Sifat perlakuan panas dan karakteristik kinerja baja tahan karat Feritik dan Martensit
3. Baja tahan karat feritik
Baja tahan karat feritik memiliki unsur utama kromium, dengan kandungan Cr 12% hingga 30%. Baja jenis ini memiliki struktur-fasa tunggal, tidak ada transisi fasa, dan sifat magnet yang kuat. Kelas baja umumnya adalah 430. Baja tahan karat tipe 409 yang lebih murah dikembangkan oleh Amerika Serikat pada tahun 1960-an untuk mengurangi biaya baja tahan karat. Ini banyak digunakan pada knalpot dan pipa saluran pembuangan untuk mobil dan sepeda motor, dan juga dalam kategori baja tahan karat feritik.
Baja jenis ini memiliki kekuatan yang rendah dan, seperti baja austenitik, tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas. Selain itu, pertumbuhan butir akibat perlakuan panas lebih cepat dibandingkan baja austenitik dan ukuran butirnya lebih besar. Oleh karena itu, untuk menghindari pertumbuhan butir dan transformasi fase austenit selama perlakuan panas, suhu tidak boleh terlalu tinggi. Umumnya, suhu maksimum perlakuan panas tidak melebihi 850 derajat. Tabel 4 menunjukkan kisaran suhu baja tahan karat feritik.
Tabel 4: Kisaran suhu baja tahan karat feritik
Saat baja tahan karat feritik sedang diproses, waktu tunggu harus dijaga pada suhu 370 hingga 550 derajat , terutama baja tahan karat feritik dengan kromium tinggi. Jika material disimpan pada kisaran suhu 370 hingga 550 derajat dalam waktu lama, mudah terjadi patah 475 derajat, yaitu kekerasan meningkat, perpanjangan menurun secara signifikan, atau menjadi nol, dan ketahanan korosi material juga menurun. Eksperimen menunjukkan bahwa setelah baja 27Cr dipanaskan pada suhu 475 derajat selama 100 jam, kekuatan tarik material pada suhu kamar meningkat sebesar 50%, kekuatan luluh meningkat sebesar 150%, dan perpanjangan menjadi nol. Selain itu, kinerja pengelasan baja ini kurang baik (butir-butir di zona yang terkena panas las sangat mengesankan dan rapuh).
4. Baja tahan karat martensit
Karakteristik baja tahan karat martensit sangat berbeda dengan dua jenis baja tahan karat pertama. Baja tahan karat jenis ini memiliki titik transformasi fasa yang berbeda dan dapat dikeraskan dengan cara quenching. Selain itu, karena kandungan kromiumnya yang tinggi dan ketangguhannya yang baik, kekuatan dan ketangguhannya dapat disesuaikan dalam rentang yang luas selama proses temper. Oleh karena itu, baja tahan karat martensit dapat digunakan sebagai baja struktural dan baja perkakas.
Ketika baja tahan karat martensit digunakan sebagai baja perkakas, baja tersebut berada dalam kondisi pendinginan. Untuk quenching, temperatur harus dinaikkan diatas titik kritis agar karbida dapat diubah menjadi austenit. Ketika suhu dinaikkan untuk melelehkan karbida, laju difusi karbon melambat. Untuk mendapatkan struktur austenit yang seragam, suhu pemanasan biasanya 50 derajat lebih tinggi dari suhu kritis, dan waktu penahanan tertentu diperlukan agar karbida dapat meleleh secara sempurna dan merata. Tentu saja pemanasan yang terlalu lama atau suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan pembentukan martensit yang tidak merata dan meningkatkan struktur sisa austenit, sehingga menimbulkan tegangan internal pada material akibat perbedaan muai. Baja martensit merupakan salah satu jenis baja yang sensitif terhadap retak termal. Ia memiliki perpindahan panas yang rendah pada suhu rendah dan sangat rentan retak bila dipanaskan dengan cepat. Oleh karena itu, bila menggunakan bahan dengan bagian yang besar, sebaiknya dipanaskan terlebih dahulu lalu didinginkan dengan cepat. Tabel 5 menunjukkan suhu temper baja tahan karat martensit.
Tabel 5: Suhu temper baja tahan karat martensit
Bila digunakan sebagai baja struktural, tempering (quenching dan annealing) harus dilakukan sesuai dengan quenching. Baja tahan karat martensit memiliki sifat rapuh, dan suhunya tidak boleh lebih rendah dari 580 derajat. Saat pendinginan dari suhu temper, pendinginan oli sering digunakan untuk menghindari panas yang rapuh; Perlu dicatat bahwa baja tahan karat martensit harus dianil segera setelah pendinginan.
5. Pelapukan-pengerasan baja tahan karat
Meskipun baja tahan karat austenitik, feritik, dan martensitik banyak digunakan, namun masih terdapat beberapa kesulitan dalam digunakan sebagai baja struktural. Baja tahan karat austenitik memiliki kekuatan luluh yang rendah hanya sekitar 200N/mm2, dan belum cocok untuk digunakan sebagai baja struktural. Meskipun baja tahan karat martensit dapat memperoleh kekuatan luluh yang tinggi melalui perlakuan panas seperti anil dan temper, namun ketahanan terhadap korosinya buruk. Untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan korosi tinggi dan kekuatan tinggi, baja tahan karat Cr-Ni jenis baru telah dikembangkan baja tahan karat - pelapukan-pengerasan (juga disebut baja tahan karat PH).
Perlakuan panas baja tahan karat jenis baru meliputi anil, anil penuh, anil larutan, anil penuaan, dan pendinginan transformasi. Sifat-sifatnya adalah:
• Lembut ketika sudah matang dan dapat dengan mudah dikerjakan ulang.
• Sifat-sifat yang diperlukan dapat diperoleh dengan perlakuan penuaan yang tepat.
• Memiliki ketahanan terhadap korosi yang sama dengan baja tahan karat serupa, dengan ketahanan yang lebih baik terhadap retak korosi tegangan.
• Transformation quenching adalah proses quenching dibawah suhu tertentu. Baja tahan karat yang paling umum digunakan untuk pengerasan presipitasi adalah martensit, dan mutu bajanya adalah 631 (0Crl7Ni7A1). Tempering baja jenis ini melibatkan penggunaan larutan terlebih dahulu, memanaskan material hingga 1000-1100 derajat dan kemudian mendinginkannya dengan cepat, kemudian melakukan perlakuan penuaan pada suhu yang berbeda sesuai dengan kebutuhan peralatan mesin yang berbeda, seperti penuaan 621 derajat, 565 derajat, dan 510 derajat.
Dari analisa di atas terlihat bahwa annealing pada baja tahan karat bersifat kompleks. Metode anil yang berbeda harus digunakan sesuai dengan karakteristik kualitas baja yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan pengguna yang berbeda.
