Baja tahan karat feritik mengacu pada baja tahan karat dengan ferit kubik berpusat badan sebagai struktur matriks pada suhu tinggi dan suhu normal. Baja tahan karat feritik mempunyai unsur utama besi dan kromium, umumnya tidak mengandung nikel, dan ada pula yang mengandung sedikit molibdenum, titanium atau niobium dan unsur lainnya. Ini memiliki ketahanan oksidasi yang baik, ketahanan korosi dan ketahanan retak korosi klorida. Selain itu, baja tahan karat feritik juga memiliki karakteristik konduktivitas termal yang besar, koefisien muai yang kecil, ketahanan oksidasi yang baik, dan ketahanan korosi tegangan yang sangat baik. Ini sebagian besar digunakan untuk memproduksi suku cadang yang tahan terhadap atmosfer, uap air, air, dan korosi asam oksidatif. Nilai representatif baja tahan karat feritik adalah: AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) menurut ASTM; 1.4006, 1.4021, 1.4016, menurut standar EN...dll.
Baja tahan karat feritik dapat dibagi menjadi kromium rendah, kromium sedang, dan kromium tinggi sesuai dengan kandungan kromiumnya. Menurut kemurnian baja, terutama kandungan pengotor karbon dan nitrogen, dapat dibagi menjadi baja tahan karat feritik biasa dan baja tahan karat feritik ultra murni. Baja tahan karat feritik biasa memiliki kelemahan yaitu kerapuhan pada suhu rendah dan suhu ruangan, sensitivitas takik, kecenderungan korosi intergranular yang tinggi, dan kemampuan las yang buruk. Meskipun baja jenis ini dikembangkan lebih awal, penerapan industrinya sangat dibatasi. Kekurangan baja tahan karat feritik biasa ini terkait dengan kemurnian baja, terutama tingginya kandungan unsur interstisial seperti karbon dan nitrogen dalam baja. Selama karbon dan nitrogen dalam baja cukup rendah, kekurangan di atas pada dasarnya dapat diatasi.
Dibandingkan denganbaja tahan karat austenitik, baja tahan karat feritik memiliki ketahanan korosi, ketahanan panas, dan kemampuan proses yang lebih baik. Karena fase ferit sulit melarutkan karbon, ferit memiliki karakteristik lunak dan mudah berubah bentuk. Seperti baja tahan karat martensitik, karena struktur kisinya merupakan struktur kubik yang berpusat pada benda, maka bersifat paramagnetik, sehingga baja tahan karat feritik bersifat magnetis. Baja tahan karat austenitik bersifat non-magnetik karena struktur kubiknya yang berpusat pada permukaan.
Harga baja tahan karat feritik tidak hanya relatif murah dan stabil, tetapi juga memiliki banyak keistimewaan dan keunggulan. Telah terbukti bahwa baja tahan karat feritik merupakan bahan alternatif yang sangat baik.
Baja tahan karat feritik biasa
Baja tersebut mengandung kromium rendah, sedang dan tinggi. Baja tahan karat feritik rendah kromium mengandung sekitar 11% hingga 14% kromium, seperti 00Cr12 dan 0Cr13Al di Cina. AISI 400, 405, 406MF-2 Amerika. Baja jenis ini memiliki ketangguhan, plastisitas, deformasi dingin, dan kemampuan las yang baik. Karena baja mengandung sejumlah kromium dan aluminium, ia memiliki ketahanan oksidasi dan ketahanan karat yang baik. 405 dapat digunakan sebagai menara penyulingan minyak bumi, pelapis tangki, bilah turbin uap, perangkat tahan korosi belerang suhu tinggi, dll. 400 untuk peralatan rumah tangga dan kantor, dll. 409 digunakan untuk perangkat sistem knalpot mobil dan pipa air dingin dan hangat, dll. Baja tahan karat feritik kromium sedang, kandungan kromiumnya 14% hingga 19%, seperti 1Cr17 dan 1Cr17Mo di Cina. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 di Amerika Serikat. Baja jenis ini memiliki ketahanan terhadap karat dan korosi yang lebih baik. Koefisien pengerasan kerjanya kecil (n≈2), dan mempunyai kinerja penarikan dalam yang baik, tetapi keuletannya buruk. Baja tahan karat feritik AISI 430 digunakan untuk dekorasi arsitektur, dekorasi mobil, peralatan dapur, pembakar gas dan bagian peralatan industri asam nitrat, dll. AISI 434 digunakan untuk dekorasi eksterior mobil dan bangunan. 439 digunakan sebagai selang untuk pemanas air gas, pipa batubara dan gas, dll. Baja tahan karat feritik kromium tinggi mengandung 19% hingga 30% kromium, seperti Cr18Si2 dan Cr25 di China, AISI 442, AISI 443 dan AISI 446 di Amerika Amerika. Baja tersebut memiliki ketahanan oksidasi yang baik. AISI 442 digunakan terus menerus di atmosfer, suhu batas atas adalah 1035°C, dan suhu maksimum untuk penggunaan terus menerus adalah 980°C. Baja tahan karat feritik AISI 446 memiliki ketahanan oksidasi yang lebih baik.
