martensitic stainless steel
DESCRIPTION
Martensitic ssTRANSCRIPT
Martensitic Stainless Steel
Abror A.
Dennis Edgard J.
Juliansyah Rizki Pratama
Nadella Salshabia
Overview• Martensitic Steel memiliki kandungan Chrome ( Cr ) sebesar 11% -
18% dan kadar Karbon ( C ) sebesar 0,08% - 2,0%. Martensitic grades mempunyai paduan Cr tanpa adanya Nikel kecuali untuk SS414
• Carbon yang tinggi pada jenis baja ini membuat baja jenis ini baik dalam hal merespon panas dan memberikan kekuatan mekanis yang baik, seperti kekerasannya.
• Memiliki struktur body centered tetragonal (BCT), dan bersifat ferromagnetic
• Martensitic Stainless Steel ini memberikan ketahan yang baik terhadap korosi .Tipe tipe baja Martensitic Stainless Steel ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan aplikasinya.
•Martensitic grades digunakan saat dibutuhkan kekuatan, kekerasan, dan wear resistance
Microstructure image of a martensitic stainless steel
Jenis Martensitic SS
400 Series Martensitic Chemical Properties
Type C Mn P S N Si Cr Ni Mb
410* 0.15 1.00 0.040 0.030 - 1.00 11.5 / 13.5 - -
410S 0.08 0.30/0.65
0.030 0.010 0.060 0.15/0.50
12.00 / 12.60 0.20/0.55 0.20/0.55
416 0.15 1.25 0.060 0.15 min
- 1.00 12.00 / 14.00 - -
420 0.15 min
1.00 0.040 0.030 - 1.00 12.00 / 14.00 - -
430 0.15 1.00 0.040 0.030 - 1.00 16.00 / 18.00 - -
440C 0.95/1.20
1.00 0.040 0.030 - 1.00 16.00 / 18.00 - 0.75
400 Series Martensitic Physical Properties
Type UNS Tensile
(ksi) min
Yield
(ksi) min
Elongati
on
min
Hardness
(Brinell)
max
Hardness
(Rockwel
l B) max
410* S41000 65 30 20% in 2" 217 95
410S S41008 60 30 22% in 2" 183 88
416 S41600 75 40 30-25% in
2"
- 82
420 S42000 95 60 30-25% in
2"
- 92
430 S43000 65 30 22% in 2" 183 88
440C S44004 - - - - -
AISI 410 •Soft Annealing:
Dipanaskan sampai 730-810, air cooling. Struktur ferritic dengan spherical carbides
•Hardening
Dipanaskan sampai 950-1000 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC
•Tempering
Temperatur 700—750
•Embrittlement
425-525, spesifik saat 475
AISI 410
• Forging
Hot forming temperatur 1100-850
• Machinability
Bagus saat annealed condition
• Corrosion Resistance
Tidak terlalu baik. Cocok digunakan saat kondisi kamar dan tidak korosif
• Welding
Cukup baik. Untuk mengurangi cracking dilakukan pre heating 177-204. Direkomendasikan menggunakan proses Post-weld annealed
AISI 431 • Soft Annealing:
Dipanaskan sampai 660-750, pendinginan lambat (in furnace). Max Brinnel Hardness 295
• Hardening
Dipanaskan sampai 980-1030 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC
• Embrittlement
425-525, spesifik saat 475
• Formability
Tingkat formability cukup tinggi dibandingkan dengan stainless steel yang lain
AISI 431• Forging
Hot forming temperature: 1100-800, slow cooling
• Machinability
Baik saat kondisi fully annealed
• Corrosion Resistance
Yang terbaik di kelas martensitic stainless steel
• Welding
Weldability baik. Untuk menghindari cracking, dilakukan proses pre-heating 2014-316. Setelah di air cooling, proses welding dilakukan pada temperatur 649
AISI 420• Soft Annealing:
Dipanaskan sampai 730-810, air cooling. Struktur ferritic dengan spherical carbides
• Hardening
Dipanaskan sampai 950-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC
• Tempering
Temperatur 650—750 , transformasi struktur dengan ferrite
AISI 420•Forging
Hot forming temperature: 1100-850,
•Machinability
Baik
•Corrosion Resistance
Resisten saat atmosfer pressure, dan asam lemah
•Welding
