045
Belerang (S)	≤ 0.030

Kromium sangat penting untuk ketahanan oksidasi, sedangkan nikel meningkatkan ketahanan. Molibdenum berkontribusi pada kekuatan suhu tinggi, menjadikan unsur-unsur ini penting untuk kinerja baja tahan panas.

Sifat Mekanis

Sifat pada Suhu Ruang

Properti	Kondisi/Temper	Nilai/Range Tipikal (Metrik)	Nilai/Range Tipikal (Imperial)	Standar Acuan untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diannealing	515 - 690 MPa	75 - 100 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luah (0.2% offset)	Diannealing	205 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Panjang Peregangan	Diannealing	40 - 50%	40 - 50%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell B)	Diannealing	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18

Sifat pada Suhu Tinggi

Properti	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Range Tipikal (Metrik)	Nilai/Range Tipikal (Imperial)	Standar Acuan untuk Metode Uji
Kekuatan Creep	1000°C	1000°C	100 - 150 MPa	14.5 - 21.8 ksi	ASTM E139
Kekerasan	Dijamur & Ditemper	600°C	150 - 200 HB	150 - 200 HB	ASTM E10

Kombinasi kekuatan tarik tinggi dan panjang peregangan membuat baja tahan panas cocok untuk aplikasi yang memerlukan baik kekuatan dan kelenturan di bawah beban mekanis, terutama di lingkungan suhu tinggi.

Sifat Fisik

Properti	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.9 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	16 W/m·K	92 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Kalor Spesifik	Suhu Ruang	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.72 µΩ·m	0.0000013 Ω·in

Kepadatan dan titik leleh sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan beban termal tinggi, sementara konduktivitas termal mempengaruhi pembuangan panas pada komponen yang terkena suhu ekstrem.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Asam Sulfat	10%	25°C/77°F	Adil	Resiko pitting
Chlorida	3%	60°C/140°F	Baik	Rentan terhadap keretakan korosi akibat stres
Atmosfer	-	-	Sangat baik	Membentuk lapisan oksida pelindung

Baja tahan panas menunjukkan ketahanan yang baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama pada aplikasi suhu tinggi. Namun, ia dapat rentan terhadap pitting dan keretakan korosi akibat stres dalam lingkungan klorida. Dibandingkan dengan grade lainnya, seperti AISI 316, baja tahan panas mungkin menawarkan kinerja suhu tinggi yang lebih baik tetapi mungkin kurang dalam beberapa lingkungan asam tertentu.

Ketahanan Panas

Properti/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	1150°C	2100°F	Sesuai untuk paparan berkepanjangan
Suhu Layanan Intermiten Maks	1200°C	2192°F	Paparan jangka pendek
Suhu Scaling	1000°C	1832°F	Mulai kehilangan ketahanan oksidasi
Pertimbangan Kekuatan Creep	800°C	1472°F	Kritis untuk desain

Baja tahan panas berfungsi dengan baik pada suhu tinggi, mempertahankan integritas mekanik dan ketahanan terhadap oksidasi. Namun, scaling dapat terjadi pada suhu di atas 1000°C, sehingga memerlukan pertimbangan hati-hati dalam desain dan aplikasi.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Proses Pengelasan	Metal Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pelindung yang Umum	Catatan
TIG	ER310	Argon	Baik untuk bagian tipis
MIG	ER310	Argon/CO2	Sesuai untuk bagian yang lebih tebal
Stick	E310	-	Memerlukan pemanasan awal

Baja tahan panas dapat dilas menggunakan berbagai metode, tetapi pemanasan awal sering diperlukan untuk menghindari retak. Perlakuan panas setelah pengelasan mungkin juga diperlukan untuk menghilangkan stres.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	Baja Tahan Panas	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	50	100	Memerlukan kecepatan yang lebih lambat
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putaran)	20 m/menit	40 m/menit	Gunakan alat karbida

Kemampuan mesin lebih rendah dibandingkan dengan baja standar, memerlukan peralatan dan kecepatan pemotongan tertentu untuk mencapai hasil optimal.

Formabilitas

Baja tahan panas dapat dibentuk melalui proses dingin dan panas. Pembentukan dingin dapat menyebabkan pengerasan kerja, sementara pembentukan panas memungkinkan untuk bentuk yang lebih kompleks tanpa risiko retak yang signifikan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Merendam Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Annealing	1000 - 1150°C / 1832 - 2102°F	1 - 2 jam	Pendinginan udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan kelenturan
Penyerapan	900 - 1000°C / 1652 - 1832°F	30 menit	Air/minyak	Meningkatkan kekerasan
Tempering	600 - 700°C / 1112 - 1292°F	1 jam	Pendinginan udara	Mengurangi kerapuhan

Proses perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrostruktur dan sifat baja tahan panas, meningkatkan kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Properti Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Pembangkit Tenaga	Tabung boiler	Kekuatan suhu tinggi, ketahanan oksidasi	Penting untuk daya tahan dalam kondisi ekstrem
Dirgantara	Komponen mesin	Ketahanan creep, ketangguhan	Kritis untuk keselamatan dan kinerja
Petrokimia	Bejana reaktor	Ketahanan korosi, kekuatan suhu tinggi	Perlu untuk keandalan dalam lingkungan yang keras

Aplikasi lainnya termasuk:

• • Penukar panas
• • hingga furnace industri
• • Turbin gas

Baja tahan panas dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya untuk menahan suhu ekstrem dan lingkungan korosif, memastikan umur panjang dan keandalan.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Properti	Baja Tahan Panas	AISI 316	AISI 304	Catatan Singkat Pro/Kon atau Pertukaran
Properti Mekanik Utama	Kekuatan suhu tinggi	Ketahanan korosi yang baik	Formabilitas yang baik	Baja tahan panas unggul dalam aplikasi suhu tinggi
Aspek Korosi Utama	Moderat dalam asam	Sangat baik dalam klorida	Baik dalam atmosfer	316 menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik dalam lingkungan tertentu
Kemampuan Las	Memerlukan pemanasan awal	Baik	Baik	Baja tahan panas mungkin memerlukan teknik khusus
Kemampuan Mesin	Moderat	Baik	Baik	Baja tahan panas memerlukan kecepatan yang lebih lambat
Kira-kira Biaya Relatif	Lebih tinggi	Moderat	Lebih rendah	Biaya mencerminkan kemampuan kinerja
Ketersediaan Tipikal	Terbatas	Tersedia luas	Tersedia luas	Ketersediaan dapat mempengaruhi waktu proyek

Ketika memilih baja tahan panas, pertimbangan meliputi efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan kinerja khusus. Sifat uniknya membuatnya cocok untuk aplikasi niche di mana baja standar mungkin gagal, memberikan keuntungan kritis di lingkungan yang menuntut.