Fitur dan Keunggulan Baja Tahan Karat Austenitik Seri 300

1. Perkenalan

300-Baja Tahan Karat Austenitik Seri adalah keluarga paduan tahan karat yang digunakan di seluruh industri karena menggabungkan ketahanan terhadap korosi, keuletan, kekerasan, dan kemampuan fabrikasi yang sangat baik dalam satu kesatuan, sistem material serbaguna.

Dicirikan terutama oleh kandungan kromium yang biasanya berkisar pada 16–20% dan kandungan nikel sekitar 8–12%, paduan ini (paling umum nilai 304 Dan 316 dan variannya yang rendah karbon dan stabil)

membentuk austenitik yang stabil (Kubik yang berpusat pada wajah) struktur mikro pada suhu kamar yang menghasilkan perilaku non-magnetik dalam kondisi anil, ketangguhan tinggi hingga suhu kriogenik, dan kinerja korosi yang dapat diprediksi di banyak lingkungan.

2. Apa itu Baja Tahan Karat Austenitik Seri 300?

“Seri 300” menunjukkan sekelompok austenitik Baja tahan karat yang struktur mikronya distabilkan sebagai austenit (Kubik yang berpusat pada wajah) dengan kandungan nikel dan kromium yang relatif tinggi.

Kisaran kimia yang khas adalah tentang 16–20% kromium Dan 8–12% nikel, dengan beberapa nilai membawa molibdenum, titanium atau niobium untuk meningkatkan kinerja di lingkungan tertentu.

Bahan kimia ini menciptakan lapisan oksida pasif yang dapat pulih sendiri di permukaan dan memberikan keuletan dan ketangguhan yang menentukan kelompok tersebut..

3. Nilai Umum dan Keunggulan Khusus Aplikasi

Itu 300-Baja Tahan Karat Austenitik Seri mencakup berbagai tingkatan, masing-masing direkayasa untuk mencapai karakteristik kinerja tertentu melalui variasi terkontrol dalam komposisi dan pemrosesan kimia.

4. Sifat fisik dan mekanik utama

Itu 300-Baja Tahan Karat Austenitik Seri dicirikan oleh kombinasi unik dari kekuatan mekanik, keuletan, dan perilaku fisik yang menjadikannya sangat serbaguna untuk aplikasi teknik.

Sifat-sifat ini dipengaruhi oleh komposisi paduan, pekerjaan dingin, perlakuan panas, dan kondisi lingkungan.

Sifat fisik

Sifat mekanik

5. Fitur Utama Baja Tahan Karat Austenitik Seri 300

Itu 300-seri baja tahan karat austenitik membedakan dirinya dari keluarga baja tahan karat lainnya melalui kombinasi struktur mikro yang stabil, kinerja yang digerakkan oleh paduan, sifat mampu bentuk yang luar biasa, dan kemampuan las serbaguna.

Struktur Mikro Austenitik Stabil

• Non-Magnetik dalam Kondisi Anil: Dengan permeabilitas magnetik <1.005 (ASTM A342), baja seri 300 anil pada dasarnya non-magnetik.
  Properti ini sangat penting dalam elektronik, ruang MRI, dan peralatan diagnostik medis, di mana bahkan gangguan magnetik kecil pun dapat mengganggu fungsionalitas.
• Ketangguhan Kriogenik: Struktur mikro austenitik tetap dipertahankan ≈90% energi tumbukan pada –270°C (suhu helium cair), membuat baja ini cocok untuk Tangki penyimpanan LNG, saluran bahan bakar roket, dan pipa kriogenik.
• Stabilitas Suhu: Austenit tetap stabil pada rentang suhu yang luas, memastikan sifat mekanik yang konsisten dari kondisi servis di bawah nol hingga suhu tinggi.

Performa Berbasis Paduan

• Molibdenum untuk Ketahanan Klorida: Penambahan 2–3% Senin masuk 316 nilai meningkatkan Jumlah setara resistansi pitting (Kayu) dari 16 (304) ke 18, memungkinkan resistensi terhadap 5% larutan NaCl pada suhu 80°C, dibandingkan dengan 60°C untuk 304.
  Ini membuat 316 ideal untuk laut, kimia, dan aplikasi farmasi.
• Stabilisator untuk Keandalan Las: Titanium masuk 321 berikatan dengan karbon, mencegah pengendapan karbida di zona yang terkena dampak panas las (Haz).
  Niobium di 347 memberikan stabilisasi serupa. Kedua kelas lulus tes ASTM A262 Strauss, memastikan ketahanan terhadap korosi intergranular setelah pengelasan atau layanan suhu tinggi yang berkepanjangan.

