Stainless and Heat-Resisting Crude Steel Production (in 000 metric tons)

Transkripsi

1 Karakteristik Dan Pemilihan Material Ferritic Stainless Steel Dr.-Ing. Bambang Suharno Dr. Ir. Sri Harjanto Metallurgy and Materials Engineering Department 2007 Stainless and Heat-Resisting Crude Steel Production (in 000 metric tons) Region Western Europe/Africa Central and Eastern Europe The Americas Asia World total , ,933 11,897 24, , ,689 12,498 24,320 +/- % (e) 9, ,050 14,680 27,800 +/- % Karakteristik Ferritic Stainless Steel Karakteristik Ferritic Stainless Steel Komposisi: Interval kandungan Cr : % Cr ( % Cr) C dibuat rendah untuk memperbaiki ketangguhan dan meminimalisir sensitasi Unsur tambahan: Mn, Si dan Mo, Si, Al, Ti, Nb Mo memperbaiki ketahanan korosi pitting dan crevice Nb dan/atau Ti mengikat C dan N S atau Se meningkatkan machinability Struktur kristal: umumnya BCC (Body Centered Cubic) Sifat Mekanik: Tidak termasuk high strength steel Kekuatan luluh (kondisi anil) MPa Sifat ductility dan formability nya baik. Kekuatan pd temp tinggi <<< Austenitic Stainles Steel (effect brittleness) Ketangguhannya terbatas Sifat Fisika: Bersifat Ferromagnetic

2 Ferritic Stainless Steel Tiga generasi ferritic stainless steel : Generasi I: Kandungan C tidak terlalu rendah dibutuhkan penstabil ferrite yg banyak, misal: Type 430 stainless steel (0.12% max C 17%Cr) Type 446 stainless steel (0.20% max C 25 %Cr) Ferritic Stainless Steel (Generasi I) KOMPOSISI KIMIA FERRITIC STAINLESS STEEL GENERASI I KOMPOSISI WT % UNS TYPE C Cr Mo LAIN2 S S S F P;0.15 min S S FSe min Se S S Nb+Ta = 5x%C min S S Ferritic Stainless Steel Generasi II : Kandungan C & N lebih rendah Type 409 stainless steel (0.04%C-11%Cr-0.5%Ti). Ti mengikat C dan N, sehingga tidak terbentuk Cr-Carbida Ti yg berlebih berperan sebagai penstabil ferrite paduan 409 berfasa ferrite pada semua temperatur Ferritic Stainless Steel (Generasi II) KOMPOSISI KIMIA FERRITIC STAINLESS STEEL GENERASI II KOMPOSISI WT % UNS TYPE C Cr Mo Ni LAIN2 S Al S Ti = 6xCmin to 0.75%max 409Cb Nb S Nb, 0.3 Ti AL Nb, 0.5 Si, 0.4 Cu AL Nb, 0.1 Ti AL Nb, 0.1 Ti YUS436S Ti S Ti = (C+N)min to 1.0max 12SR Al, 0.3 Ti 18SR Al, 0.4 Ti K Al, 0.6 Ti

