Apa itu baja tahan karat?
'Tahan karat' adalah istilah yang diciptakan pada awal pengembangan baja ini untuk aplikasi peralatan makan. Ini diadopsi sebagai nama generik untuk baja ini dan sekarang mencakup berbagai jenis dan kualitas baja untuk aplikasi tahan korosi atau oksidasi.
Baja tahan karat adalah paduan besi dengan kandungan kromium minimal 10,5%. Elemen paduan lainnya ditambahkan untuk meningkatkan struktur dan sifat seperti sifat mampu bentuk, kekuatan dan ketangguhan kriogenik.
Struktur kristal ini membuat baja tersebut non-magnetik dan tidak terlalu rapuh pada suhu rendah. Untuk kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi, karbon ditambahkan. Ketika mengalami perlakuan panas yang memadai, baja ini digunakan sebagai silet, peralatan makan, perkakas, dll.
Mangan dalam jumlah besar telah digunakan dalam banyak komposisi baja tahan karat. Mangan mempertahankan struktur austenitik pada baja seperti halnya nikel, tetapi dengan biaya yang lebih rendah.
Elemen utama dalam baja tahan karat
Baja tahan karat atau baja tahan korosi adalah sejenis paduan logam yang ditemukan dalam berbagai bentuk. Baja ini melayani kebutuhan praktis kita dengan sangat baik sehingga sulit untuk menemukan bidang kehidupan kita yang mana kita tidak menggunakan baja jenis ini. Komponen utama baja tahan karat adalah: besi, kromium, karbon, nikel, molibdenum dan sejumlah kecil logam lainnya.
Ini termasuk logam seperti:
- Nikel
- molibdenum
- titanium
- Tembaga
Penambahan nonlogam juga dilakukan, yang utama adalah:
- Karbon
- Nitrogen
KROMIUM DAN NIKEL:
Kromium adalah elemen yang membuat baja tahan karat tahan karat. Hal ini penting dalam membentuk film pasif. Unsur-unsur lain dapat mempengaruhi keefektifan kromium dalam membentuk atau mempertahankan lapisan film, namun tidak ada unsur lain yang dapat menciptakan sifat-sifat baja tahan karat.
Pada sekitar 10,5% kromium, lapisan tipis terbentuk dan akan memberikan perlindungan atmosfer ringan. Dengan meningkatkan kromium menjadi 17-20%, yang khas pada baja tahan karat austenitik seri tipe-300, stabilitas film pasif meningkat. Peningkatan lebih lanjut pada kandungan kromium akan memberikan perlindungan tambahan.
| Simbol | Elemen |
| Al | Aluminium |
| C | Karbon |
| Kr | Kromium |
| Cu | Tembaga |
| Fe | Besi |
| Mo | molibdenum |
| M N | mangan |
| N | Nitrogen |
| Tidak | Nikel |
| P | Fosfor |
| S | Sulfur |
| Ya | Selenium |
| Ta | Tantalum |
| Ti | titanium |
Nikel akan menstabilkan struktur austenitik (struktur butiran atau kristal) baja tahan karat dan meningkatkan sifat mekanik dan karakteristik fabrikasi. Kandungan nikel 8-10% ke atas akan menurunkan kecenderungan logam retak akibat korosi tegangan. Nikel juga mendorong repassivasi jika film tersebut rusak.
MANGAN:
Mangan, jika digabungkan dengan nikel, mempunyai banyak fungsi yang dimiliki nikel. Ia juga akan berinteraksi dengan belerang dalam baja tahan karat untuk membentuk sulfit mangan, yang meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang. Dengan mengganti nikel dengan mangan dan kemudian menggabungkannya dengan nitrogen, kekuatannya juga meningkat.
MOLIBDENUM:
Molibdenum, jika dikombinasikan dengan kromium, sangat efektif dalam menstabilkan lapisan pasif dengan adanya klorida. Ini efektif dalam mencegah korosi celah atau lubang. Molibdenum, selain kromium, memberikan peningkatan ketahanan korosi terbesar pada baja tahan karat. Edstrom Industries menggunakan baja tahan karat 316 karena mengandung 2-3% molibdenum, yang memberikan perlindungan ketika klorin ditambahkan ke dalam air.
KARBON:
Karbon digunakan untuk meningkatkan kekuatan. Pada tingkat martensit, penambahan karbon memfasilitasi pengerasan melalui perlakuan panas.