Sifat mampu dibentuk yang luar biasa

• Gambar yang dalam: 304 dapat mencapai a rasio kedalaman terhadap diameter 2.5:1, membuatnya cocok untuk wastafel baja tahan karat, peralatan dapur, dan geometri tangki yang kompleks.
  Perpanjangan tinggi (≥40%) dan kekuatan luluh yang relatif rendah memfasilitasi pembentukan ekstensif tanpa retak.
• Pembengkokan: 300-baja seri dapat dibengkokkan menjadi a radius sekecil 1× ketebalan material (ASTM A480), dibandingkan dengan 2× untuk feritik 430 baja tahan karat.
  Hal ini meminimalkan limbah fabrikasi dan memungkinkan desain komponen yang rumit.
• Fleksibilitas dalam Fabrikasi: Daktilitas yang sangat baik memungkinkan stamping, pemintalan, dan operasi hidroforming, memberikan fleksibilitas untuk beragam aplikasi industri.

Kemampuan Las Serbaguna

• Tidak Diperlukan Perlakuan Panas Pasca Pengelasan: Nilai rendah karbon (304L, 316L) mempertahankan ketahanan korosi penuh setelah pengelasan,
  mengurangi waktu produksi sebesar 20–30% dibandingkan dengan baja tahan karat martensit, yang memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan (PWHT) untuk menghilangkan stres.
• Efisiensi Pengelasan: Sambungan las pada penahan 316L ≈80% kekuatan tarik logam dasar (ASTM A312), membuat mereka cocok untuk Kapal Tekanan, Sistem perpipaan, dan komponen struktural menurut ASMIME BPVCCCE A VIII.
• Kemudahan Bergabung: Kompatibel dengan TIG, AKU, dan pengelasan resistansi; distorsi minimal dan ketahanan korosi yang sangat baik di HAZ.

6. Ketahanan korosi: mekanisme dan lingkungan layanan

300-baja seri “tahan karat” karena tipis, penganut kromium oksida (Cr₂O₃) film terbentuk dengan cepat di permukaan.

Film ini menyembuhkan diri sendiri dalam lingkungan pengoksidasi, tetapi kinerja tergantung pada lingkungan, suhu dan kimia paduan.

Korosi Umum:

Luar biasa di atmosfer, air tawar, dan banyak cairan proses kimia. Untuk sebagian besar paparan struktural sanitasi dan dalam/luar ruangan, 304 berkinerja sangat baik.

Korosi yang terlokalisasi (lubang klorida dan korosi celah):

Di sinilah 316 dan nilai yang mengandung molibdenum terkait memiliki kinerja yang lebih baik 304.

Molibdenum meningkatkan angka setara resistensi pitting (Kayu) dan meningkatkan ambang batas konsentrasi klorida dan suhu di mana lubang stabil terbentuk.

Korosi antar butir (sensitisasi):

Jika baja tahan karat austenitik dijaga dalam kisaran 450–850°C selama pengelasan atau panas berlebih yang lama, kromium karbida dapat mengendap pada batas butir, menghabiskan kromium yang berdekatan dan menyebabkan serangan intergranular.

Rendah karbon (L) nilai dan nilai stabil (321/347) memitigasi risiko ini.

Retak korosi akibat tegangan (SCC):

Baja austenitik rentan terhadap SCC di lingkungan tertentu (MISALNYA., lingkungan klorida pada suhu tinggi).

Nikel menambah resistensi terhadap berbagai bentuk SCC, tetapi pemilihan bahan dan pengendalian stres itu penting.

Oksidasi suhu tinggi:

300-paduan seri menunjukkan ketahanan oksidasi yang baik hingga beberapa ratus °C, tetapi pada suhu yang lebih tinggi, kelas paduan lainnya mungkin lebih disukai.

7. Sifat termal dan perilaku perlakuan panas

Perlakuan panas:

• Baja tahan karat austenitik tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas quench-and-temper konvensional karena struktur austenitiknya yang stabil tidak berubah menjadi martensit saat pendinginan..
  Kekuatan ditingkatkan terutama dengan kerja dingin.
• Solusi anil (biasanya 1000–1150°C untuk banyak paduan seri 300) diikuti dengan pendinginan cepat melarutkan endapan (MISALNYA., kromium karbida) dan mengembalikan ketahanan terhadap korosi.
  Ini biasanya digunakan untuk memulihkan ketahanan terhadap korosi setelah pengelasan atau paparan suhu tinggi.

Ekspansi dan konduktivitas termal:

• Koefisien ekspansi termal lebih tinggi dibandingkan baja feritik—penting untuk rakitan yang menggabungkan logam berbeda.
  Konduktivitas termal lebih rendah dari baja karbon, jadi panas dari pengelasan menghilang lebih lambat; ini mempengaruhi prosedur pengelasan dan kontrol masukan panas.

