STAINLESS STEEL

A. PENGERTIANBaja tahan karat merupakan baja paduan yang mengandung unsur Cr minimum 12 %. Baja tahan karat termasuk dalam baja paduan tinggi yang mempunyai sifat mampu bentuk yang baik, ketangguhan yang baik pada temperatur rendah maupun tinggi, mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik, juga mempunyai ketahanan mulur yang cukup besar pada temperatur tinggi. Baja tahan karat mempunyai sifat yang berbeda baik dengan baja karbon maupun dengan baja paduan rendah, hal ini sangat mempengaruhi sifat mampu lasnya. Jika dilihat dari sifat fisiknya, koefisien muai baja tahan karat kira-kira 1,5 kali dari baja lunak, dengan demikian dalam pengelasan baja tahan karat akan mengalami perubahan bentuk yang lebih besar.Karena sifatnya, maka baja ini banyak digunakan dalam reaktor atom, turbin, mesin jet, pesawat terbang, alat rumah tangga dan lain-lainnya.B. KLASIFIKASI STAINLESS STEEL1. 12-14% Kromium(Cr), dimana sifat mekanik bajanya sangat tergantung dari kandungan unsur karbon (C).

2. Baja dengan pengerasan lanjut, 10-12% Kromium(Cr), 0.12% Karbon (C) dengan sedikit tambahan unsur-unsur Mo, V, Nb, Ni dengan kekuatan tekanan mencapai 927 Mpa dipergunakan untuk bilah turbin gas.

3. Baja Kromium tinggi, 17%Cr, 2,5% Ni. Memiliki ketahanan korosi yang sangat tinggi. Dipergunakan untuk poros pompa, katup dan fitting yang bekerja pada tekanan dan temperatur tinggi tetapi tidak cocok untuk kondisi asam.

4. magnet tidak dapat menempel pada bahan stainless steelBaja tahan karat umumnya mengandung unsusr Chrom lebih dari 12%, dimana pada kondisi seperti itu baja akan bersifat pasif terhadap proses oksidasi. Baja tahan karat dapat dibedakan sesuai struktur mikronya yaitu: baja tahan panas martensit, baja tahan panas ferit dan baja tahan panas austenit.

Baja tahan karat martensit mengandung chrom 13% kuat leleh dan tariknya diperoleh dari proses pendinginan pada kondisi udara luar, sesuai untuk lingkungan korosif ringan, serta biasanya digunakan untuk saluran dan rumah rumah turbin.

Baja tahan karat ferit mengandung chrom 16%, sesuai untuk lingkungan korosif terutama terhadap bahan kimia asam nitrat, serta biasanya digunakan untuk komponen komponen dalam industri kimia.

Baja karat austenit mengandung chrom-nikel 18%, dimana sifat tahan karatnya didapat melalui pemanasan pada suhu 1000 - 11000 lalu didinginkan dengan direndam kedalam air, sesuai untuk lingkungan yang mengandung garam, serta biasanya digunakan untuk baling baling kapal.

Baja tahan panas biasanya dinamakan untuk baja yang tahan pada suhu 6500, dimana sifat itu didapat pada kodisi kadar chrom dan nikel yang cukup tinggi. Berbeda dengan baja tahan karat adalah umunya kandungan karbonnya lebih tinggi. Umumnya digunakan pada ketel uap, boiler, tungku dan lain lain.

Berdasarkan fasanya, baja tahan karat diklasifikasikan menjadi:

1. Baja tahan karat fertitk, 12 30 persen Kromium

2. Baja tahan karat austenitic, 17 25 persen Kromium, 8 20 persen Nikel

3. Baja tahan karat martensitik, 12 17 persen Kromium, 0,1 1,0 persen Karbon

4. Baja tahan karat duplex, 23 -30 persen Kromium, 2,5 7 persen Nikel dengan penambahan unsure Titanium dan Molibdenum.

5. Baja tahan karat pengerasan pengendapan, PH, precipitation hardening, mempunyai struktur martensit atau austenite dengan penambahan unsure Tembaga, Titanium, Alumunium, Molibdenum, Niobium, atau Nitrogen