Weldability kurang baik. Untuk menghindari cracking, dilakukan proses pre-heating 149-2014dengan post weld tempering selama 2 jam
AISI 440High carbon martensit stainless steel dengan moderate corrosion resistance, good strength, dan kemampuan menjada kekuatan dan wear resistance
• Soft Annealing:Dipanaskan sampai 840-870, slow cooling• HardeningDipanaskan sampai 1000-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli. • TemperingTempering temperature 100-150, maximum hardness 56 HRC• MachinabilityKemampuan machinability yang terbaik saat annealed condition• Forging Hot forming temperature adalah 1100-900
AISI 416• Soft Annealing:
Dipanaskan sampai 745-825, air cooling. Struktur ferritic
• Hardening
Dipanaskan sampai 950-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli.
• Tempering
Temperatur 680—780 , struktur martensite
• Cold working
Paduan hanya menerima minor cold working. Deformasi yang besar menghasilkan cracking
• Forging
Hot forming temperature: 1100-850, air cooling
• Machinability
Sangat cepat dibandingkan free machining carbon steel. Kondisi terbaik saat material dipanaskan 95 dan dibentuk (cold drawn)
• Corrosion Resistance
Resisten saat atmosfer pressure, asam lemah, beberapa produk tambang, dan material organik
• Welding
Weldability tidak baik karena tingginya sulfur menyebabkan porositas
Kelebihan Martensitic Stainless Steel• Sifat-sifat yang diinginkan dapat diatur dengan menambahkan atau mengurangi kadar
karbonnya
• Karena kadar karbonnya yang cukup tinggi, maka sifat-sifat yang diinginkan seperti
kekerasan maupun ketangguhan dapat diatur dengan memanipulasi jumlah kadar karbonnya
• Memiliki tingkat formability yang cukup baik
• Meskipun memiliki tingkat kekerasan yang cukup tinggi, umumnya martensitic stainless steel
dapat dibentuk ataupun drawn dalam kondisi annealed.
• Memiliki kekerasan, kekuatan, dan ketahanan wear yang baik
• Adanya kadar karbon yang tinggi membuat kekerasan, kekuatan, dan ketahanan wear dari
martensitic stainless steel cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan stainless steel
lainnya
• Dalam beberapa aplikasinya, martensitic stainless steel yang mengandung kadar karbon
tinggi mampu mencapai tingkat kekerasan 60 HRC
Kekurangan Martensitic Stainless Steel
• Perlu adanya perlakuan lebih lanjut untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan
dari martensitic stainless steel
• Untuk bisa mencapai sifat-sifat yang diinginkan, umumnya martensitic stainless
steel perlu diberikan perlakuan-perlakuan tertentu, seperti heat treatment untuk
mendapatkan ketahanan korosi optimum, hardening treatment untuk
mendapatkan tingkat kekerasan optimum, dan sebagainya
• Memiliki ketahanan korosi yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan
austenitic atau ferritic stainless steel
• Pada beberapa jenis martensitic stainless steel seperti 410, karena kadar Cr yang
digunakan tidak terlalu tinggi (sekitar 12 %), menyebabkan ketahanan korosi yang
dimilikinya tidak terlalu tinggi dibandingkan stainless steel lainnya, dan cenderung akan
membentuk karat dalam waktu lama apabila dibiarkan pada udara terbuka
• Pada tipe 410, untuk mendapatkan kemampuan ketahanan korosi maksimumnya,
diperlukan adanya perlakuan pengerasan, tempering, dan polishing
Kekurangan Martensitic Stainless Steel• Sifat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh kadar karbon yang ada
• Karena kadar karbonnya yang cukup tinggi, heat treatment yang dilakukan akan sangat
