Penjelasan Nilai Baja Tahan Karat: 304 vs 316 vs 430 vs 2205

Apa yang sebenarnya ditunjukkan oleh kualitas baja tahan karat kepada Anda

“Kelas” stainless adalah resep standar dan jendela properti (pemrosesan struktur mikro kimia) yang memprediksi perilaku korosi, kekuatan, sifat mampu bentuk, kemampuan las, magnetisme, dan biaya.

Pada tingkat yang paling sederhana, baja tahan karat tahan terhadap karat karena mengandung cukup kromium untuk membentuk lapisan oksida pasif tipis yang dapat pulih sendiri. Dalam sebagian besar standar, stainless didefinisikan sebagai ≥10,5% kromium secara massal. Lebih banyak kromium umumnya meningkatkan ketahanan oksidasi; penambahan seperti molibdenum dan nitrogen meningkatkan ketahanan terhadap lubang klorida; nikel menstabilkan austenit dan meningkatkan ketangguhan dan sifat mampu bentuk.

Namun, “tahan karat” bukanlah “tahan noda”. Klorida (garam), celah-celah, genangan air, suhu tinggi, atau penyelesaian akhir yang buruk dapat merusak kepasifan dan menyebabkan lubang, korosi celah, noda teh, retak korosi akibat tekanan, atau korosi antar butir. Memilih grade yang tepat adalah tentang mencocokkan paduan dengan realitas pemaparan dan fabrikasi.

Cara kerja nama kelas (AISI, UNS, EN 1.xxxx)

Label kelas berbeda-beda di setiap wilayah, namun memetakan ke definisi material dasar yang sama. Anda biasanya akan melihat:

• AISI/ASTM 3 digit (misalnya, 304, 316, 430): singkatan yang banyak digunakan untuk keluarga biasa.
• UNS (misalnya, S30400, S31603): kode jelas yang digunakan di seluruh standar; “03” sering kali menunjukkan karbon rendah (misalnya, 316L = S31603).
• EN (misalnya, 1,4301 untuk 304, 1,4404 untuk 316L): umum di Eropa.

Mengapa nilai “L”, “H”, dan stabil itu penting

Rendah karbon (“L”) grade (304L, 316L) mengurangi risiko sensitisasi (pembentukan kromium karbida pada batas butir) setelah pengelasan atau paparan suhu tinggi, yang membantu mencegah korosi antar butir di banyak lingkungan layanan.

Karbon tinggi (“H”) grade (misalnya, 304H) mendukung kekuatan suhu tinggi (creep) yang lebih baik namun dapat meningkatkan risiko sensitisasi jika tidak dikelola.

Stabil grade (321 dengan Ti, 347 dengan Nb) dirancang untuk tahan terhadap sensitisasi selama servis suhu tinggi atau pengelasan dimana bahan kimia “L” saja mungkin tidak cukup.

Keluarga tahan karat yang sebenarnya dapat Anda pilih

Sebagian besar keputusan pemilihan baja tahan karat sebenarnya merupakan keputusan struktur mikro. Setiap keluarga memiliki trade-off yang berbeda:

Austenitik (seri 300: 304, 316)

• Sifat mampu bentuk dan ketangguhan yang luar biasa (bahkan pada suhu rendah).
• Umumnya non-magnetik dalam kondisi anil (dapat menjadi sedikit magnetis setelah pengerjaan dingin).
• Rentan terhadap korosi lubang/celah klorida dan retak korosi tegangan klorida dalam kondisi panas dan asin.

Feritik (400 seri seperti 430)

• Magnetik, biasanya berbiaya lebih rendah (sedikit/tanpa nikel).
• Ketahanan yang baik terhadap korosi dan oksidasi atmosfer; resistensi klorida terbatas dibandingkan 316 dan banyak nilai dupleks.
• Seringkali kurang dapat dibentuk dibandingkan 304; kemampuan las bisa lebih terbatas untuk bagian yang tebal.

Martensit (410, 420)

• Dapat diberi perlakuan panas untuk kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi.
• Magnetik; biasanya ketahanan korosi lebih rendah dari 304/316.
• Digunakan untuk peralatan makan, poros, bagian katup, dan komponen aus ketika kekerasan penting.

Dupleks (2205 dan seterusnya)

• Struktur ferit austenit campuran: kekuatan tinggi dan peningkatan ketahanan klorida.
• Seringkali sekitar 2× kekuatan luluh 304/316 dalam kondisi tipikal, memungkinkan bagian yang lebih tipis.
• Pengelasan memerlukan masukan panas dan kontrol pengisi yang lebih ketat untuk menjaga keseimbangan fasa dan kinerja korosi.

Pengerasan presipitasi (17-4PH)

• Kekuatan tinggi melalui perlakuan panas penuaan; umum pada komponen dirgantara/industri.
• Ketahanan korosi seringkali antara 304 dan 316 tergantung pada kondisi dan lingkungan.

