Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senyawa besi
yang mengandung setidaknya 10,5% Kromium untuk mencegah proses korosi
(pengkaratan logam). Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan
pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap Krom yang
terjadi secara spontan. Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya
lapisan film oksida Kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses
oksidasi besi (Ferum). Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini
dibandingkan baja yang dilindungi dengan coating (misal Seng dan Cadmium)
ataupun cat. Stainless steel dapat bertahan dari
serangan karat berkat interaksi bahan-bahan campurannya dengan alam. Stainless
steel terdiri dari besi, krom, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel and
molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak.
Elemen-elemen ini bereaksi dengan
oksigen yang ada di air dan udara membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis
dan stabil yang mengandung produk dari proses karat/korosi yaitu metal oksida
dan hidroksida. Krom, bereaksi dengan oksigen, memegang peranan penting dalam
pembentukan lapisan korosi ini. Pada kenyataannya, semua stainless steel
mengandung paling sedikit 10% krom.
Keberadaan lapisan korosi yang tipis
ini mencegah proses korosi berikutnya dengan berlaku sebagai tembok yang
menghalangi oksigen dan air bersentuhan dengan permukaan logam. Hanya beberapa
lapisan atom saja cukup untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat
mungkin karena lapisan korosi tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Lapisan
korosi ini lebih tipis dari panjang gelombang cahaya sehingga tidak mungkin
untuk melihatnya tanpa bantuan instrumen moderen.
Besi biasa, berbeda dengan stainless
steel, permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan
oksigen dan membentuk lapisan Fe2O3 atau hidroksida yang
terus menerus bertambah seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini
makin lama makin menebal dan kita kenal sebagai ‘karat’.
Stainless steel, dapat bertahan
‘stainless’ atau ‘tidak bernoda’ justru karena dilindungi oleh lapisan karat
dalam skala atomik. (SI)
Perbedaan utama antara J4 & 304
adalah perbedaan kimiawi mereka, khususnya persentase kandungan Nikel. 304 mengandung
minimal 8% Nikel dan J4 hanya memiliki minimal 1% Nikel. Kandungan Kromium juga
sedikit lebih rendah, tetapi seperti terlihat dari PRE, keadaan ini dapat
dikompensasikan dengan peningkatan nitrogen.
Kandungan Nikel dalam stainless steel
adalah aspek yang paling sering dibahas ketika seseorang membicarakan tentang
stainless steel. Lazimnya dipercaya bahwa ketahanan stainless steel terhadap
korosi berasal dari Nikel, dengan kandungan Nikel yang lebih tinggi maka
dipercaya bahwa ketahanannya terhadap korosi akan lebih baik. Pendapat ini
tidak benar, Kromium-lah yang memberikan sumbangan besar terhadap ketahanan
stainless steel atas korosi. Nikel memberikan tambahan perlindungan dalam
aplikasi kimiawi. Tetapi dalam sebuah aplikasi normal, ketika stainless steel
terekspos ke udara bebas (sebagaimana lazimnya terjadi), Kromium adalah unsur
yang paling berpengaruh dalam ketahanan terhadap korosi dan PRE adalah
indikator yang bagus untuk mengetahui ketahanan terhadap korosi.
Lalu Mengapa Nikel Harus Ditambahkian Ke Stainless Steel?
Penambahan Nikel memperbaiki daya
bentuk, daya las, dan ketangguhan stainless steel terhadap suhu rendah. Untuk
memahami bagaimana Nikel melakukannya, marilah kita lihat sejumlah informasi
mendasar tentang logam.
Logam-logam terbentuk oleh apa yang
disebut sebagai “ikatan logam”. Atom-atom dari logam dikemas secara berdekatan
dalam sebuah kolam elektron sebagaimana ditunjukkan oleh sketsa dibawah ini.
Atom-atom logam membentuk struktur
berulang yang tetap dalam ruang 3 dimensi, yang dirujuk sebagai “kristal”.
Aneka logam membentuk struktur kristal yang berbeda dan banyaknya jenis
properti dari logam bergantung pada susunan kristal tersebut.
Susunan kristal mild steel disebut
dengan BCC. Susunan ini terjaga ketetapan bentuknya bahkan setelah adanya
penambahan Kromium. Oleh karena itu susunan kristal stainless steel seri 400
adalah sama dengan mild steel, dan lazimnya dirujuk sebagai susunan kristal
BCC. Tetapi ketika Nikel ditambahkan dalam kuantitas yang memadai, susunan
kristal tersebut berubah ke susunan berbeda yang disebut FCC. Lazimnya
disebut austenit.
Perubahan bentuk susunan kristal dari
BCC ke FCC inilah yang merupakan kontribusi berharga Nikel dalam pembentukan
stainless steel.
Nikel bukanlah satu-satunya elemen yang
bisa menciptakan perubahan di atas. Nitrogen, Karbon, Mangan & Tembaga juga
bisa menyebabkan transformasi BCC ke FCC dalam stainless steel. Efek
masing-masing elemen tersebut dalam perubahan stainless steel BCC ke stainless
steel FCC diberikan oleh rumus persamaan Nikel dibawah ini:
Persamaan Nikel = % Nikel + 30 x %C +
30 x %N + 0.5 x %Mn + 0.25 x % Cu
Susunan kristal austenik (FCC) dicapai
J4 dengan kombinasi optimum dari seluruh elemen diatas. Oleh karena itu, J4
memiliki daya bentuk, daya las dan ketahanan terhadap suhu rendah.
Kandungan bahan yang terdapat pada J4
memungkinkan penggunaan untuk produk aplikasi yang sebelumnya dibuat dari
stainless steel seri 300 yang lebih mahal.
J4 menawarkan lebih dari sekedar pengganti
304 !
J4 memiliki keunggulan - keunggulan
yang melebihi jenis stainless steel konvensional. Keunggulan utama terletak
pada kekuatannya. Berikut kami berikan tabel perbandingan Yield Strength antara
J4 dengan jenis stainless steel lainnya.
|
Grade
|
Minimum Yield
Strength (MPa)
|
|
304
|
205
|
|
J4
|
300
|
|
430
|
205
|
J4 - 50% lebih kuat dari 304 dan 430 !
Maksudnya, sebuah komponen terbuat dari
J4, ketebalannya (sebagaimana bobotnya) bisa 30% lebih rendah daripada komponen
yang sama (dengan kekuatan yang sama) terbuat dari 304 atau 430.
Yield Strength pada mild steel adalah
200 MPa dan J4 dengan biayanya yang rendah serta penggunaan material yang lebih
sedikit (sehubungan dengan kekuatannya yang lebih tinggi) dapat digunakan dalam
banyak aplikasi mengganti mild steel, dengan biaya yang sama (bahkan dalam
beberapa kasus lebih rendah daripada Mild Steel). Setiap aplikasi yang
menggunakan mild steel dengan Nikel, Krom atau Powder Coating bisa diganti
dengan penggunaan J4 yang akan memberikan “keuntungan tahan karat” kepada
pelanggan dengan biaya yang sama.
sumber:Redaksi chem-is-try.org pada 13-04-2005
Tidak ada komentar:
Posting Komentar