Apa itu baja stainless austenitik, baja stainless martensitik, baja paduan?

Apa itu baja stainless austenitik? Apa itu baja stainless martensitik? Apa itu baja paduan? Di sini Anda bisa menemukan jawabannya.
Dalam desain mekanik, kita sering menggunakan baja stainless austenitik dan baja stainless martensitik karena mereka memiliki sifat fisik dan mekanik yang baik.
Sebagai contoh: baja stainless austenitik yang umum digunakan seperti AISI303 dan AISI304 memiliki modulus elastisitas sekitar 200 dan kekuatan batas tahan sebesar 190Mpa-230Mpa.
Baja stainless martensitik yang umum digunakan seperti AISI420 dan AISI440C memiliki modulus elastisitas 215Gpa. Setelah pengolahan pemanasan quenching dan tempering pada AISI420, kekuatan batas tahan dapat mencapai 345Mpa-1420Mpa. Setelah pengolahan panas pada AISI440C, kekuatan batas tahan bahkan dapat mencapai 1900Mpa.
Quenching adalah proses pemanasan benda kerja hingga 30-50°C di atas suhu kritis austenitisasi, mengeluarkannya setelah isolasi, dan mendinginkannya dengan cepat dalam air.
Tempering adalah proses pemanasan ulang benda kerja yang telah diquench hingga di bawah 727°C, mengeluarkannya setelah isolasi, dan mendinginkannya dalam udara, minyak, atau air. Secara umum, tempering diperlukan setelah quenching untuk menghilangkan stres internal dan menstabilkan struktur.

Baja stainless austenitik tidak magnetik dan memiliki ketahanan korosi yang baik, seperti 303, 304, 316, 202, dan baja stainless lainnya.

Baja stainless martensitik bersifat magnetik, tetapi ketahanan korosinya tidak sebaik baja stainless austenitik, seperti 420, 440, 410, 403, dan baja stainless lainnya.

Baik itu martensit maupun austenit, keduanya pada dasarnya terbentuk berdasarkan besi murni dengan penambahan karbon dalam konsentrasi yang berbeda pada suhu tertentu.

Ketika besi murni dipanaskan di atas titik leburnya yaitu 1538 derajat, besi murni menjadi cair.

Ketika besi murni mulai mendingin dalam keadaan cair, ia akan mengkristal menjadi kristal dengan struktur yang berbeda dalam rentang suhu yang berbeda. (Kristal merujuk pada perubahan cair menjadi padat; kristal merujuk pada objek di mana atomnya tersusun secara teratur di ruang.)

Sebagai contoh, di antara titik lebur dan 1394 derajat, besi mengkristal dalam struktur kubus berpusat tubuh, yang disebut δ-Fe. Antara 1394 dan 912 derajat, besi mengkristal dalam struktur kubus berpusat muka, yang disebut γ-Fe. Ketika suhu turun di bawah 912 derajat, ia juga memiliki struktur kubus berpusat tubuh, yang disebut α-Fe.

Besi pada tiga rentang suhu di atas, δ-Fe, γ-Fe, dan α-Fe, juga dapat menyelesaikan karbon, tetapi kemampuan mereka untuk menyelesaikan karbon berbeda. Ini disebut larutan padat.

Karbon yang terlarut dalam α-Fe disebut ferrit Ferrit=F, dan masih mempertahankan struktur kubus berpusat tubuh. Karbon yang terlarut dalam γ-Fe disebut austenit Austenit=Au, yang masih memiliki struktur kubus berpusat muka, dan austenit memiliki plastisitas yang sangat baik, mudah diubah.

Namun, karena celah atom γ-Fe lebih besar daripada α-Fe, konsentrasi karbon yang dapat larut lebih besar daripada α-Fe.

Karbon maksimum yang larut dalam austenit adalah 2,11%, dan karbon maksimum yang larut dalam ferrit adalah 0,0218%.

Apa yang terjadi jika fraksi massa karbon melebihi batas kelarutan keduanya?

Senyawa Fe3C akan terbentuk, yang disebut cementite: Kandungan karbon dalam cementite dapat mencapai 6,69%.

Ketika suhu lebih rendah dari 727 derajat, austenit akan bergabung dengan struktur lain untuk membentuk struktur baru, dan sebagian besar stainless steel yang biasa kita gunakan berada pada suhu ruangan. Pada suhu normal, struktur-struktur yang terbentuk oleh konsentrasi karbon yang berbeda yang larut dalam besi juga berbeda.

Sebagai contoh, ketika kandungan karbon kurang dari 0,0218%, struktur yang terbentuk pada suhu ruangan adalah ferrit.

Lalu, darimana stainless steel austenitik berasal? Apa itu paduan?

Baja karbon adalah paduan dengan besi dan karbon sebagai komponen utamanya. Paduan besi-karbon dengan fraksi massa karbon sebesar 0,0218%-2,11% disebut baja. Di antaranya, baja karbon dengan kandungan karbon kurang dari 0,25% disebut baja rendah karbon. Baja karbon dengan kandungan karbon 0,25%-0,6% juga disebut baja sedang karbon. Ketika kandungan karbon lebih besar dari 0,6%, itu disebut baja tinggi karbon.
Pada suhu ruangan, baja karbon dengan fraksi massa yang berbeda akan membentuk austenit ketika dipanaskan di atas suhu kritis. Austenit ini memiliki karakteristik bahwa ia isoterma dalam rentang suhu yang berbeda, atau didinginkan pada waktu yang berbeda. Pendinginan pada kecepatan rendah akan membentuk struktur yang berbeda.

Suhu kritis adalah suhu yang sesuai dengan garis A3, Acm, dan A1 pada diagram fasa besi-karbon. Ini merepresentasikan suhu di mana fraksi massa karbon yang berbeda mulai bertransformasi menjadi austenit ketika dipanaskan. Sebagai contoh, baja karbon dengan struktur pearlit pada suhu ruangan akan dipanaskan hingga 727 derajat, di mana austenit mulai terbentuk.
Sebagai contoh, untuk baja karbon dengan kandungan karbon 0,77%, pearlit akan terbentuk secara isotermal antara suhu kritis 727 derajat dan 560 derajat, bainit akan terbentuk secara isotermal antara 560 derajat dan Ms, serta antara Ms-Mf martensit terbentuk secara isotermal.

Sebuah paduan merujuk pada elemen logam yang dikombinasikan dengan elemen lainnya untuk membentuk zat dengan sifat-sifat logam.
Sebagai contoh, jendela paduan aluminium di rumah Anda terbuat dari paduan yang terdiri dari aluminium, magnesium, dan silikon. Bagian utama keran dapur umumnya terbuat dari paduan tembaga, terutama tembaga dan seng, serta mengandung sedikit timbal.

Paduan lithium-aluminium AL-Li8090 dan paduan titanium sering digunakan dalam struktur pesawat karena rasio kekuatan terhadap densitasnya yang besar.