Macam - Macam Stainless Steel (SS) | Sains, Teknologi dan Ekonomi Bisnis

Stainless Steel (SS) artinya baja tahan karat, “stain” artinya noda / karat sedangkan “less” artinya minim / tidak ada / tahan. Di Tahun 1913 dimulai penggunaan SS dengan pencampuran antara :

Carbon (C) ---> meningkatkan kekuatan/strength (yield & ultimate) dan kekerasan (hardness)
Chromium (Cr) ---> utk menambah ketahanan terhadap suhu tinggi (800 – 1150 ^oC), menghambat terjadinya retakan logam (creep) karena hydrogen attack dan graphitization, meningkatkan kekuatan dan kekerasan (ketahanan terhadap abrasi dan wear), menambah corrosion resistance. Kandungan >11.5%Cr membentuk lapisan proteksi oksida yang stabil
Sedangkan di jaman modern berkembang pencampuran menggunakan Titanium (Ti) ---> memperbaiki sifat mudah di las (weldability)
Nickel (Ni) ---> logam termahal & utk mempersulit las/mengurangi sifat mudah di las, meningkatkan fracture toughgness dan fatigue resistance. Kandungan >7% Ni mengubah struktur atom menjadi austenitic pada temperatur ruangan
Molybdenum (Mo) ---> utk memperbaiki ketahanan korosipitting (corrosion resistance) di larutan asam dan lingkungan air laut, menambah ketahanan dari keausan logam (wear resistance), menambah kekuatan & kekerasan logam khususnya untuk temperatur tinggi, memperhalus bulir atom, meningkatkan creep resistance
Silicon (Si) ---> deoxidizer (menangkap dissolved oxygen), menghindarkan porosity pada material, meningkatkan castability
Alumunium (Al) ---> utk memperbaiki ketahan terhadap oksidasi (deoxidation). Pencapaian deoxidation paling the best adalah gabuangan Al + Si
Nitrogen (N₂) ---> utk membantu meningkatkan kekuatan logam (strength) & meningkatkan ketahanan korosi
Manganese (Mn) ---> mencegah oksidasi steel (deoxidize), menambah kekerasan, desulfurize (menangkap impurities S untuk menjauhi brittle FeS, meningkatkan kinerja material pada kondisi panas (hot-workability), memperhalus bulir atom. Kandungan >0.8%Mn cenderung ke harden steel (besi baja yang keras)
Copper (Cu) ---> penangkap impurities sulfur, meningkatkan ketahanan terhadap atmospheric corrosion
Vanadium (V) ---> memperhalus bulir atom, meningkatkan mechanical properies, meningkatkan ketahanan terhadap hydrogen attack pada temperatur tinggi

Unsur impurities yang umum di alloy material adalah S dan P, berikut karakteristiknya:

Sulphur (S) ---> utk meningkatkan kualitas komponen mesin shg performa mesin menjadi lebih baik (machinability), menyebabkan brittle FeS
Phosporus (P) ---> meningkatkan ultimate strength & corrosion resistance (jarang digunakan di CS)

Berikut kutipan dari handbook Antaki (2003):

Penambahan minimal 12 % Cr membuat SS tahan karat karena Cr di SS berikatan dengan O₂ bebas untuk membentuk lapisan tipis (passive film) yang tidak terlihat dan sering disebut Lapisan Oksida (oxide layer). Jika logam SS dilukai dan diamplas bagian luarnya maka dengan segera lapisan oksida terbentuk lagi sehingga SS sangat aman digunaakan untuk peralatan yang fungsinya banyak gesekan.

