5 Stainless Steel yang Dapat Diolah untuk Kinerja Produk Unggul

Stainless steels adalah salah satu opsi material paling populer untuk manufaktur logam, dan digunakan dalam aplikasi yang berkisar dari peralatan dapur hingga komponen otomotif hingga peralatan pengolahan kimia. Banyak item stainless steel diproduksi melalui CNC machining, metode manufaktur serbaguna yang memanfaatkan presisi bor, bor, putar, dan alat pemotong lainnya yang dikendalikan komputer untuk secara efisien dan hemat biaya membuat bagian yang presisi dan dapat diulang.

Namun, istilah "stainless steel" sebenarnya merujuk pada lebih dari sekadar satu material. Stainless steel adalah kategori logam, masing-masing menunjukkan karakteristik yang berbeda. Memilih stainless steel yang tepat untuk aplikasi tertentu dapat meningkatkan atau menghambat kinerja bagian secara signifikan. Inilah yang perlu diketahui tim produk.

Apa itu stainless steels?

Stainless steel adalah alloy yang terdiri terutama dari besi, karbon, dan krom, meskipun banyak grade mencakup persentase karbon yang sedikit lebih tinggi untuk kekuatan dan kekerasan yang lebih besar. Menggabungkan logam lainnya — seperti nikel untuk menstabilkan mikrostruktur kristal besi, atau molibdenum atau titanium untuk meningkatkan resistensi panas dan karat alloy — juga merupakan praktik umum. Stainless steels dapat relatif dapat dibentuk dan duktil, tergantung pada perawatan panas.

Resistensi karat dan karat stainless steel berasal dari perilaku alloy ketika terpapar oksigen. Segera logam polos terpapar udara bebas, krom dalam alloy menghasilkan lapisan oksidan tipis. Lapisan oksidan ini menghambat oksidasi lebih lanjut logam, mencegah karat dan karat yang sebaliknya disebabkan oleh kelembaban dan oksigen. Resistensi ini terhadap karat dan karat membuat banyak stainless steel cocok untuk bagian yang akan terpapar elemen dalam waktu yang lama.

Ada lima kategori utama stainless steels:

• Austenitic
• Ferritic
• Martensitic
• Duplex
• Precipitation hardened

Meskipun stainless steels umumnya sulit diolah, kemampuan olah dari setiap kategori ini dapat ditingkatkan dengan mengikuti sejumlah praktik terbaik, termasuk: Menggunakan alat yang tajam dengan geometri pemotongan yang tepat dan memilih laju feed serta kedalaman pemotongan yang sesuai untuk setiap alloy spesifik.

Selain itu, inklusi elemen seperti sulfur, tembaga, timah, dan alloy lain dapat mengubah kemampuan olah material. Sulfur khususnya mengurangi duktibilitas chip, memungkinkan mereka terpisah dengan lebih mudah.

1. Austenitic stainless steels

Austenitic stainless steels — bernama dari mikrostruktur kristal austenitic dalam besi — adalah bentuk stainless steel yang paling umum. Grade steel ini memberikan resistensi karat dan kekuatan yang tinggi, keformabilitas pasca-pemesinan yang mengesankan, kemampuan las yang baik, dan biasanya memiliki konten nikel yang jauh lebih tinggi dibandingkan jenis alloy lainnya. Austenitic steels ditandai dengan angka dalam rentang 300.

Grade 304 steel — dikenal sebagai standard 18/8 stainless — memiliki minimal 18% krom dan 8% nikel, dan maksimal 0,07% karbon. Digunakan untuk menciptakan berbagai komponen rumah tangga dan industri, termasuk peralatan dapur, baut, dan mesin.

Grade 316 steel cukup mirip, tetapi mengandung tingkat nikel dan molibdenum yang lebih tinggi, yang menawarkan resistensi yang lebih besar terhadap asam dan klorida. Grade 316 oleh karena itu sangat cocok untuk bagian yang digunakan dalam konteks laut dan pengolahan kimia. Logam tambahan meningkatkan biaya material, namun.

Kedua 304 dan 316 steel tersedia dalam grade rendah karbon (304L dan 316L), yang memberikan risiko yang lebih rendah terhadap presipitasi krom karbida (fenomena yang secara drastis mengurangi resistensi karat di sepanjang letasan las). Ini disukai untuk lingkungan yang sangat korosif.

Austenitic stainless steels dapat menjadi yang paling sulit diolah, sebagian besar karena mereka menunjukkan sifat lengket dan work harden dengan cepat. Coolant dan pelumas sangat penting selama pemesinan untuk mencegah panas terkonsentrasi.

2. Ferritic stainless steels

Ferritic stainless steels adalah alloy magnetik, krom tinggi, karbon rendah dengan resistensi tinggi terhadap stress corrosion cracking (jenis umum degradasi steel) dan oksidasi pada suhu tinggi.

Grade ini sering digunakan untuk komponen otomotif, peralatan dapur, peralatan petrokimia, dan aplikasi lain yang akan berinteraksi dengan material yang potensial korosif. Ferritic stainless steels juga menunjukkan properti konduktivitas termal yang luar biasa, menjadikannya ideal untuk aplikasi seperti pemanas exchanger boiler dan furnace.