304 vs 316 bukanlah pertanyaan sebenarnya: fokus pada klorida dan celah

Pendekatan pemilihan bahan tahan karat yang praktis dimulai dengan pemicu kegagalan yang paling umum: paparan klorida, celah/stagnasi, suhu, dan kondisi permukaan. Tingkat yang “benar” dapat berubah jika Anda memiliki celah yang sempit, biofouling, pembasahan yang terputus-putus, atau hasil akhir yang kasar.

Gunakan PREN untuk membandingkan ketahanan pitting (cepat, tidak sempurna)

Metrik penyaringan yang umum adalah Pitting Resistance Equivalent Number (PREN):

PREN ≈ %Cr 3,3×%Mo 16×%N

Nilai rata-rata PREN (nilai pastinya bergantung pada rentang standar spesifik dan kimia panas):

PREN adalah alat perbandingan, bukan jaminan. Performa sebenarnya sangat bergantung pada suhu, ketersediaan oksigen, celah, endapan, kualitas las, dan penyelesaian permukaan. Namun, bagi banyak pembeli, kesimpulan utamanya adalah: 316 merupakan peningkatan yang berarti dari 304 pada klorida, dan 2205 merupakan perubahan langkah lagi .

Contoh pengecekan realitas secara cepat

Jika Anda menentukan pengencang, pegangan tangan, atau braket di dekat pantai atau di sekitar kolam, 304 sering kali menimbulkan noda atau lubang teh di mana endapan garam berada dan tetap basah. Beralih ke 316 biasanya meningkatkan penampilan karena molibdenum meningkatkan ketahanan terhadap serangan lokal. Jika komponen memiliki celah yang sempit (sambungan lap, gasket, akar ulir) atau terdapat klorida hangat, dupleks 2205 dapat menjadi pilihan yang lebih kuat meskipun biaya materialnya lebih tinggi.

Nilai umum dijelaskan dengan aturan praktis “pilih ketika…”

Jika Anda hanya mengingat satu aturan: klorida celah kehangatan adalah tempat “stainless standar” gagal terlebih dahulu. Itulah sebabnya banyak peningkatan di dunia nyata mencapai 304 → 316L → 2205 (atau lebih tinggi) seiring dengan meningkatnya kadar garam.

Perbedaan sifat mekanik yang mengubah desain

Nilainya tidak hanya berbeda dalam ketahanan terhadap korosi. Kekuatan dan kekakuan mempengaruhi ketebalan, berat, dan distorsi. Contoh kekuatan luluh pada suhu ruangan (urutan besarnya; bentuk dan kondisi produk penting):

• 304/316 anil: sekitar 200–250 MPa hasil (banyak daftar spesifikasi minimum mendekati 205–215 MPa).
• Dupleks 2205: umumnya ada 450 MPa hasil minimum, memungkinkan bagian yang lebih tipis untuk beban yang sama.
• 17-4PH (usia): bisa melebihi 900–1100 MPa hasil tergantung pada kondisi perlakuan panas.

Implikasi praktis: jika Anda mendesain braket, rangka, atau bagian yang mengandung tekanan, dupleks dapat mengurangi ketebalan, waktu pengelasan, dan defleksi. Hal ini dapat mengimbangi biaya paduan per pon yang lebih tinggi—asalkan Anda dapat membuatnya dengan benar.

Kejutan magnetisme dan kerja dingin

Nilai feritik dan martensit bersifat magnetis. Nilai austenitik biasanya non-magnetik dalam bentuk anil, tetapi kerja dingin (membungkuk, menggulung, membentuk) dapat menyebabkan magnet parsial. Jika sifat magnet merupakan persyaratan yang ketat (misalnya interaksi sensor), tentukan respons magnetik yang dapat diterima daripada berasumsi “304 bersifat non-magnetik”.

Pengelasan dan fabrikasi: dimana nilai bagus gagal dalam praktiknya

Banyak masalah korosi baja tahan karat disebabkan oleh fabrikasi, bukan pada tingkat dasar. Nilai yang sama dapat memiliki kinerja yang sangat berbeda tergantung pada prosedur pengelasan, penghilangan warna panas, penyelesaian permukaan, dan desain celah.

Gunakan kontrol fabrikasi ini sebagai daftar periksa

• Pilih nilai “L”. untuk fabrikasi yang dilas kecuali Anda mempunyai alasan untuk tidak melakukannya (membantu mengurangi risiko sensitisasi).
• Hapus warna panas (pengawetan/pasivasi) dalam layanan kritis korosi; warna panas bisa menjadi titik lemah untuk pitting.
• Hindari kontaminasi besi dari peralatan baja karbon; besi bebas dapat berkarat dan menodai permukaan tahan karat.
• Rancang celah (lasan kontinu, sambungan tertutup, jalur pembuangan) di mana klorida atau bahan kimia pembersih dapat mengendap.
• Untuk dupleks (2205), kontrol masukan panas dan suhu interpass; kontrol yang buruk dapat mengurangi ketahanan dan ketangguhan korosi.