Baja tahan karat feritik dengan kemurnian tinggil
Baja jenis ini mengandung karbon, nitrogen yang sangat rendah; kromium tinggi, molibdenum, titanium, niobium dan elemen lainnya. Seperti 00Cr17Mo, 00Cr18Mo2, 00Cr26Mol, 00Cr30Mo2 Tiongkok. Baja jenis ini memiliki sifat mekanik yang baik (terutama ketangguhan), kemampuan las, ketahanan korosi intergranular, ketahanan korosi lubang, ketahanan korosi celah, dan ketahanan retak korosi tegangan yang sangat baik. Misalnya, baja tahan karat feritik 18-2 memiliki ketahanan korosi yang baik pada asam nitrat, asam asetat, NaOH, ketahanan korosi pitting pada NaCl 3% dan FeCl3 setara dengan atau melebihi baja tahan karat austenitik 18-8, baja 26CrMo di banyak media Ketahanan korosi , terutama pada asam organik, asam pengoksidasi, dan basa kuat. Ini memiliki ketahanan korosi lubang yang baik dalam media klorida kuat. Retakan korosi tidak terjadi pada klorida, hidrogen sulfida, asam sulfat berlebih, dan alkali kuat. 30Cr-2Mo memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi lubang dan korosi celah dengan tetap menjaga ketahanan terhadap korosi tegangan.
Ketahanan korosi dari baja tahan karat feritik
(1) Korosi seragam.
Chromium adalah elemen yang paling mudah untuk dipasifkan. Di lingkungan atmosfer, paduan besi-kromium dengan kandungan kromium lebih dari 12% dapat dipasifkan sendiri. Dalam media pengoksidasi, kandungan kromium dapat dipasivasi jika lebih dari 17%. Dalam beberapa media korosif, kromium dan molibdenum tinggi, nikel, tembaga dan elemen lainnya dapat ditambahkan untuk mendapatkan ketahanan korosi yang baik.
(2) Korosi antar butir.
Baja tahan karat feritik, seperti baja tahan karat austenitik, mengalami korosi intergranular, namun perlakuan sensitisasi dan perlakuan panas untuk menghindari korosi ini justru sebaliknya. Baja tahan karat feritik rentan terhadap korosi intergranular akibat pendinginan cepat di atas 925°C, dan keadaan (keadaan peka) yang rentan terhadap korosi intergranular dapat dihilangkan setelah periode temper singkat pada 650-815°C. Korosi intergranular pada baja feritik juga merupakan akibat dari penipisan kromium yang disebabkan oleh pengendapan karbida. Oleh karena itu, mengurangi kandungan karbon dan nitrogen dalam baja serta menambahkan unsur seperti titanium dan niobium dapat mengurangi kerentanan terhadap korosi intergranular.
(3) Korosi lubang dan celah.