NITROGEN:
Nitrogen digunakan untuk menstabilkan struktur austenitik baja tahan karat, yang meningkatkan ketahanannya terhadap korosi lubang dan memperkuat baja. Penggunaan nitrogen memungkinkan peningkatan kandungan molibdenum hingga 6%, yang meningkatkan ketahanan korosi di lingkungan klorida.
TITANIUM DAN MIOBIUM:
Titanium dan Miobium digunakan untuk mengurangi sensitisasi baja tahan karat. Ketika baja tahan karat disensitisasi, korosi intergranular dapat terjadi. Hal ini disebabkan oleh pengendapan karbida krom selama fase pendinginan saat bagian dilas. Ini menghabiskan area las kromium. Tanpa kromium, film pasif tidak dapat terbentuk. Titanium dan Niobium berinteraksi dengan karbon membentuk karbida, meninggalkan kromium dalam larutan sehingga lapisan pasif dapat terbentuk.
TEMBAGA DAN ALUMINIUM:
Tembaga dan Aluminium, bersama dengan Titanium, dapat ditambahkan ke baja tahan karat untuk mempercepat pengerasannya. Pengerasan dicapai dengan merendam pada suhu 900 hingga 1150F. Unsur-unsur ini membentuk struktur mikro intermetalik yang keras selama proses perendaman pada suhu tinggi.
SULFUR DAN SELENIUM:
Sulfur dan Selenium ditambahkan ke baja tahan karat 304 untuk membuatnya dapat dikerjakan dengan bebas. Ini menjadi baja tahan karat 303 atau 303SE, yang digunakan oleh Edstrom Industries untuk membuat katup babi, mur, dan bagian yang tidak terkena air minum.
Jenis baja tahan karat
AISI MENDEFINISIKAN KELAS BERIKUT ANTARA LAIN:
Juga dikenal sebagai baja tahan karat “kelas laut” karena peningkatan kemampuannya dalam menahan korosi air asin dibandingkan dengan tipe 304. SS316 sering digunakan untuk membangun pabrik pemrosesan ulang nuklir.
BAJA STAINLESS 304/304L
Tipe 304 memiliki kekuatan yang sedikit lebih rendah dibandingkan 302 karena kandungan karbonnya lebih rendah.
BAJA STAINLESS 316/316L
Baja Tahan Karat Tipe 316/316L adalah baja molibdenum yang memiliki ketahanan lebih baik terhadap lubang akibat larutan yang mengandung klorida dan halida lainnya.
BAJA STAINLESS 310S
Baja Tahan Karat 310S memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap oksidasi pada suhu konstan hingga 2000°F.
BAJA STAINLESS 317L
317L adalah baja nikel kromium austenitik yang mengandung molibdenum mirip dengan tipe 316, kecuali kandungan paduan dalam 317L agak lebih tinggi.
BAJA STAINLESS 321/321JAM
Tipe 321 merupakan tipe dasar 304 yang dimodifikasi dengan menambahkan titanium dalam jumlah minimal 5 kali lipat kandungan karbon ditambah nitrogen.
410 BAJA STAINLESS
Tipe 410 merupakan baja tahan karat martensit yang bersifat magnetis, tahan korosi pada lingkungan ringan dan memiliki keuletan yang cukup baik.
DUPLEKS 2205 (UNS S31803)
Duplex 2205 (UNS S31803), atau Avesta Sheffield 2205 adalah baja tahan karat feritik-austenitik.
BAJA STAINLESS JUGA DIKLASIFIKASI BERDASARKAN STRUKTUR KRISTALNYA:
- Baja tahan karat austenitik mencakup lebih dari 70% total produksi baja tahan karat. Paduan tersebut mengandung maksimum 0,15% karbon, minimal 16% kromium, dan nikel dan/atau mangan yang cukup untuk mempertahankan struktur austenitik pada semua suhu dari daerah kriogenik hingga titik leleh paduan. Komposisi tipikalnya adalah 18% kromium dan 10% nikel, yang biasa dikenal dengan baja tahan karat 18/10, sering digunakan dalam sendok garpu. Demikian pula 18/0 dan 18/8 juga tersedia. Baja tahan karat ¨Superaustenitic〃, seperti paduan AL-6XN dan 254SMO, menunjukkan ketahanan yang tinggi terhadap korosi pitting dan celah klorida karena kandungan Molibdenum yang tinggi (>6%) dan penambahan nitrogen serta kandungan nikel yang lebih tinggi memastikan ketahanan yang lebih baik terhadap retak korosi tegangan lebih dari 300 seri. Kandungan paduan yang lebih tinggi pada baja “Superaustenitik” berarti harganya sangat mahal dan kinerja serupa biasanya dapat dicapai dengan menggunakan baja dupleks dengan biaya yang jauh lebih rendah.