memengaruhi strengthness dari stainless steel tersebut
• Diperlukan adanya proses heat treatment yang cermat disertai dengan penghitungan
kadar karbon yang ada agar sifat-sifat yang diinginkan dapat tercapai
• Diperlukan adanya kehati-hatian saat melakukan welding pada martensitic
stainless steel
• Dalam melakukan proses welding pada martensitic stainless steel yang diberikan proses
annealing, hardening dan tempering, diperlukan adanya kewaspadaan, dimana proses
welding yang dilakukan dapat memicu terjadinya pembentukan brittle martensite yang
menyebabkan adanya tegangan di area welding dan mendorong terjadinya cold cracking
• Martensitic stainless steel dengan kadar karbon tinggi juga memiliki kemungkinan cold
cracking karena adanya hardenability yang tinggi, dan diperlukan adanya pre-heating ke
260 0C selama welding dan pendingingan secara lambat serta post-weld annealing untuk
mencegah terjadinya crack selama proses
Aplikasi Martensitic SS
Beberapa contoh aplikasi dari martensitic ss:
• cutting utensils
• surgical and dental instruments
• fasteners, springs and ball bearings
• press plates
• steam and gas turbines
Type 410 Basic martensit grade, yang mengandung paduan terendah
dari tiga basic stainless steel (304, 430, dan 410). Cost
rendah, fungsinya luas, heat treatable stainless steel .
Digunakan dalam keadaan stress tinggi dan baik untuk
corrosion resistance ( udara, air, beberapa bahan kimia,
dan asam makanan )
Type 410S Mengandung karbon lebih rendah dari Jenis 410, menawarkan
peningkatan mampu las tapi hardenability lebih rendah. Jenis 410s
adalah baja kromium tahan korosi dan tahan panas dianjurkan
untuk aplikasi tahan korosi.
Type 414 Memiliki kandungan Nikel (Ni ) 2% untuk ketahanan korosi
ditingkatkan. Aplikasi yang umum termasuk mata air dan sendok
garpu.
Type 416 Mengandung Fosfor ( P ) dan Sulfur ( S ) untuk meningkatkan
machinability. Aplikasi yang umum termasuk bagian mesin sekrup.
Type 420 Mengandung kadaar Karbon ( C ) yang di tingkatkan untuk
meningkatkan sifat mekanik. Aplikasi yang umum termasuk
instrumen bedah.
Type 431 Mengandung Kromium ( Cr ) untuk ketahanan korosi yang lebih
besar dan sifat mekanik yang baik. Aplikasi yang umum termasuk
bagian kekuatan tinggi seperti katup dan pompa.
Type 440 Kadar kromium ( Cr ) dan karbon ( C ) di tingkatkan untuk
meningkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi. Aplikasi yang
umum termasuk instrumen.
Referensi• http://apac.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=199
• http://www.outokumpu.com/en/products-properties/more-stainless/stainless-steel-types/martensitic-and-precipitation-hardening/Pages/default.aspx
• http://www.pennstainless.com/stainless-grades/400-series-stainless/410-stainless-steel/
• http://www.interlloy.com.au/our-products/stainless-steel/410-martensitic-stainless-steel-bar/
• http://www.beststainless.com/410-stainless-steel-alloy.html
• http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=970
• http://www.aksteel.com/pdf/markets_products/stainless/martensitic/410_data_sheet.pdf
• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_overview.php
• http://www.georgesbasement.com/Microstructures/Unknowns/Iron-Based/Roll09-07-W10aAt500X.jpgSemua situs diakses pada hari Minggu, 4 Oktober 2015
• http://apac.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=199
• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_overview.php
• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_properties.php