Kinerja kriogenik:

• Baja tahan karat austenitik mempertahankan ketangguhan pada suhu yang sangat rendah dan biasanya digunakan pada kondisi kriogenik tanpa kegagalan getas.

8. Manfaat Baja Tahan Karat Austenitik Seri 300

Fitur teknis dari 300-seri baja tahan karat austenitik—termasuk ketahanan terhadap korosi, struktur mikro austenitik yang stabil, keuletan yang sangat baik, dan kemampuan las—terjemahkan ke dalam praktis, manfaat nyata untuk produsen, pengguna akhir, dan industri.

Perawatan Rendah dan Umur Panjang

• Resistensi korosi: Ketahanan yang melekat terhadap korosi menghilangkan kebutuhan akan pengecatan, pelapisan, atau sering dibersihkan.
  Misalnya, 316L komponen laut seperti railing perahu bisa bertahan lama 20–30 tahun di air asin, dibandingkan dengan 5–10 tahun untuk baja karbon berlapis.
• Penghematan Biaya: Mengurangi frekuensi penggantian dan tenaga kerja pemeliharaan menghasilkan penghematan besar.
  Pabrik pengolahan makanan menggunakan 304 peralatan laporkan hingga 50% biaya pemeliharaan yang lebih rendah dibandingkan dengan fasilitas baja karbon.

Fleksibilitas di Seluruh Aplikasi

• Bahan Serba Guna: Nilai tunggal seperti 304 dapat melayani banyak industri—Pengolahan makanan (tenggelam, Konveyor), arsitektur (fasad, pegangan tangan), Dan elektronik (selungkup)—menyederhanakan rantai pasokan dan mengurangi kebutuhan inventaris.
• Kustomisasi Kelas: Nilai khusus memperluas utilitas:

• • 310: Ketahanan suhu tinggi untuk tungku industri dan insinerator limbah.
  • 321: Distabilkan titanium untuk rakitan las di ruang angkasa dan peralatan suhu tinggi.

Efektivitas biaya

• Performa Seimbang vs. Biaya: 304 biasanya 20–30% lebih murah dibandingkan paduan khusus (MISALNYA., Hastelloy C276) sambil memenuhi tentang 80% kebutuhan aplikasi baja tahan karat.
  Misalnya, 304L perpipaan biaya $2–$4 per kaki, dibandingkan $10–$15 per kaki untuk 6% paduan molibdenum.
• Biaya Pemrosesan Rendah: Sifat mampu bentuk dan kemampuan las yang sangat baik mengurangi langkah fabrikasi dan waktu produksi.
  Laporan produsen ≈30% produksi lebih cepat dari 304 tangki stainless steel dibandingkan dengan nilai feritik.

Keberlanjutan dan Daur Ulang

• Kemampuan Daur Ulang yang Tinggi: 300-seri baja tahan karat adalah 100% dapat didaur ulang, dengan berakhir 90% sisa digunakan kembali dalam produksi baru.
  Daur ulang 304 mempertahankan sifat mekanik dan korosi yang sama dengan material perawan, mengurangi emisi karbon sebesar ~50%.
• Umur yang Diperpanjang: Umur panjang (20–50 tahun) meminimalkan frekuensi penggantian, menurunkan dampak lingkungan secara keseluruhan.
  Misalnya, 304 fasad bangunan sering kali tidak memerlukan penggantian 40+ bertahun-tahun, dibandingkan dengan 10–15 tahun untuk aluminium dicat.

Keandalan di Lingkungan Ekstrim

• Stabilitas Kriogenik: Nilai 304 Dan 316 mempertahankan ketangguhan di –270°C, menjadikannya ideal untuk penyimpanan LNG, tangki bahan bakar roket, dan aplikasi kriogenik lainnya dimana kegagalan bisa menjadi bencana besar.
• Daya Tahan Suhu Tinggi:310 tahan operasi terus menerus hingga 1150° C., memastikan keandalan dalam tungku industri dan peralatan perlakuan panas.
  Siklus penggantian adalah 5–10 tahun untuk 310 bagian tungku, melawan 1–2 tahun untuk baja karbon.

9. Batasan, mode kegagalan dan strategi mitigasi

• Korosi lubang dan celah pada klorida: Mitigasi dengan memilih kadar yang mengandung molibdenum (316), menentukan baja paduan tinggi atau baja dupleks untuk paparan klorida yang agresif, atau menerapkan lapisan pelindung.
• Retak korosi akibat tegangan: Mengurangi tegangan sisa tarik, mengontrol suhu dan lingkungan, atau pilih metalurgi yang lebih tahan SCC.
• Pengerasan kerja dan kemampuan mesin: Gunakan parameter perkakas dan pemesinan yang sesuai; pertimbangkan untuk melakukan anil atau menggunakan varian pemesinan bebas jika kemampuan mesin sangat penting.
• Sensitivitas biaya: Dimana kendala biaya atau anggaran nikel merupakan hal yang terpenting, mempertimbangkan alternatif berbiaya lebih rendah (baja tahan karat feritik, baja karbon berlapis, atau dupleks) sambil mempertimbangkan trade-off kinerja.