- Baja tahan karat feritik sangat tahan terhadap korosi, tetapi jauh lebih tahan lama dibandingkan baja tahan karat austenitik dan tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Bahan ini mengandung antara 10,5% dan 27% kromium dan sangat sedikit nikel, jika ada. Kebanyakan komposisi mengandung molibdenum; beberapa, aluminium atau titanium. Nilai feritik yang umum meliputi 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, dan 29Cr-4Mo-2Ni.
- Baja tahan karat martensitik tidak tahan korosi seperti dua kelas lainnya, namun sangat kuat dan tangguh serta sangat mudah dikerjakan, dan dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Baja tahan karat martensit mengandung kromium (12-14%), molibdenum (0,2-1%), tanpa nikel, dan sekitar 0,1-1% karbon (membuatnya lebih keras tetapi membuat bahannya sedikit lebih rapuh). Itu padam dan bersifat magnetis. Baja ini juga dikenal sebagai baja “seri-00”.
- Baja tahan karat dupleks memiliki struktur mikro campuran austenit dan ferit, tujuannya adalah untuk menghasilkan campuran 50:50 meskipun pada paduan komersial campurannya mungkin 60:40. Baja dupleks telah meningkatkan kekuatan dibandingkan baja tahan karat austenitik dan juga meningkatkan ketahanan terhadap korosi lokal khususnya pitting, korosi celah, dan retak korosi tegangan. Baja tahan karat ini dicirikan oleh kandungan kromium yang tinggi dan kandungan nikel yang lebih rendah dibandingkan baja tahan karat austenitik.
Sejarah Baja Tahan Karat
Beberapa artefak besi tahan korosi bertahan dari zaman kuno. Contoh yang terkenal (dan sangat besar) adalah Pilar Besi Delhi, yang didirikan atas perintah Kumara Gupta I sekitar tahun 400 M. Namun, tidak seperti baja tahan karat, artefak ini tahan lama bukan karena kromium, tetapi karena kandungan fosfornya yang tinggi, yang bersama-sama dengan kondisi cuaca lokal yang menguntungkan mendorong terbentuknya lapisan pasivasi pelindung padat dari oksida besi dan fosfat, dibandingkan lapisan karat retak yang non-pelindung seperti yang terjadi pada sebagian besar pekerjaan besi.
Ketahanan korosi pada paduan besi-kromium pertama kali diketahui pada tahun 1821 oleh ahli metalurgi Perancis Pierre Berthier, yang mencatat ketahanannya terhadap serangan asam tertentu dan menyarankan penggunaannya dalam peralatan makan. Namun, ahli metalurgi abad ke-19 tidak mampu menghasilkan kombinasi karbon rendah dan kromium tinggi yang ditemukan di sebagian besar baja tahan karat modern, dan paduan kromium tinggi yang dapat mereka hasilkan terlalu rapuh untuk dijadikan kepentingan praktis.
Situasi ini berubah pada akhir tahun 1890-an, ketika Hans Goldschmidt dari Jerman mengembangkan proses aluminotermik (termit) untuk memproduksi kromium bebas karbon. Pada tahun 19041911, beberapa peneliti, khususnya Leon Guillet dari Perancis, menyiapkan paduan yang saat ini dianggap sebagai baja tahan karat. Pada tahun 1911, Philip Monnartz dari Jerman melaporkan hubungan antara kandungan kromium dan ketahanan korosi pada paduan ini.
Harry Brearley dari laboratorium penelitian Brown-Firth di Sheffield, Inggris paling sering dianggap sebagai “penemu” baja tahan karat.
baja. Pada tahun 1913, ketika mencari paduan tahan erosi untuk laras senapan, ia menemukan dan kemudian melakukan industrialisasi paduan baja tahan karat martensit. Namun, perkembangan industri serupa terjadi secara bersamaan di Krupp Iron Works di Jerman, di mana Eduard Maurer dan Benno Strauss mengembangkan paduan austenitik (21% kromium, 7% nikel), dan di Amerika Serikat, di mana Christian Dantsizen dan Frederick Becket sedang melakukan industrialisasi baja tahan karat feritik.
Harap perhatikan bahwa Anda mungkin tertarik dengan artikel teknis lain yang kami terbitkan:
Waktu posting: 16 Juni 2022