1. Austenitic Stailess SteelAustenitic Stainless Steelmengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6% Nickel (gradestandar untuk 304), sampai ke grade Super Autenitic Stainless Steelseperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nickel lebih tinggi serta unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum(Mo), Titanium (Ti) atau Copper (Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadaptemperatur serta korosi. Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendahdisebabkan unsur Nickel membuat Stainless Steeltidak menjadi rapuh pada temperaturrendah.2. Ferritic Stainless SteelKadar Chrom bervariasi antara 10,5 18 % seperti grade 430 dan 409. Ketahanan korositidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di fabrikasi / machining. Tetapi kekuranganini telah diperbaiki pada grade 434 dan 444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.3. Martensitic Stainless SteelStainless Steeljenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal grade 410 dan 416. Grade431 memiliki Chrom sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki Nickel 2%.Grade Stainless Steellain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile strength tertinggi dibanding Stainless Steellainnya. Kelebihan dari grade ini, jikadibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.4. Duplex Stainless SteelDuplex Stainless Steelseperti 2304 dan 2205 (dua angka pertama menyatakan persentase Chrom dan dua angka terakhir menyatakan persentase Nickel) memiliki bentukmikrostruktur campuran austenitic dan Ferritic. Duplex ferritic-austenitic memilikikombinasi sifat tahan korosi dan temperatur relatif tinggi atau secara khusus tahanterhadap Stress Corrosion Cracking. Meskipun kemampuan Stress Corrosion Cracking-nya tidak sebaik ferritic Stainless Steeltetapi ketangguhannya jauh lebih baik (superior)dibanding ferritic Stainless Steel dan lebih buruk dibanding Austenitic Stainless Steel.Sementara kekuatannya lebih baik dibanding Austenitic Stainless Steel(yang diannealing) kira-kira 2 kali lipat. Sebagai tambahan, Duplex Stainless SteelKetahanan korosinya sedikit lebih baik dibanding 304 dan 316 tetapi ketahanan terhadap pittingcoorrosion jauh lebih baik (superior) dubanding 316. Ketangguhannya Duplex StainlessSteelakan menurun pada temperatur dibawah 50 oC dan diatas 300 oC5. Precipitation Stainless SteelPrecipitation hardening Stainless Steeladalah Stainless Steelyang keras dan kuat akibatdari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro logam. Sehinggagerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat materialStainless Steel.Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga (Cu), Titanium (Ti),Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya terjadi pada saat dilakukanpengerjaan dingin (cold work).C. UNSUR-UNSUR BAJA TAHAN KARATBaja tahan karat dalam membentuk mechanical propertis nya dipengaruhi oleh beberapa unsur, seperti:Karbon (C)Karbon merupakan unsur pengeras utama dalam baja, pada baja tahan karat karbon berfungsi untuk memperluas gamma loop, juga sebagai pembentuk karbida yang berikatan dengan Fe dan Cr. Karbon juga berpengaruh meningkatkan ketahanan korosi intergranular. Pada baja tahan karat austenitik sebagai unsur untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan.Silikon (Si)Silikon pada baja tahan karat berpengaruh untuk meningkatkkan ketahanan oksidasi pada temperatur tinggi, dan meningkatkan elastisitas. Keberadaan Si pada baja tahan karat maksimum 1,5 %.Mangan (Mn)Mangan dalam baja tahan karat mencegah terjadinya retak panas yang diakibatkan oleh terbentuknya sulfida besi (FeS). Mangan juga mempengaruhi kestabilan austenit dan ferit, dimana pada temperatur rendah mangan akan menjadi penstabil austenit dan ferit.Nikel (Ni)Nikel adalah unsur penstabil austenit. Penambahan unsur Ni kedalam paduan Fe-Cr akan memperluas daerah gamma, sehingga daerah ferit akan mengecil.[5] Pada temperatur austenisasi rendah mendorong terjadinya penghalusan butir dan dapat meningkatkan ketangguhan bila dipadu dengan krom. Krom (Cr)Semua baja tahan karat mengandung Cr yang berfungsi sebagai unsur penstabil ferit. pada diagram kesetimbangan Fe-Cr terlihat bahwa kandungan krom diatas 12% memperlihatkan ferit dapat langsung mengendap dari fasa cair membentuk delta-ferit. Semakin tinggi kandungan Cr daerah austenit yang terbentuk akan semakin menyempit, sehingga daerah ferit menjadi lebih luas.

