Artikel ini dibuat sebagai penunjang telaah staff pemecahan masalah yang berada pada PJB
Stainless Steel merupakan baja tahan karat dengan kandungan chromium minimal
10,5% untuk mencegah proses korosi. Stainless steel terbuat dari bijih besi,
silikon, chromium, karbon, nickel, mangan dan nitrogen. Kandungan chromium
dapat membentuk lapisan protective layer atau disebut lapisan passivasi karena
adanya oksidasi oksigen terhadap chrom yang terjadi secara spontan. Lapisan
oksida chromium (Cr2O3) itulah yang membuat stainless steel memiliki kemampuan
tahan korosi. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya akan
tetap berkilau.
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR PADA STAINLESS STEEL
- Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting
di lingkungan chlorida dan korosi celah (pitting) unsur karbon rendah.
- Nickel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam media
pengkorosi netral atau lemah. Nickel juga meningkatkan keuletan dan mampu
meningkatkan ketahanan korosi tegangan.
- Aluminium (Al) bertujuan untuk meningkatkan pembentukan lapisan oksida
pada temperatur tinggi.
SIFAT UMUM STAINLESS STEEL
Beberapa sifat fisik penting dari stainless steel tercantum di bawah
ini:
• Stainless steel merupakan baja yang keras dan kuat.
• Stainless steel bukan konduktor yang baik (panas dan listrik).
• Stainless steel memiliki kekuatan ulet tinggi (mudah dibentuk).
• Sebagian varietas dari stainless steel memiliki permeabilitas
magnetis (tertarik terhadap magnet).
• Tahan terhadap korosi.
• Tidak bisa teroksidasi dengan mudah.
• Stainless steel dapat bertahan untuk suatu jangka waktu yang
panjang.
• Pada temperatur cryogenic, stainless bisa tetap sulit berubah.
JENIS STAINLESS STEEL
Pada umumnya kategori stainless steel didasarkan pada kandungan chromium
(Cr), namun terdapat unsur paduan lainnya yang ditambahkan untuk memperbaiki
sifat-sifat stainless steel sesuai aplikasi-nya. Kategori stainless steel tidak
halnya seperti baja lain yang didasarkan hanya pada persentase karbon, akan
tetapi bisa didasarkan pada struktur metalurginya. Lima kategori utama stainless
steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex dan Precipitation
Hardening SS
1. Austenitic Stainless Steel
Austenitic SS mengandung sedikitnya 16% chromium dan 6% Nikel (grade
standar untuk 304), sampai ke grade Super Autenitic SS seperti 904L (dengan
kadar Chromium dan Nikel lebih tinggi serta unsur tambahan Mo sampai 6%).
Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper (Co) berfungsi untuk meningkatkan
ketahanan terhadap temperatur serta korosi. Austenitic cocok juga untuk
aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nikel membuat SS tidak menjadi
rapuh pada temperatur rendah.
Sifat-sifat Dasar Baja Austenitic
- ·
Daya tahan korosi yang
sangat bagus dalam asam organik, industri, dan lingkungan laut.
- ·
Kemampuan mengelas yang
sangat bagus (semua proses)
- ·
Kemampuan membentuk,
kemampuan pembuatan dan sifat kenyal yang sangat bagus
- ·
Sifat-sifat suhu tingginya
bagus dan suhu rendahnya sangat bagus (kekerasan tinggi pada semua suhu)
- ·
Tidak mengandung magnit
(jika dikuatkan)
- ·
Dapat dikeraskan hanya
dengan dibentuk profil logam dengan temperatur dingin (logam-logam campuran ini
tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas)
Pemakaian Umum
- ·
Alat pengatur cahaya floppy
disk komputer (304)
- ·
Per kunci keyboard komputer
(301)
- ·
Bak cuci dapur (304D)
- ·
Alat pemrosesan makanan
- ·
Aplikasi kearsitekan
- ·
Alat kimia dan tanaman
2. Ferritic Stainless Steel
Kelompok logam campuran ini biasanya hanya mengandung Chromium, dengan
keseimbangan kebanyakan Fe. Logam-logam campuran ini merupakan baja-baja
stainless Chromium yang sederhana dengan kandungan Chromium 10,5 - 18 % seperti
grade 430 dan 409. Jenis Ferritic agak sedikit kurang mempunyai sifat kenyal
daripada jenis austenitic. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif
lebih sulit di fabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki
pada grade 434 dan 444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.
Sifat-sifat Dasar Baja Ferritic
- ·
Cukup untuk peningkatan
daya tahan korosi yang bagus dengan kandungan Chromium
- ·
Tidak dapat dikeraskan
dengan perlakuan panas dan selalu digunakan dalam magnet yang dikuatkan
- ·
Kemampuan mengelasnya
sedikit
- ·
Kemampuan membentuknya
tidak sebagus austenitic
Pemakaian Umum
- ·
Pusat floppy disk komputer
(430)
- ·
Trim automotive (430)
- ·
Alat pembuangan uap
automotive (409)
- ·
Alat colliery (3Cr12)
- ·
Tangki air panas (444)
3. Martensitic Stainless Steel
SS jenis ini memiliki unsur utama Chromium (masih lebih sedikit jika
dibanding Ferritic SS) dan kadar karbon relatif tinggi (0,1 - 1,2%) misal grade
410 dan 416. Grade 431 memiliki Chromium sampai 16% tetapi mikrostrukturnya
masih martensitic disebabkan hanya memiliki Nikel 2%. Merupakan baja pertama
yang dikembangkan secara komersial (sebagai cutlery).