Contoh sederhana: mengapa penyelesaian itu penting

Permukaan yang kasar dan tergores menahan endapan garam dan mendorong serangan lokal. Jika penampilan dan kinerja pencucian penting, tentukan penyelesaian dan cara pembersihan—bukan hanya tingkatannya. Dalam banyak kasus arsitektural, meningkatkan hasil akhir (dan menghilangkan celah) dapat mengungguli lompatan kemiringan yang dilakukan tanpa perubahan desain.

Paparan panas dan bahan kimia: pilih nilai “spesialis” yang tepat

Jika paparan utama Anda adalah suhu tinggi (risiko oksidasi, kerak, sensitisasi) atau bahan kimia tertentu (asam, pembersih yang mengandung klor), kerangka umum 304/316 mungkin salah.

Saat panas menjadi pendorong utama

• Untuk suhu tinggi yang berkelanjutan dengan melibatkan pengelasan, pertimbangkan nilai stabil seperti 321/347 (resistensi sensitisasi dalam pelayanan).
• Untuk ketahanan oksidasi suhu sangat tinggi, kadar Cr/Ni tinggi seperti 310 sering digunakan.
• Hindari asumsi bahwa 316 “selalu lebih baik dari 304” pada suhu; pemilihan tergantung pada pertimbangan oksidasi, kekuatan, dan sensitisasi.

Ketika bahan kimia menjadi pendorong utama

Kompatibilitas bahan kimia terlalu luas untuk satu meja, namun Anda dapat menggunakan alur kerja yang aman: menentukan konsentrasi, suhu, aerasi, dan kontaminan; kemudian konsultasikan data ketahanan bahan kimia dan tentukan nilai yang didukung pengujian. Sebagai catatan praktis, pembersih dan pemutih yang mengandung klorida sering kali merupakan pembunuh karat dalam layanan makanan dan pemeliharaan gedung; dalam kasus tersebut, kontrol proses dan pembilasan bisa sama pentingnya dengan paduannya.

Matriks pemilihan nilai praktis (lingkungan → daftar pendek)

Gunakan ini sebagai titik awal untuk membangun spesifikasi Anda. Selalu validasi berdasarkan tingkat klorida, suhu, bahan kimia pembersih, dan tingkat keparahan celah yang tepat.

Prinsip pengambilan keputusan: jika Anda tidak dapat menghilangkan celah atau endapan dan terdapat klorida, tingkatkan kelasnya dan tingkatkan detailnya —hanya melakukan satu hal berarti banyak proyek gagal.

Pemeriksaan pengadaan: hindari substitusi “setara” yang menjadi bumerang

Pergantian terjadi karena stainless sering kali dibeli dengan kualitas steno saja. Untuk mengendalikan risiko, sertakan pemeriksaan berikut dalam spesifikasi atau catatan PO Anda:

1. Nyatakan sebutan lengkapnya (misalnya, 316L / UNS S31603 / EN 1.4404) untuk mengurangi ambiguitas.
2. Tentukan bentuk dan kondisi produk (lembaran, pelat, batangan, tabung; anil, pengerjaan dingin, umur) karena sifat-sifatnya sangat bervariasi.
3. Sebutkan persyaratan penyelesaian permukaan jika penampilan korosi penting (kekasaran dan metode penyelesaian mempengaruhi retensi endapan).
4. Untuk pengelasan, tentukan tingkat L atau tingkat stabil, ekspektasi pembersihan pasca pengelasan, dan kriteria penerimaan warna panas.
5. Jika layanan klorida sangat penting, pertimbangkan untuk mewajibkan kontrol kimia minimum terkait PREN (atau daftar kadar yang disetujui) daripada “304 atau setara.”

Kesalahan umum yang mahal adalah menerima “setara” paduan rendah untuk komponen kosmetik luar ruangan. Penghematan biaya awal sering kali hilang begitu pewarnaan menyebabkan pekerjaan pembersihan, pengerjaan ulang, atau penggantian.

Kesimpulan cepat: cara paling sederhana untuk memilih dengan percaya diri

Untuk mengubah “penjelasan nilai baja tahan karat” menjadi pilihan yang meyakinkan, lakukan ini secara berurutan:

• Tentukan paparan: klorida (garam), suhu, siklus basah/kering, dan apakah endapan akan bertahan.
• Identifikasi celah-celah: benang, sambungan pangkuan, gasket, zona under-deposit, kantong stagnan.
• Pilih tingkat korosi: 304 (jinak) → 316L (klorida sedang) → 2205 (klorida hangat/celah) → paduan yang lebih tinggi untuk air laut/air garam panas.
• Kontrol fabrikasi kunci: Tingkat L untuk pengelasan, menghilangkan warna panas, menghindari kontaminasi besi, menentukan hasil akhir.
• Jika kekuatan menentukan ketebalan, pertimbangkan tingkat dupleks atau PH—tetapi tentukan kondisinya dan verifikasi kebutuhan korosi.

Intinya: pemilihan kelas tahan karat bukan tentang memilih paduan yang “terbaik”—tetapi tentang memilih paduan yang sesuai dengan tingkat keparahan klorida, risiko celah, suhu, dan kualitas fabrikasi Anda.