Kandungan krom diatas 10,5% akan membentuk lapisan pasif krom (Cr2O3) yang dapat mengikat oksigen sehingga meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi pada temperatur tinggi. Krom juga merupakan unsur pembentuk karbida yang dapat berikatan dengan besi, karbon dan dengan unsur lainnya.Molibdenum (Mo)Molibdenum pada baja tahan karat berfungsi untuk meningkatkan kekuatan dan sebagai pembentuk fasa kedua dalam baja tahan karat feritik dan austenitik. Dalam baja tahan karat martensitik, molibdenum dapat meningkatkan kekerasan dan pada temperatur tempering yang tinggi akan membentuk endapan karbida.D. PERTIMBANGAN PEMILIHAN BAJA TAHAN KARAT DALAM INDUSTRIPertimbangan pemilihan baja tahan karat (stainless steel) sebagai pilihan pertama dan utama di aplikasi industri makanan dan minuman sebagai berikut :1.Kontaminasi kimia baja tahan karat relatif rendah terhadap makananBaja tahan karat mempunyai ketahanan yang cukup untuk berbagai aplikasi pembuatan makanan terhadap pencemaran elemen material terhadap makanan. Melalui pemilihan grade stainless steel yang tepat, hampir tidak ada kontaminasi logam yang berarti ke produk olahan makanan, perubahan rasa, dan warna makanan.2.Mampu dibersihkan dan tahan terhadap bakteriPadahigh grade stainless steel , permukaan yang halus dari materi memberikan dampak positif mudah dibersihkan dari kontaminasi luar. Sifat keras dan ketahanan impak baja tahan karat juga memberikan dampak positif saat proses pembersihan komponen dilakukan. Ketahanan terhadap korosi yang tinggi memudahkan kita dapat menggunakan larutan pembersih dan disinfektant tergolong korosif.Kemampuan baja tahan karat untuk dibersihkan telah diteliti oleh lembaga riset dan akademi. Salah satunya adalah kesimpulan bahwa kemampuan untuk dibersihkan baja tahan karat lebih rendah terhadap gelas atau keramik, namun lebih tinggi dibandingkan aluminium dan plastik. Penelitian lainnya menyebutkan bahwa stainless steel dapat menahan pertumbuhan bakteri 10 kali lipat daripada komponen semacam bak (sink) yang terbuat dari enamel baja, plastik polikarbonat dan komposite mineral-resin setelah dilakukan simulasi standardized wear, kontaminasi dan perlakuan spray wash. Lebih jauh lagi, baja tahan karat mempunyai ketahanan abrasi cukup tinggi dan impak sehingga cukup mempunyai karakter `higienik` saat waktu pemakaian.Pemilihan produk pembersih dan disinfektan untuk diaplikasikan pada baja tahan karat tergantung dari jenis kontaminan. Beberapa produk yang mengandung klor, iod atau asam parasetik membutuhkan perhatian khusus. Ini dikarenakan kandungan ini menyebabkan korosi celah (crevice Corrosion) jika larutan bekas pembersih masih menempel di tempat tersembunyi seperti celah,lekuk atau juga seals. Kandungan chlrorine juga akan menyebabkan korosi retak tegang jika terjadi pada komponen yang kena beban konstan dari luar melalui lingkungan suhu yang cukup tinggi.3. Sifat mekanik yang cukup baik secara keseluruhanKekuatan, ketahanan dan ketahanan abrasi yang tinggi pada baja tahan karat austenitik memberikan nilai positif dalam penggunaan untuk aplikasi di industri makanan dan minuman.E. APLIKASI BAJA TAHAN KARAT Baja tahan karat feritik

unsur paduan utama; Fe, Cr

struktur mikro terdiri fasa ferit (bcc)

non heat treatable (tidak mampu diperlakukan panas) dapat diperkeras dan diperkuat dengan cold working bersifat magnetic