Beberapa istilah kerusakan logam adalah :

DUCTILE (kelenturan): meregang tanpa menyebabkan patah
CREEP (retakan): regangan yang mendekati titik maksimal mengakibatkan retakan sehingga membuat pori-pori logam membesar
CRACK/FRACTURE (patah): retakan yang terus-menerus dibiarkan meregang dan akan membagi permukaan logam menjadi beberapa bagian
FATIGUE (lelah): material yang berputar dengan rotasi/gerakan yang sama terus-menerus sehingga menyebabkan kelelahan logam
STRESS (tegangan mekanis): beban dibagi luas penampang bahan
STRAIN (keregangan): pertambahan panjang dibagi panjang awal
BRITTLE/EMBRITTLEMENT (getas / rapuh): bisa disebabkan karena korosi hydrogen damage, caustic, nitrat, phospate, acid
RUPTURE (pecah): bisa disebabkan karena adanya gas methane sehingga menyebabkan hydrogen damage, atau operasi panas yang ter-lokalisir (overheating)
PITTING (lubang dengan lebar kecil namun dalam): bisa disebabkan karena chloride/sulphide attack
CREVICE (celah antara sambungan atau las-lasan): bisa disebabkan karena chloride/sulphide attack
TENSILE STRENGTH (kekuatan tarik): tegangan max yang bisa ditahan ketika diregangkan

Berdasarkan handbook Ahmad (2006) berikut kutipannya:

Berdasarkan “Struktur Mikro atau Bentuk Kristalnya “ ada 5 tipe SS:

1. AUSTENITIC Stainless Steel

Terbentuk ketika low alloy/carbon steel dipanaskan >735 ^oC ( 1300 s/d 1600 ^oF) namun dibawah melting point kemudian iron-carbide (campuran antara carbon dengan satu/lebih elemen metal) dilarutkan kedalamnya
Bentuk kristalnya adalah Face Centered Cubic (FCC) crystal
Campurannya berisi Cr, Ni kadang – kadang juga Mn & N₂
Jenis SS yang mendekati tipe ini adalah 302 SS & 304 SS (komposisi umum adalah dominan Fe, 18% Cr & 8% Ni), 201, 301, 316 & 321
Austenite tidak mengeras oleh pemanasan, ketahanan korosi paling bagus diantara lainnya, mudah di las dan dibentuk, tahan terhadap retakan (creep), tidak bersifat magnetik
Austenitic adalah tipe SS yang terbesar di pasaran dan dibagi menjadi 5 sub-grup:

* Cr – Mn Grade

* Cr – Ni Grade

* Cr – Ni – Mo Grade ---> Mo utk memperbaiki ketahanan korosi (terlebih asam dan air laut)

* High Performance Grade ---> alloy yang ramah lingkungan

* High Temperature Grade ---> Cr & Ni tinggi tetapi tanpa Mo yang digunakan utk operasi suhu tinggi > 550 ^oC

Berdasarkan Schweitzer (2010) berikut kutipannya:

Perbedaan SS 304, 316, 304L dan 316L adalah:

SS 304 mengandung C mx 0.08% memiliki sifat tahan korosi dan oksidasi, excellent strength & ductility, mudah dilas
SS 316 adalah SS 304 yang ditambahkan lebih unsur molybdenum (Mo) sehingga SS 316 lebih tahan air laut, chloride, sulfur dan juga tahan terhadap operasi temperatur tinggi.
SS dengan low carbon seperti 304L dan 316L mengandung mx 0.03%C berguna menurunkan precipitation of intergranular carbide dna resiko dari intergranular corrosion

Berikut kutipan dari handbook Antaki (2003):

2. FERRITIC Stainless Steel

Terbentuk ketika low alloy/carbon steel dipanaskan <735 ^oC (dibawah critical temperature)
Bentuk kristalnya adalah Body Centered Cubic (BCC) crystal
Campurannya berisi Fe & Cr dengan low carbon & nickel
Jenis SS yang mendekati tipe ini adalah 430 SS (11,2 sd 19 %Cr), 405, 409, 422 & 446
Ferritic SS bersifat mudah diregangkan (ductile), tidak mengeras (not hardenable) oleh pemanasan dan bersifat magnetik, weldability

Berdasarkan Schweitzer (2010)berikut kutipannya:

