Baja Maraging: Properti dan Aplikasi Kunci

Stel maraging adalah paduan baja berkekuatan tinggi dengan kandungan karbon rendah yang dikenal karena ketangguhan dan kekuatannya yang luar biasa, dicapai melalui proses penuaan yang unik. Dikelompokkan sebagai baja paduan karbon rendah, stel maraging biasanya mengandung jumlah nikelnya yang signifikan (sekitar 15-25%), bersama dengan kobalt, molibdenum, dan titanium sebagai elemen paduan utama. Komposisi ini berkontribusi pada sifat-sifat khasnya, termasuk kekuatan tarik yang tinggi, ductility yang sangat baik, dan kemampuan pengelasan yang baik.

Gambaran Umum Komprehensif

Stel maraging terutama ditandai dengan kandungan karbon rendahnya, yang memungkinkan tingkat ketangguhan dan ductility yang tinggi. Proses penuaan, yang melibatkan pemanasan baja pada suhu tertentu dan kemudian mendinginkannya, mengendapkan senyawa intermetallic yang meningkatkan sifat mekaniknya. Karakteristik paling signifikan dari stel maraging meliputi:

• Kekuatan Tinggi: Stel maraging dapat mencapai kekuatan tarik lebih dari 2000 MPa (290 ksi) setelah penuaan.
• Ductility Baik: Meskipun memiliki kekuatan tinggi, baja ini mempertahankan sifat elongasi yang baik, menjadikannya cocok untuk bentuk dan aplikasi yang kompleks.
• Kemampuan Pengelasan yang Luar Biasa: Kandungan karbon rendah meminimalkan risiko retak selama proses pengelasan.

Keuntungan dan Keterbatasan

Keuntungan	Keterbatasan
Rasio kekuatan-ke-berat yang luar biasa	Ketahanan korosi terbatas dibandingkan baja tahan karat
Kemampuan mesin dan kemampuan pengelasan yang baik	Biaya lebih tinggi karena elemen paduan
Stabilitas dimensi yang sangat baik	Membutuhkan perlakuan panas yang tepat untuk sifat optimal

Stel maraging memiliki posisi unik di pasar, sering digunakan dalam aplikasi dirgantara, alat, dan aplikasi berkinerja tinggi karena signifikansi sejarahnya dalam pengembangan material canggih. Kemampuannya untuk mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi dan menahan deformasi di bawah beban menjadikannya pilihan yang disukai untuk komponen kritis.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekuivalen

Organisasi Standar	Deskripsi/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Keterangan/Catatan
UNS	S66500	USA	Ekuivalen terdekat dengan AISI 300M
AISI/SAE	AISI 250	USA	Umumnya digunakan dalam aplikasi dirgantara
ASTM	ASTM A588	USA	Sifat serupa, tetapi dengan ketahanan korosi yang berbeda
EN	EN 1.2709	Eropa	Ekuivalen Eropa dengan perbedaan komposisi kecil
JIS	JIS G 4404	Jepang	Standar Jepang dengan aplikasi serupa

Perbedaan halus antara kelas-kelas ini dapat mempengaruhi kinerja secara signifikan. Misalnya, meskipun AISI 250 dan UNS S66500 sering dianggap ekuivalen, proses perlakuan panas dan mikrostruktur yang dihasilkan dapat menyebabkan variasi dalam ketangguhan dan kekuatan.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Ni (Nikel)	15 - 25
Co (Kobalt)	4 - 10
Mo (Molybdenum)	3 - 5
Ti (Titanium)	0.2 - 1.0
Al (Aluminium)	0.01 - 0.1
C (Karbon)	< 0.03

Nikel adalah elemen paduan utama, memberikan kekuatan dan ketangguhan. Kobalt meningkatkan kekerasan dan ketahanan terhadap pelunakan pada suhu tinggi. Molybdenum berkontribusi pada kekuatan dan kemampuan untuk mengeras, sementara titanium membantu dalam penyempurnaan butiran dan stabilisasi mikrostruktur.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Range Tipikal (Metrik)	Nilai/Range Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Distensi	Suhu Ruang	1400 - 2000 MPa	203 - 290 ksi	ASTM E8
Kekuatan Tarik (offset 0.2%)	Distensi	Suhu Ruang	1200 - 1800 MPa	174 - 261 ksi	ASTM E8
Elongasi	Distensi	Suhu Ruang	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Distensi	Suhu Ruang	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	Pendinginan & Ditemper	-40°C	50 - 100 J	37 - 74 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan tarik yang tinggi, bersama dengan ductility yang baik, menjadikan stel maraging cocok untuk aplikasi yang memerlukan beban mekanik tinggi dan integritas struktural, seperti komponen dirgantara dan alat.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	-	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Cair/Rentang	-	1425 - 1450 °C	2600 - 2642 °F
Kondutivitas Termal	20 °C	25 W/m·K	17.3 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Khusus	20 °C	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Elektrik	20 °C	0.7 µΩ·m	0.7 µΩ·in