Akar penyebab kegagalan yang umum: pemilihan kelas yang salah untuk lingkungan; praktik pengelasan yang buruk menyebabkan sensitisasi; restorasi film pasif yang tidak memadai setelah fabrikasi; desain mekanis yang salah (MISALNYA., konsentrator stres yang mengarah ke SCC).

10. Aplikasi Khas dari 300 Baja Tahan Karat Austenitik Seri

Karena sifatnya yang seimbang, 300-paduan seri digunakan di hampir setiap industri:

• Makanan & minuman / farmasi: Tank, perpipaan, Penukar panas, konveyor — 304 Dan 316 merupakan standar karena mudah dibersihkan dan tahan terhadap asam makanan.
• Pengolahan kimia dan petrokimia: 316 dan varian kandungan Mo yang lebih tinggi untuk ketahanan korosi pada cairan agresif.
• Laut dan lepas pantai: 316 untuk lingkungan air laut, meskipun layanan kelautan yang parah mungkin memerlukan bahan dupleks atau paduan yang lebih tinggi.
• Peralatan medis dan instrumen bedah: 316L (dan varian) untuk biokompatibilitas dan ketahanan korosi; beberapa implan menggunakan nilai khusus.
• Arsitektur dan bangunan: Kelongsong, pegangan tangan, dan perlengkapan—304 untuk penggunaan umum, 316 untuk lingkungan pesisir atau tercemar.
• Kriogenik dan luar angkasa: Ketangguhan suhu rendah yang sangat baik; digunakan dalam tangki kriogenik, komponen perpipaan dan struktur.
• Barang otomotif dan konsumen: Komponen knalpot, memangkas, peralatan dapur.

11. Perbandingan dengan Keluarga Stainless Steel Lainnya

Itu 300-baja tahan karat austenitik seri sering dibandingkan dengan keluarga baja tahan karat lainnya—feritik, martensit, rangkap, dan baja pengerasan presipitasi—Untuk menentukan material terbaik untuk aplikasi spesifik.

12. Kesimpulan

300-baja tahan karat seri austenitik adalah bahan rekayasa yang luar biasa karena menggabungkan ketahanan terhadap korosi, keuletan, ketangguhan dan kemampuan las dalam paket serbaguna.

Kinerja mereka ditentukan oleh kimia yang seimbang—kromium untuk kepasifan, nikel untuk stabilitas dan ketangguhan austenit, dan molibdenum atau stabilisator opsional untuk meningkatkan perilaku servis.

Meskipun ini bukan solusi universal (keterbatasan ada pada yang kaya klorida, aplikasi suhu tinggi atau kekuatan ultra tinggi),

kemampuan daur ulang dan masa pakainya yang lama menjadikannya landasan rekayasa modern di bidang pangan, kimia, medis, sektor kelautan dan arsitektur.

 

FAQ

Kelas seri 300 manakah yang paling umum digunakan?

Nilai 304 adalah paduan serba guna yang paling banyak digunakan; 316 adalah pilihan di mana ketahanan klorida diperlukan.

Bisakah perlakuan panas mengeraskan baja tahan karat austenitik seri 300?

Tidak—paduan ini tidak dapat diperkeras dengan cara quench dan temper. Kekuatan ditingkatkan terutama dengan pengerjaan dingin; anil solusi mengembalikan keuletan dan ketahanan korosi.

Apakah baja tahan karat austenitik seri 300 bersifat magnetis?

Baja tahan karat seri 300 yang dianil pada dasarnya bersifat non-magnetik. Mereka dapat menjadi sedikit magnetis setelah pengerjaan dingin yang berat karena martensit yang diinduksi regangan pada beberapa paduan.

Bagaimana saya harus memilih di antara keduanya 304 Dan 316?

Menggunakan 304 untuk umum, lingkungan non-klorida dan dimana biaya merupakan hal yang penting. Menggunakan 316 untuk lingkungan yang mengandung klorida (air laut, atmosfer asin, beberapa proses kimia) atau di mana resistensi pitting sangat penting.

Perawatan apa yang diperlukan baja tahan karat agar tetap tahan korosi?

Pembersihan rutin untuk menghilangkan endapan dan kontaminan, penghapusan segera produk besi atau korosi yang tertanam,

dan pasivasi setelah fabrikasi/pengelasan berat akan mempertahankan lapisan pasif dan memperpanjang masa pakai.