3. MARTENSITIC Stainless Steel & PRECIPITATION-HARDENED

Ditemukan oleh ilmuwan Jerman tahun 1890 “Adolf Martens”
Martensite adalah low carbon, tidak ada/sedikit Ni & Mo dengan jumlah paling sedikit dari SS yang beredar di pasaran
Bentuk kristalnya adalah Body Centered Tetragonal
Jenis SS yang mendekati tipe ini adalah 410 SS (komposisinya adalah Fe, 12% Cr & 0,12% C), 403, 410, 416 & 420
Sifat mertensite adalah sangat keras (great hardness), mudah patah/rapuh (brittle), dapat mengeras (hardenable) oleh panas, ketahanan tinggi terhadap keausan (wear), ketahanan korosi rendah, bersifat magnetik

Berdasarkan Schweitzer (2010)berikut kutipannya:

4. DUPLEX Stainless Steel (gabungan Ferritic & Austenitic)

Bersifat sangat kuat dan keras
Sangat baik ketahanan korosinya (corrosion resistance), mudah di las (weldability), ringan (light weight), bersifat magnetik, tahan terhadap korosi yang disebabkan tegangan (stress corrosion cracking)
Karakteristik Duplex SS yaitu high Cr content (20,1 - 25,4 %) & low Ni content (1,4 - 7 %)

5. CAST Stainless Steel

Beberapa hal penting yang di ilmu logam:

AMORPHOUS: tidak memiliki struktur kristal (non crystalline)
CARBON STEEL: steel yang dikombinasikan dengan jumlah carbon yang bervariasi atau bisa disebut dengan low alloy steel (besi baja dengan rendah unsur aditif)
COMPOSITE: material yang tersusun dari elemen yang berbeda
MILD/LOW STEEL: low alloy steel disebut juga carbon steel dengan maksimum 0,25 % carbon
QUENCHING: pemanasan logam diikuti pendinginan mendadak (suhu turun drastis)
ANNEALING: pemanasan logam diikuti pendinginan pelan-pelan (suhu turun bertahap) ---> bertujuan utk menghasilkan perubahan properties/struktur mikro sesuai yang diinginkan

Berdasarkan Schweitzer (2010)berikut kutipannya:

Nomenclatur dari Ferrous Alloy :

10xx ---> plain carbon steel

11xx ---> plain carbon steel (resulfurized for machinability)

15xx ---> Mn (10 sd 20 %)

40xx ---> Mo (0.2 sd 0.3 %)

43xx ---> Ni (1.65 sd 2 %), Cr (0.4 sd 0.9 %), Mo (0.2 sd 0.3 %)

dimana xx adalah %Wt dari C x 100

Contoh : 1060 steel artinya plain CS dengan % Wt C sebesar 0.6%

TABEL KOMPOSISI LOGAM

Tabel Perbandingan SS tipe Austenitic, Ferritiv dan Martensitic

Tabel Komposisi Logam SS

Tabel Komposisi Logam Carbon Steel

Tabel Komposisi Logam Alloy Steel

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2017). Macam - Macam Stainless Steel (SS), Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2016). Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[2] https://grilljunkieguy.com/stainless-steel-deeper-look/

[3] https://www.google.com.ar/patents/EP2550033A1?cl=en

[4] http://icfbogie.com/wp/steel-on-indian-railways/stainless-steel/

[5] http://www.outokumpu.com/en/products-properties/more-stainless/stainless-steel-types

/pages/default.aspx

[6] http://chemistry.about.com/cs/metalsandalloys/a/aa071201a.htm

[7] Engineering Handbook “Technical Information” by GL Huyet

[8] Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering by Smallman - Bishop

[9] Schweitzer, P.A. (2010). Handbook of Fundamentals of Corrosion Mechanisms, Causes, and Preventative Methods. CRC Press. London & New York

[10] Ahmad, Z. (2006). Handbook Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control. Elsevier

[11] Antaki, G.A. (2003). Piping and Pipeline Engineering. Design, Construction, Maintenance, Integrity, and Repair. Marcel Dekker, Inc. USA

ARTIKEL TERKAIT:

1. Macam - Macam Cara Pencegahan Korosi

2. Langkah Pengukuran dan Analisa dengan X-Ray Fluorescence (XRF)

3. Sel Elektrokimia : SEL ELEKTROLISIS (2 of 2)

Trending Topik

Macam - Macam Stainless Steel (SS)

Diposting oleh caesarvery On Tuesday, February 21, 2017

Related Posts:

1 comments: