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

Karakteristik Dan Pemilihan Material

University of Indonesia

Ferritic Stainless Steel

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

2004

2005

+/- %

2006 (e)

+/- %

Dr.-Ing. Bambang Suharno

Western Europe/Africa

9,422

8,823

-6.4

9,700

9.9

Dr. Ir. Sri Harjanto

Central and Eastern Europe

318

310

-2.5

370

19.4

2,933

2,689

-8.3

3,050

13.4

11,897

12,498

5.1

14,680

17.5

24,570

24,320

-1.0

27,800

14.3

The Americas Asia World total

Metallurgy and Materials Engineering Department University of Indonesia 2007

Department of Metallurgy and Materials Engineering UI


Karakteristik Ferritic Stainless Steel

Komposisi: Interval kandungan Cr : 10.5 – 30 % Cr (11.5 – 27 % Cr) C dibuat rendah untuk memperbaiki ketangguhan dan meminimalisir sensitasi Unsur tambahan: Mn, Si dan Mo, Si, Al, Ti, Nb Mo Æ memperbaiki ketahanan korosi pitting dan crevice Nb dan/atau Ti Æ mengikat C dan N S atau Se Æ meningkatkan machinability

Struktur kristal: umumnya BCC (Body Centered Cubic)



Karakteristik Ferritic Stainless Steel Sifat Mekanik: Tidak termasuk ‘high strength steel’ Kekuatan luluh (kondisi anil) Æ 275 – 415 MPa Sifat ductility dan formability nya baik. Kekuatan pd temp tinggi <<< Austenitic Stainles Steel (effect brittleness) Ketangguhannya terbatas

Sifat Fisika: Bersifat Ferromagnetic


1


Ferritic Stainless Steel Tiga generasi ferritic stainless steel : Generasi I: Kandungan C tidak terlalu rendah Æ 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 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 Æ paduan 409 berfasa ferrite pada semua temperatur



Ferritic Stainless Steel (Generasi I)

KOMPOSISI KIMIA FERRITIC STAINLESS STEEL GENERASI I KOMPOSISI WT % UNS TYPE C Cr Mo LAIN2 S42900 429 0.12 14.0-16.0 S43000 430 0.12 16.0-18.0 S43020 430F 0.12 16.0-18.0 0.6 0.06P;0.15 min S S43023 430FSe 0.12 16.0-18.0 0.15 min Se S43400 434 0.12 16.0-18.0 0.75-1.25 S43600 436 0.12 16.0-18.0 0.75-1.25 Nb+Ta = 5x%C min S44200 442 0.2 18.0-23.0 S44600 446 0.2 23.0-27.0 Department of Metallurgy and Materials Engineering UI


Ferritic Stainless Steel (Generasi II)

KOMPOSISI KIMIA FERRITIC STAINLESS STEEL GENERASI II KOMPOSISI WT % UNS TYPE C Cr Mo Ni LAIN2 S40500 405 0.08 11.5-14.5 0.1-0.3 Al S40900 409 0.08 10.5-11.75 0.5 Ti = 6xCmin to 0.75%max 409Cb 0.02 12.5 0.2 0.4 Nb S44100 441 0.02 18 0.3 0.7 Nb, 0.3 Ti AL433 0.02 19 0.3 0.4 Nb, 0.5 Si, 0.4 Cu AL466 0.01 11.5 0.2 0.2 Nb, 0.1 Ti AL468 0.01 18.2 0.2 0.2 Nb, 0.1 Ti YUS436S 0.01 17.4 1.2 0.2 Ti S43035 439 0.07 17-19 0.5 Ti = 0.2 + 4(C+N)min to 1.0max 12SR 0.2 12 1.2 Al, 0.3 Ti 18SR 0.04 18 2.0 Al, 0.4 Ti K41970 406 0.06 12.0-14.0 0.5 2.75 - 4.25 Al , 0.6 Ti Department of Metallurgy and Materials Engineering UI

2


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 4750C karena pengendapan ά-phase serta embrittlement oleh σ & χ pd T tinggi.



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.


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 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. 650850oC, 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 Æ mencegah pembentukan Cr23C6 atau Cr7C6.


3

Karakteristik Dan Pemilihan Material


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

Austenitic Stainless Steel Dr.-Ing. Bambang Suharno

Struktur kristal: FCC (face centered cubic)

Dr. Ir. Sri Harjanto

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)

Metallurgy and Materials Engineering Department University of Indonesia 2007



Austenitic Stainless Steels


Aplikasi Austenitic SS Sangat luas.

Sifat Fisika-kimia:

pipes, heat exchangers, tanks for food, chemical, pharmaceutical, offshore and paper industries.

Umumnya ketahan korosi sangat baik. Kecuali pada lingkungan khlorida

Ketahanan panas baik ketahanan creep dan oksidasi pada temperatur tinggi yang baik.

Non Magnetik


Baja dengan paduan yang lebih tinggi untuk lingkungan yang lebih agresif. Department of Metallurgy and Materials Engineering UI

4


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


5





Penguatan 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






Permasalahan Austenitic SS 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.


6


Permasalahan Austenitic SS Pengerjaan dingin Austenitic SS. Dapat diatasi dengan pengerjaan-hangat 700900oC. 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.


7

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

Recommend Documents