Aplikasi :

cetakan gelas, valve pada suhutinggi, garpu, ruang pembakar Baja tahan karat austenitik

unsur paduan utama; Fe, Cr, Ni ( Cr>16%, Ni >3,5%, ada Mn)

struktur mikro terdiri fasa austenit

non heat treatable (tidak mampu diperlakukanpanas)

dapat diperkeras dan diperkuat dengan coldworking

tidak bersifat magnetik

ketahanan korosinya paling baik

paling banyak diproduksi

Aplikasi :

bejana cryogenic, peralatan prosesindustri makanan dan kimia

Baja tahan karat martensitik

unsur paduan utama; Fe, Cr

struktur mikro terdiri fasa martensit

dapat diperkeras dan diperkuat dengan perlakuan panas bersifat magnetic

Aplikasi :

bearing, surgical tools

Baja tahan karat duplex

disebut juga precipitation hardenablestainless steel unsur paduan utama; Fe, Cr, Ni, Al, Mn

struktur mikro terdiri fasa campuran (ferit+ martensit atau ferit + austenit)

bertambah keras karena terjaditransformasi fasa dari austenit menjadifasa kedua

Aplikasi :

baja pegas, bejana tekan1.Industri SusuDi Industri susu, penggunaan komponen yang terbuat dari baja tahan karat sangat dominan di segala proses produksi.

Setelah susu dikirim dari peternakan, alat pengiriman susu seperti jalur pipa digunakan untuk menyalurkan susu ke tangki penyimpan dingin, umumnya menggunakan tipe 304. Di dalam tangki penyimpanan selalu menggunakan tipe 304, tapi dinding luar (proses cladding) menggunakan tipe 430 ferritic grades. Untuk proses pengumpulan susu dari peternakan, tangki baja tahan karat digunakan.Semua komponen tersebut juga termasuk jalur pipa, sistem pendingin, pompa, peralatan pembersih, dan lain-lain.

Pada plant proses produksi susu, semua komponen terbuat dari baja tahan karat seperti Tangki-tangki penyimpanan, pasteurizing plate heat exchanger, perpipaan, pompa, sistem pembersih, dan lain-lain. Tipe 304 umumnya digunakan dalam komponen-komponen tersebut, namun kadang-kadang tipe 316 digunakan untuk heat exchanger plate untuk mencegah resiko terhadap korosi retak tegang saat komponen dibersihkan dengan larutan disinfektan.

Komponen untuk pembuatan margarine juga dibuat dari tipe 304, namun tipe 316 juga dipilih untuk komponen dalam proses penggaraman keju karena cukup tahan terhadap korosi terhadap lingkungan kloride (garam)

2.Industri air mineral, minuman berkarbonasi (Soda) dan jus buahBaja tahan karat merupakan pilihan pertama dan utama dari komponen di industri-industri ini.Peralatan yang umumnya digunakan yaitu proses `collection dan treatment` air mineral dan juga minuman bersoda.Berdasarkan tipe air dan suhu di industri minuman bersoda, tipe 304 dan tipe 316 digunakan.Pada industri minuman jus buah, digunakan tipe 316 (rekomendasi penulis) untuk mencegah kontaminasi besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang akan mengubah rasa dan menurunkan nilai vitamn.3. Industri pengolahan buah dan sayuranUmumnya secara umum, menggunakan komponen dari tipe 304 dari semua proses produksi. Kecuali pada proses yang membutuhkan panas yang cukup tinggi, tipe 316 pilihannya sebagai contoh pada produksi olahan tomat, evaporators dibuat dari material tipe 316.4. Industri pengolahan dagingUmumnya menggunakan baja tahan karat untuk semua komponen produksi seperti pemotongan, persiapan dan handling daging. Ini dikarenakan mudah dibersihkan dan higienis. Tipe 304 umumnya digunakan untuk semua aplikasi seperti ban berjalan (conveyors), mesin pemotong dan lain-lain. Untuk penampungan dan pengolahan hasil buang seperti DARAH hewan lebih baik digunakan tipe 316. Jika ada proses penggaraman daging, gunakan tipe 316 bukan 304 (rekomendasi penulis).5. Industri yang lainnyaPenggunaan baja tahan karat untuk industri lainnya seperti konveksi, coklat dan biskuit, Industri kue (bakery), pengalengan ikan dan sebagainya.