Sifat-sifat Dasar Baja Martensitic
- ·
Daya tahan korosinya sedang
- ·
Dapat dikeraskan dengan
perlakuan panas dan oleh karena itu tingkat kekerasan dan daya tahannya tinggi
- ·
Kemampuan mengelasnya
kurang
- ·
Bersifat magnetic
Pemakaian Umum
- ·
Mata pisau
- ·
Alat–alat bedah
- ·
Tangkai / batang
- ·
Kumparan
- ·
Peniti
4. Duplex Stainless Steel
Disebut Duplex dikarenakan kandungan Nikel tidak cukup untuk
menghasilkan susunan austenitic secara penuh dan hasil kombinasi susunan
ferritic dan austenitic. Duplex SS seperti 2304 dan 2205 (dua angka pertama
menyatakan persentase Chromium dan dua angka terakhir menyatakan persentase
Nikel) memiliki bentuk mikrostruktur campuran austenitic dan ferritic. Duplex
ferritic-austenitic memiliki kombinasi sifat tahan korosi dan temperatur
relatif tinggi atau secara khusus tahan terhadap Stress Corrosion Cracking. Meskipun
kemampuan Stress Corrosion Cracking-nya tidak sebaik ferritic SS tetapi
ketangguhannya jauh lebih baik jika dibandingkan dengan ferritic SS dan lebih
buruk dibanding austenitic SS. Sementara kekuatannya lebih baik dibanding
austenitic SS (yang di annealing) kira-kira 2 kali lipat. Sebagai tambahan,
Duplex SS ketahanan korosinya sedikit lebih baik dibanding 304 dan 316 tetapi
ketahanan terhadap pitting corrosion jauh lebih baik dibanding 316.
Ketangguhannya Duplex SS akan menurun pada temperatur dibawah - 50 oC dan
diatas 300 oC. Kebanyakan baja Duplex mengandung Mo dalam jarak 2,5-4%.
Sifat-sifat Dasar Baja Duplex
- ·
Daya tahan yang tinggi
untuk menekan keretakan korosi
- ·
Daya tahan yang dinaikkan
pada serangan ion Klorida
- ·
Perenggangan dan kuat luluh
yang lebih tinggi dari baja-baja austenitic dan ferritic
- ·
Kemampuan peleburan,
kemampuan membentuk yang baik
Pemakaian Umum
- ·
Penerapan di laut, terutama
sekali pada suhu-suhu yang dinaikkan dengan rendah (eksplorasi gas lepas
pantai)
- ·
Instalasi penghilangan zat
garam / rasa asin
- ·
Perubah panas
- ·
Instalasi petro kimia
5. Precipitation Hardening Steel
Precipitation hardening stainless steel adalah SS yang keras dan kuat
akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro logam.
Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material SS.
Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga (Cu), Titanium (Ti),
Niobium (Nb) dan Alumunium. Proses penguatan umumnya terjadi pada saat
dilakukan pengerjaan dingin (cold work).
Sifat-sifat Dasar Baja Precipitation Hardening
- ·
Hambatan korosi yang sedang
sampai baik
- ·
Kemampuan mengelas yang
baik
- ·
Bersifat magnetic
- ·
Dapat dikeraskan
Pemakaian Umum
- ·
Tangkai/batang untuk pompa
air dan katup
JENIS-JENIS KOROSI PADA STAINLESS STEEL
Meskipun alasan utama penggunaan stainless steel adalah ketahanan
korosinya, tetapi pemilihan stainless steel yang tepat mesti disesuaikan dengan
aplikasi yang tepat pula. Pada umumnya, korosi menyebabkan beberapa masalah
seperti :
1. Terbentuknya lubang-lubang kecil/ halus pada tangki dan pipa-pipa
sehingga menyebabkan kebocoran cairan ataupun gas.
2. Menurunnya kekuatan material disebabkan penyusutan/ pengurangan
ketebalan/ volume material sehingga ‘strength‘ juga menurun, akibatnya dapat
terjadi retak, bengkok, patah dan sebagainya.
3. Dekorasi permukaan material menjadi tidak menarik disebabkan kerak
karat ataupun lubang-lubang
4. Terbentuknya karat-karat yang mungkin mengkontaminasi zat atau
material lainnya, hal ini sangat dihindari khususnya pada proses produksi
makanan.
Secara umum korosi pada stainless steel dapat dikategorikan sbb. :
1. Uniform Corrosion
2. Pitting Corrosion
3. Crevice Corrosion
4. Stress Corrosion Cracking
5. Intergranular Corrosion
6. Galvanic Corrosion