3 Ferritic Stainless Steel (Generasi III) Generasi III : Kandungan C & N dibawah 0.02 % Ada Stabilizer Ti dan Nb Type 444 (18%Cr-2%Mo) Superferritic stainless steel - austenite-free pd semua temperatur - dapat mengalami embrittlement karena pembentukan fasa intermetallic pada temp. tinggi. - Sensitive pd C karena pengendapan ά-phase serta embrittlement oleh σ & χ pd T tinggi. Aplikasi Ferritic Stainless Steel Aplikasi SS 430 (Generasi I) Produk Flat Rolled (plate, sheet and coil) Refrigerator cabinet panels Linings for dish washers Aplikasi 409 (generasi II) Automotive exhaust systems Catalytic converters Permasalahan Ferritic SS Permasalahan Ferritic SS Kegagalan pada transisi ulet-getas Permasalahan serius pada aplikasi struktural. Jika C+N < 0.015%, temp. transisi dapat dijaga di bawah temp. kamar. Akan tetapi, jika kandungan interstisi sangat rendah dari standard, baja ini masih rentan terhadap penggetasan dengan terbentuknya fasa α dan σ. Tidak direkomendasikan digunakan pada sekitar 325oC. Laju sensitasi tinggi (khususnya di HAZ) Terjadi setelah pemanasan pada 900oC, seperti pada HAZ las-lasan. Sensitasi pada kisi bcc (ferritic) lebih cepat dibanding kisi fcc (austenitic). Sensitasi dapat diatasi dengan anil pada temp oC, memungkinkan atom Cr berdifusi ke daerah kekurangan Cr di sekitar batas butir karbida. Paduan dapat distabilkan dengan penambahan Ti dan Nb yang membentuk karbida stabil dalam matriks mencegah pembentukan Cr23C6 atau Cr7C6.

4 Karakteristik Dan Pemilihan Material Austenitic Stainless Steel Dr.-Ing. Bambang Suharno Dr. Ir. Sri Harjanto Metallurgy and Materials Engineering Department 2007 Austenitic Stainless Steels Komposisi: Chromium-nickel steel digunakan secara luas dan dikenal dengan nama 18-8 (Cr-Ni) steel. [16-25% Cr] Tipikal: 18%Cr, >8%Ni, <0.1%C Struktur kristal: FCC (face centered cubic) Sifat Mekanika: YS: ~ 240 MPa; UTS: 585 MPa Ketangguhannya baik (pada Temp tinggi dan rendah) Kekuatan rendah hingga moderat. Keuletan dan mampu bentuk baik. Mampu las baik. Harga relatif tinggi (sebab mengandung Nikel) Austenitic Stainless Steels Aplikasi Austenitic SS Sifat Fisika-kimia: Umumnya ketahan korosi sangat baik. Kecuali pada lingkungan khlorida Ketahanan panas baik ketahanan creep dan oksidasi pada temperatur tinggi yang baik. Non Magnetik Sangat luas. pipes, heat exchangers, tanks for food, chemical, pharmaceutical, offshore and paper industries. Baja dengan paduan yang lebih tinggi untuk lingkungan yang lebih agresif.

5 Penggunaan Austenitic SS Komposisi Kimia Austenitic SS Heat exchanger tubes Pipe systems within Off shore Chemical and Petrochemical Hydrometallurgy Desalination Komposisi Kimia Austenitic SS Sifat Mekanik Austenitic SS

6 Sifat Mekanik Austenitic SS Sifat Mekanik Austenitic SS Penguatan Austenitic SS Permasalahan Austenitic SS Penguatan dengan unsur dalam larutan padat N digunakan sebagai atom penguat interstisi dan bukan C. (Mengapa..?) Untuk mempertahankan kelarutan N tanpa terjadi presipitasi, perlu ditambah atom substitusi. Atom substitusi juga berperan sebagai penstabil austenit, yi: Mn. Mendoorong pada pengembangan AISI seri 200: baja Cr-Mn-Ni-N Chloride Stress corrosion cracking: Fenomena terjadi pada kombinasi tegangan (kerja atau sisa) dan ion klorida. Kegagalan terjadi melalui retakan transgranular. Jenis retakan ini, tipikal terjadi pada baja SS dengan kandungan Ni tinggi. Penanggulangannya: kurangi tegangan dan menghilangkan ion klorida dari larutan yang kontak dengan SS, meskipun hal ini sulit.

7 Permasalahan Austenitic SS Pengerjaan dingin Austenitic SS. Dapat diatasi dengan pengerjaan-hangat oC. Akan lebih efektif dengan penambahan Nb untuk menghambat rekristalisasi melalui presipitasi NbC atau NbN. Kemudian pemanasan kembali pada 850oC setelah pengerolan. Hasilnya, perbaikan struktur terhadap pelunakan pada temperatur tinggi.