Monday, February 20, 2017

Macam - Macam Stainless Steel (SS)

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 :
  • Chromium (Cr) dan Carbon (C) ---> utk menambah ketahanan terhadap suhu tinggi (800 – 1150 oC), menghambat terjadinya retakan logam (creep), meningkatkan kekuatan dan kekerasan, menambah corrosion resistance
  • 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
  • Molybdenum (Mo) ---> utk memperbaiki ketahanan korosi (corrosion resistance) di larutan asam dan lingkungan air laut, menambah ketahanan dari keausan logam (wear resistance), menambah kekuatan & kekerasan logam khususnya untuk temperatur tinggi
  • Silicon (Si) & Alumunium (Al) ---> utk memperbaiki ketahan terhadap oksidasi
  • Nitrogen (N2) ---> utk membantu meningkatkan kekuatan logam (strength) & meningkatkan ketahanan korosi
  • Sulphur (S) ---> utk meningkatkan kualitas komponen mesin shg performa mesin menjadi lebih baik (machinability)
  • Manganese (Mn) --->  mencegah oksidasi steel, menambah kekerasan
  • Phosporus (P) ---> menambah stregth & corrosion resistance (jarang digunakan di CS)
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 dibiarkan meregang akan membagi permukaan logam menjadi beberapa bagian
  • FATIGUE (lelah) : logam yang berputar dengan rotasi yang sama terus – menerus menyebabkan kelelahan logam
  • STRESS (tegangan mekanis) : beban dibagi luas penampang bahan
  • STRAIN (keregangan) : pertambahan panjang dibagi panjang awal
  • BRITTLE / EMBRITTLEMENT (getas / rapuh)
  • RUPTURE (pecah)
  • PITTING (lubang dengan lebar kecil namun dalam)
  • CREVICE (celah antara sambungan atau las - lasan)
  • TENSILE STRENGTH (kekuatan tarik) : tegangan max yang bisa ditahan ketika diregangkan
Berdasarkan “Struktur Mikro atau Bentuk Kristalnya “ ada 5 tipe SS yaitu :
1. AUSTENITIC Stainless Steel
  • Terbentuk ketika carbon steel dipanaskan > 735 oC ( 1300 sd 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 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
2. FERRITIC Stainless Steel
  • Terbentuk ketika 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
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
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
  • COMPOSITE : material yang tersusun dari elemen yag berbeda
  • MILD STEEL : 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
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 SS
Tabel Komposisi Logam Carbon Steel 
Tabel Komposisi Logam Alloy Steel 

Referensi :
[1] https://grilljunkieguy.com/stainless-steel-deeper-look/
[2] https://www.google.com.ar/patents/EP2550033A1?cl=en
[3] http://icfbogie.com/wp/steel-on-indian-railways/stainless-steel/
[4] http://www.outokumpu.com/en/products-properties/more-stainless/stainless-steel-types
/pages/default.aspx
[5] http://chemistry.about.com/cs/metalsandalloys/a/aa071201a.htm
[6] Engineering Handbook “Technical Information” by GL Huyet
[7] Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering by Smallman - Bishop
[8] http://www.mah.se/upload/_upload/steel%20and%20cast%20iron.pdf 

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)

2 comments:

  1. Ingin data artikel pdf,kirim email admin : ye_feriyanto@yahoo.com

    ReplyDelete
  2. Bermanfaat sekali informasinya. Terima kasih

    ReplyDelete