XM-19 Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
XM-19 Stainless Steel, juga dikenal sebagai Nitronic 50, diklasifikasikan sebagai stainless steel austenitik. Peringkat ini terkenal karena kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang sangat baik, dan ketahanan aus yang luar biasa, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut. Unsur paduan utama dalam XM-19 mencakup krom, nikel, dan mangan, yang berkontribusi pada sifat uniknya.
Ikhtisar Komprehensif
XM-19 ditandai oleh sifat mekanik yang luar biasa, termasuk kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, yang tetap terjaga bahkan pada suhu tinggi. Komposisi paduan ini memungkinkannya untuk tahan terhadap lingkungan yang keras, termasuk yang memiliki konsentrasi klorida tinggi, menjadikannya pilihan yang diutamakan dalam aplikasi maritim dan pemrosesan kimia.
Keuntungan XM-19:
- Kekuatan Tinggi: XM-19 menunjukkan kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang superior dibandingkan banyak stainless steel lainnya, menjadikannya ideal untuk aplikasi struktural.
- Ketahanan Korosi: Ini menawarkan ketahanan yang sangat baik terhadap pitting dan korosi celah, khususnya di lingkungan klorida.
- Ketahanan Aus: Kekerasan paduan ini berkontribusi pada ketahanan ausnya, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang melibatkan gesekan dan abrasi.
Limitasi XM-19:
- Biaya: Unsur paduan dapat membuat XM-19 lebih mahal dibandingkan stainless steel lainnya.
- Kelayakan Las: Meskipun dapat dilas, perhatian khusus diperlukan untuk menghindari masalah seperti retak panas.
- Pengerasan Kerja: Material ini dapat mengeras dengan cepat, yang dapat mempersulit proses pemesinan.
Secara historis, XM-19 telah mendapatkan daya tarik di industri seperti aerospace, maritim, dan pemrosesan kimia karena kombinasi sifatnya yang unik, menjadikannya bahan yang berharga dalam aplikasi berkinerja tinggi.
Nama Alternatif, Standar, dan Kesetaraan
Organisasi Standar | Penunjukan/Peringkat | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
---|---|---|---|
UNS | S20910 | USA | Kesetaraan terdekat dengan AISI 316 tetapi dengan sifat yang lebih baik. |
AISI/SAE | XM-19 | USA | Dikenal karena kekuatan tinggi dan ketahanan korosinya. |
ASTM | A240 | USA | Spesifikasi standar untuk pelat stainless steel. |
EN | 1.3964 | Eropa | Peringkat setara dalam standar Eropa. |
JIS | SUS 329J3 | Jepang | Sifat yang serupa tetapi dapat memiliki perbedaan komposisi yang sedikit. |
Perbedaan antara XM-19 dan kesetaraannya sering terletak pada persentase spesifik unsur paduan, yang dapat mempengaruhi kinerja di lingkungan tertentu. Misalnya, sementara baik XM-19 maupun AISI 316 menawarkan ketahanan korosi yang baik, kandungan nitrogen yang lebih tinggi pada XM-19 meningkatkan kekuatan dan ketahanan ausnya.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
Unsur (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
---|---|
Cr (Krom) | 19.0 - 21.0 |
Ni (Nikel) | 8.0 - 10.0 |
Mn (Mangan) | 5.0 - 7.0 |
N (Nitrogen) | 0.1 - 0.3 |
Si (Silika) | 0.5 max |
C (Karbon) | 0.03 max |
P (Fosfor) | 0.045 max |
S (Belerang) | 0.03 max |
Unsur paduan kunci dalam XM-19 memainkan peran penting:
- Krom: Meningkatkan ketahanan korosi dan berkontribusi pada pembentukan lapisan oksida pelindung.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan duktilitas, memungkinkan baja mempertahankan kekuatannya pada suhu tinggi.
- Mangan: Meningkatkan kekuatan dan kekerasan serta juga meningkatkan ketahanan baja terhadap aus.
- Nitrogen: Bertindak sebagai penguat, meningkatkan sifat mekanik keseluruhan tanpa meningkatkan berat secara signifikan.
Sifat Mekanik
Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai Rentang Tipikal (Metrik - SI Units) | Nilai Rentang Tipikal (Unit Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
---|---|---|---|---|
Kekuatan Tarik | Dianilasi | 620 - 860 MPa | 90 - 125 ksi | ASTM E8 |
Kekuatan Hasil (0.2% offset) | Dianilasi | 310 - 550 MPa | 45 - 80 ksi | ASTM E8 |
Pemanjangan | Dianilasi | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
Kekerasan (Rockwell B) | Dianilasi | 85 - 95 HRB | 85 - 95 HRB | ASTM E18 |
Kekuatan Impak (Charpy) | -40°C | 50 J | 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Gabungan kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, bersama dengan pemanjangan yang baik, membuat XM-19 cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanik. Kekuatan impaknya pada suhu rendah juga memastikan keandalan di lingkungan dingin.
Sifat Fisik
Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - SI Units) | Nilai (Unit Imperial) |
---|---|---|---|
Kepadatan | Suhu Ruangan | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
Suhu/Range Peleburan | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
Konduktivitas Termal | Suhu Ruangan | 16.3 W/m·K | 112 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruangan | 500 J/kg·K | 0.119 BTU/lb·°F |
Resistivitas Listrik | Suhu Ruangan | 0.72 μΩ·m | 0.0000013 Ω·in |
Koeffisien Perluasan Termal | 20 - 100 °C | 16.5 x 10⁻⁶ /°C | 9.2 x 10⁻⁶ /°F |
Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi di mana berat dan transfer panas menjadi pertimbangan. Titik lebur yang relatif tinggi memungkinkan XM-19 digunakan di lingkungan suhu tinggi tanpa kehilangan integritas struktural.
Ketahanan Korosi
Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
---|---|---|---|---|
Klorida | 3-10 | 20-60 / 68-140 | Sangat Baik | Risiko pitting dalam kondisi stagnan. |
Asam Sulfat | 10-30 | 20-60 / 68-140 | Baik | Rentan terhadap retak korosi stres. |
Air Laut | - | Suhu Lingkungan | Sangat Baik | Sangat tahan terhadap lingkungan maritim. |
Asam Klorida | 5-20 | 20-60 / 68-140 | Adil | Tidak direkomendasikan untuk konsentrasi tinggi. |
XM-19 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai agen korosif, terutama di lingkungan maritim. Namun, penting untuk dicatat bahwa meskipun ia berkinerja baik di lingkungan kaya klorida, ia dapat rentan terhadap retak korosi stres di hadapan beberapa asam. Dibandingkan dengan kelas seperti AISI 316, XM-19 menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap pitting dan korosi celah, menjadikannya pilihan yang diutamakan di kondisi yang lebih keras.
Ketahanan Terhadap Panas
Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
---|---|---|---|
Max Suhu Layanan Kontinu | 800 °C | 1472 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi. |
Max Suhu Layanan Intermiten | 900 °C | 1652 °F | Dapat menahan paparan jangka pendek pada suhu yang lebih tinggi. |
Suhu Pengukuran Permukaan | 1000 °C | 1832 °F | Mulai kehilangan ketahanan oksidasi di atas suhu ini. |
XM-19 mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di lingkungan suhu tinggi. Ketahanan oksidasinya memungkinkannya berkinerja baik dalam kondisi di mana stainless steel lain mungkin gagal.
Sifat Fabricasi
Kelayakan Las
Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Pelindung Tipikal | Catatan |
---|---|---|---|
TIG | ER309L | Argon | Pemanasan awal dianjurkan untuk menghindari retak. |
MIG | ER308L | Argon + CO2 | Memerlukan pengendalian input panas yang hati-hati. |
Stick | E309L | - | Cocok untuk pengelasan di luar posisi. |
XM-19 dapat dilas menggunakan teknik standar, tetapi perhatian harus diberikan untuk menghindari retak panas. Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca las dapat membantu mengurangi risiko ini. Pemilihan logam pengisi sangat penting untuk memastikan kompatibilitas dan mempertahankan ketahanan korosi.
Pemesinan
Parameter Pemesinan | XM-19 | AISI 1212 | Catatan/Tip |
---|---|---|---|
Indeks Pemesinan Relatif | 50 | 100 | XM-19 lebih menantang untuk diproduksi. |
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pengubahan) | 30 m/menit (98 ft/menit) | 60 m/menit (197 ft/menit) | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik. |
Pemesinan XM-19 memerlukan pertimbangan yang hati-hati terhadap alat dan kecepatan pemotongan. Karakteristik pengerasan kerjanya dapat menyebabkan peningkatan keausan alat, memerlukan penggunaan alat pemotong berkualitas tinggi dan kecepatan yang sesuai.
Formabilitas
XM-19 menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, karena sifat pengerasan kerjanya, pengendalian jari-jari pembengkokan dan teknik pembentukan yang hati-hati sangat penting untuk menghindari retak.
Perlakuan Panas
Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
---|---|---|---|---|
Pemanasan Perkembangan Larutan | 1040 - 1150 °C / 1900 - 2100 °F | 30 menit | Udara atau Air | Membubarkan karbida dan meningkatkan duktilitas. |
Melepaskan Stres | 600 - 800 °C / 1112 - 1472 °F | 1 jam | Udara | Mengurangi stres residual. |
Proses perlakuan panas seperti pemanasan larutan meningkatkan duktilitas dan ketangguhan paduan dengan membubarkan karbida dan memperhalus struktur mikro. Perlakuan ini sangat penting untuk mencapai sifat mekanik yang optimal.
Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir
Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
---|---|---|---|
Aerospace | Komponen pesawat terbang | Kekuatan tinggi, ketahanan korosi | Bahan ringan dan tahan lama sangat penting. |
Maritim | Aksesori kapal | Ketahanan yang sangat baik terhadap air laut | Mencegah korosi di lingkungan maritim yang keras. |
Pemrosesan Kimia | Poros pompa | Ketahanan aus, ketahanan korosi | Penting untuk umur panjang di lingkungan agresif. |
Minyak & Gas | Komponen katup | Kekuatan tinggi, ketahanan terhadap gas asam | Penting untuk keselamatan dan keandalan dalam proses ekstraksi. |
Aplikasi lain termasuk:
- Alat medis
- Peralatan pemrosesan makanan
- Aplikasi arsitektur
XM-19 dipilih untuk aplikasi ini karena kombinasi uniknya dari kekuatan, ketahanan korosi, dan ketahanan aus, memastikan umur panjang dan keandalan di lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
Fitur/Sifat | XM-19 | AISI 316 | AISI 304 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Perdagangan |
---|---|---|---|---|
Sifat Mekanik Kunci | Kekuatan Tinggi | Kekuatan Sedang | Kekuatan Lebih Rendah | XM-19 lebih unggul untuk aplikasi struktural. |
Aspek Korosi Kunci | Sangat Baik dalam Klorida | Baik dalam Klorida | Adil dalam Klorida | XM-19 unggul dalam lingkungan agresif. |
Kelayakan Las | Sedang | Baik | Baik | XM-19 membutuhkan lebih banyak perhatian saat dilas. |
Pemesinan | Menantang | Baik | Sangat baik | XM-19 lebih sulit untuk diproduksi secara efektif. |
Formabilitas | Baik | Sangat baik | Sangat baik | XM-19 kurang toleran dalam proses pembentukan. |
Perkiraan Biaya Relatif | Lebih Tinggi | Sedang | Lebih Rendah | Pertimbangan biaya dapat membatasi penggunaan. |
Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Sangat Tinggi | Ketersediaan dapat mempengaruhi tenggat waktu proyek. |
Saat memilih XM-19, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik harus seimbang dengan sifat unggulnya. Karakteristik uniknya membuatnya ideal untuk aplikasi berkinerja tinggi, tetapi evaluasi hati-hati terhadap alternatif sangat penting untuk memastikan pilihan material terbaik untuk penggunaan yang dimaksud.
Secara ringkas, XM-19 (Nitronic 50) menonjol sebagai kelas stainless steel yang serbaguna dan berkinerja tinggi, terutama cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketahanan korosi yang luar biasa. Sifat-sifat uniknya, meskipun menguntungkan, juga memerlukan pertimbangan hati-hati selama fabrikasi dan aplikasi untuk memaksimalkan kinerja dan umur panjang.