Kepadatan stel maraging menyumbang pada rasio kekuatan-ke-beratnya, menjadikannya ideal untuk aplikasi dirgantara. Konduktivitas termalnya sedang, yang menguntungkan dalam aplikasi di mana pembuangan panas diperlukan.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5	25	Baik	Risiko pitting
Asam Sulfat	10-20	25	Kurang Baik	Tidak direkomendasikan
Air Laut	-	25	Baik	Ketahanan sedang

Stel maraging menunjukkan ketahanan korosi yang terbatas dibandingkan dengan baja tahan karat. Ini rentan terhadap pitting dan retak akibat korosi stres di lingkungan klorida. Sebaliknya, baja tahan karat, seperti 316L, menawarkan ketahanan superior terhadap agen korosif, menjadikannya lebih cocok untuk aplikasi maritim.

Ketahanan Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Maksimum Kontinu	300	572	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Maksimum Intermiten	400	752	Dapat menahan paparan jangka pendek
Suhu Pertumbuhan	600	1112	Risiko oksidasi di luar batas ini

Pada suhu tinggi, stel maraging mempertahankan kekuatannya tetapi dapat mengalami oksidasi. Pertimbangan yang hati-hati tentang suhu layanan sangat penting untuk menghindari degradasi sifat mekanik.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pemfluxan Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ERNiCrMo-3	Argon	Hasil baik dengan pemanasan awal
MIG	ERNiCrMo-3	Argon/CO2	Memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan

Stel maraging umumnya dapat dilas, tetapi pemanasan awal disarankan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat membantu memulihkan sifat mekanik.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	Stel Maraging	AISI 1212	Catatan/Kiat
Indeks Kemampuan Memotong Relatif	60	100	Memerlukan alat karbida
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan)	50 m/menit	100 m/menit	Sesuaikan untuk keausan alat

Stel maraging memiliki kemampuan mesin yang baik, tetapi memerlukan alat khusus karena kekerasannya.

Kemampuan Pembentukan

Stel maraging dapat dibentuk dingin dan panas, tetapi karakteristik pengerasan kerjanya mengharuskan kontrol yang hati-hati terhadap proses pembentukan. Jari-jari tekuk harus lebih besar dibandingkan dengan baja konvensional untuk menghindari retakan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan Solusi	820 - 850 / 1508 - 1562	1 - 2 jam	Udara	Menghancurkan endapan
Penuaan	480 - 500 / 896 - 932	4 - 8 jam	Udara	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan

Proses perlakuan panas sangat penting untuk mencapai sifat mekanik yang diinginkan. Pemanasan solusi menghancurkan endapan, sementara penuaan meningkatkan kekuatan melalui pengerasan endapan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Dirgantara	Gear pendaratan pesawat	Kekuatan tinggi, ketangguhan, dan ketahanan terhadap kelelahan	Komponen penahan beban yang kritis
Perkakas	Cetakan untuk injeksi	Stabilitas dimensi dan ketahanan aus	Aplikasi presisi yang membutuhkan daya tahan
Pertahanan	Komponen rudal	Rasio kekuatan-ke-berat yang tinggi	Performa dalam kondisi ekstrem

Aplikasi lainnya termasuk:

• Komponen otomotif berkinerja tinggi
• Peralatan olahraga (misalnya, klub golf, rangka sepeda)
• Perangkat medis (misalnya, instrumen bedah)

Stel maraging dipilih untuk aplikasi ini karena kombinasi unik dari kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap deformasi di bawah beban.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Stel Maraging	AISI 4140	Baja Stainless 304	Catatan Singkat Pro/Kon atau Pertukaran
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan tinggi	Sedang	Sedang	Stel maraging menawarkan kekuatan yang lebih unggul
Aspek Korosi Utama	Baik	Baik	Sangat baik	Stel maraging kurang tahan terhadap korosi
Kemampuan Pengelasan	Baik	Baik	Sangat baik	Stel maraging memerlukan teknik pengelasan yang hati-hati
Kemampuan Mesin	Sedang	Baik	Sangat baik	Stel maraging memerlukan alat khusus
Kemampuan Pembentukan	Sedang	Baik	Sangat baik	Stel maraging kurang dapat dibentuk dibandingkan dengan baja tahan karat
Perkiraan Biaya Relatif	Tinggi	Sedang	Sedang	Pertimbangan biaya dapat membatasi penggunaan
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Tinggi	Ketersediaan dapat mempengaruhi waktu proyek

Ketika memilih stel maraging, pertimbangan termasuk efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Sifat uniknya membuatnya cocok untuk aplikasi khusus, terutama di dirgantara dan pertahanan, di mana kinerja sangat penting.

Secara ringkas, stel maraging adalah material berkinerja tinggi dengan sifat unik yang membuatnya cocok untuk aplikasi yang menuntut. Kombinasi dari kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan mesin, bersama dengan pertimbangan hati-hati terhadap proses fabrikasi, memungkinkan penggunaannya yang efektif di berbagai industri.