Stainless Steel

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

Share this :