Kromium dan molibdenum adalah elemen paling efektif untuk meningkatkan ketahanan korosi lubang dan celah pada baja tahan karat. Dengan meningkatnya kandungan kromium, kandungan kromium dalam film oksida juga meningkat, dan stabilitas kimia film tersebut meningkat. Molibdenum teradsorpsi pada permukaan logam aktif dalam bentuk MoO4, yang menghambat pembubaran logam, mendorong repassivasi, dan mencegah kerusakan film. Oleh karena itu, baja tahan karat feritik kromium dan molibdenum tinggi memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi lubang dan celah.
(4) Ketahanan terhadap retak korosi tegangan.
Karena karakteristik struktur organisasinya, baja tahan karat feritik tahan korosi pada media dimana baja tahan karat austenitik menghasilkan retak korosi tegangan.
Sifat mekanik baja tahan karat feritik
Baja tahan karat feritik tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas karena tidak ada perubahan fasa. Umumnya digunakan setelah anil pada suhu 700-800°C. Karena ukuran atom besi dan kromium yang serupa, efek penguatan larutan padatnya kecil, kekuatan luluh dan kekuatan tarik baja tahan karat feritik sedikit lebih tinggi dibandingkan baja karbon rendah, dan keuletannya lebih rendah dibandingkan baja karbon rendah. .
1) Kerapuhan suhu kamar dari baja tahan karat feritik biasa.
Baja tahan karat feritik biasa sensitif terhadap takik, dan suhu transisi getas berada di atas suhu kamar kecuali baja tahan karat feritik rendah kromium. Semakin tinggi kandungan kromiumnya, semakin besar kerapuhan dinginnya. Kerapuhan dingin ini berhubungan dengan unsur interstisial seperti karbon dan nitrogen pada baja, dan baja feritik ultra murni memiliki kandungan karbon yang sangat rendah pada unsur interstisial seperti karbon dan nitrogen, sehingga dapat memperoleh ketangguhan yang baik, dan transisi getas. suhu dapat diturunkan di bawah suhu kamar.
2) Penggetasan suhu tinggi dari baja tahan karat feritik biasa.
Baja tahan karat feritik biasa dipanaskan hingga di atas 927°C dan kemudian didinginkan dengan cepat hingga suhu kamar, plastisitas dan ketangguhannya berkurang secara signifikan. Penggetasan suhu tinggi ini terkait dengan pengendapan cepat senyawa karbon (nitrida) pada batas butir atau dislokasi pada suhu 427-927 °C. Mengurangi kandungan karbon dan nitrogen pada baja (menggunakan teknologi ultra murni) dapat meningkatkan kerapuhan ini secara signifikan. Selain itu, ketika baja feritik dipanaskan di atas 927°C, kapasitas butir akan menjadi kasar, dan butiran kasar akan menurunkan plastisitas dan ketangguhan baja.
3) Pembentukan fase σ.
Menurut diagram fasa besi-kromium, jika disimpan pada suhu 500-800°C, paduan yang mengandung 40%-50% kromium akan membentuk satu fasa σ, dan paduan yang mengandung kurang dari 20% atau lebih dari 70% kromium akan terbentuk struktur fase ganda α+σ. Terbentuknya fasa σ akan menurunkan keuletan dan ketangguhan baja secara signifikan. Oleh karena itu, baja tahan karat feritik tidak boleh digunakan dalam waktu lama pada suhu 500-800 °C.
4) Kerapuhan pada 475°C.
Baja feritik dengan kromium tinggi (>15%) akan menjadi sangat rapuh jika disimpan pada suhu 400-500 °C. Penggetasan seperti ini memerlukan waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan pengendapan fasa σ. Misalnya, jika baja tahan karat feritik 0,080C-0,4Si-16,9Cr disimpan pada suhu 450°C selama 4 jam, ketangguhan impak pada suhu ruangan hampir turun hingga nol. Tingkat penggetasan meningkat seiring dengan peningkatan kandungan kromium, namun ketangguhan dapat diperoleh kembali setelah perlakuan di atas 600 °C. Penggetasan pada 475°C adalah hasil pengendapan fase alfa yang kaya kromium. Baja seperti itu harus menghindari pemanasan mendekati 475°C.
Waktu posting: 02 Mei-2023