Sementara ferritics tidak memiliki kekuatan dan resistensi karat yang sama seperti austenitic stainless steels, konten karbon rendahnya memberikan duktibilitas yang superior, memungkinkan grade ini untuk melalui pembentukan yang luas tanpa melemahkan material. Mereka juga tidak dapat di-hardener dengan perawatan panas. Karena kurangnya nikel, ferritic stainless steels sering kali lebih murah dibandingkan grade austenitic. Grade ini ditandai dengan angka dalam rentang 400.

Grade 434 adalah salah satu ferritic stainless steels yang paling banyak digunakan. Molibdenum meningkatkan resistensi karat alloy, menghasilkan material yang memberikan properti mekanis yang baik serta resistensi yang kuat terhadap panas dan oksidasi.

Grade 444, di sisi lain, mencakup tingkat rendah karbon dan nitrogen, menawarkan resistensi superior terhadap pitting, crevice corrosion, dan chloride stress corrosion cracking — menjadikannya ideal untuk aplikasi seperti tang air panas dan peralatan pabrik bir atau anggur.

Ferritics adalah antara stainless steels yang paling mudah diolah, meskipun alloy dengan konten krom yang lebih tinggi — seperti grade 446 — seringkali menampilkan kesulitan pemesinan.

3. Martensitic stainless steels

Martensitic stainless steels secara struktural mirip dengan ferritic steels, tetapi mencakup persentase karbon yang lebih tinggi (konten karbon ferritic steels biasanya di bawah 0,10%, sementara grade martensitic dapat mengandung hingga 1% atau lebih). Ini menciptakan mikrostruktur martensite dalam material, yang memberikan alloy ini kekuatan dan ketahanan aus yang superior setelah pemesinan dibandingkan stainless steel lainnya, tetapi juga dapat meningkatkan kerapuhan material.

Selanjutnya, konten karbon yang meningkatnya memungkinkan martensitic steels untuk dirawat panas dan usia untuk mengeraskan dan memperkuat logam lebih lanjut. Namun, ini juga meningkatkan kerentanan material terhadap karat dan karat. Keluarga ini oleh karena itu ideal untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan daya tahan tinggi tetapi resistensi karat hanya rata-rata, seperti komponen turbin, peralatan dapur berkualitas tinggi, dan klep serta pompa mekanis.

Martensitic stainless steels juga ditandai dengan angka 400 dan, seperti ferritics, relatif mudah diolah, meskipun konten karbon yang lebih tinggi mengurangi kemampuan olah. Grade 440C dikenal memberikan beberapa kekuatan, kekerasan, dan ketahanan aus yang terbesar yang mungkin untuk alloy stainless steel — tetapi memerlukan perawatan panas terlebih dahulu untuk sepenuhnya merealisasikan karakteristik ini. Saat dalam kondisi annealed, 440C steel dalam keadaan yang paling mudah diolah, meskipun alat yang kuat disarankan.

4. Duplex stainless steels

Duplex stainless steels adalah alloy yang sangat tahan karat yang mengandung baik mikrostruktur austenitic maupun ferritic. Hasilnya adalah seperangkat steel yang cukup dapat dibentuk dan dapat dilas dengan campuran karakteristik dari kedua kategori.

Duplex alloy dapat memberikan dua kali kekuatan stainless steel austenitic atau ferritic, dan menunjukkan resistensi stress corrosion cracking yang jauh lebih besar dibandingkan alloy austenitic umum seperti grade 304 dan 316, jika kurang dari standard ferritic steel. Namun, kombinasi kekuatan tinggi dan resistensi karat ini menjadikan duplex alloy ideal untuk aplikasi di bawah air di mana bagian harus menahan air laut yang korosif dalam waktu yang lama.

Resistensi pitting klorida dan crevice corrosion ditentukan oleh konten krom, molibdenum, dan nitrogen dari suatu alloy tertentu, tetapi duplex steel mengandung lebih sedikit nikel dan molibdenum dibandingkan alloy austenitic, dan oleh karena itu umumnya lebih murah. Selanjutnya, kekuatan tinggi mereka juga memungkinkan desainer untuk mengurangi ketebalan bagian untuk beberapa komponen, berkontribusi lebih lanjut pada pengurangan biaya dan bobot bagian keseluruhan.

Mungkin bentuk duplex stainless steel yang paling umum adalah 2205 (diberi nama untuk komposisi 22% krom dan 5% nikelnya), yang sering digunakan dalam peralatan pengolahan dan penyimpanan kimia dan tang beban. Duplex steel cenderung lebih sulit diolah karena kekuatan annealed yang tinggi.

5. Precipitation-hardened stainless steels

Precipitation-hardened stainless steels menggabungkan manfaat baik alloy austenitic maupun martensitic, sehingga mampu mencapai kekuatan tinggi dan properti mekanis melalui perawatan panas sambil mempertahankan resistensi karat yang baik.

Selain memberikan oksidasi yang baik, precipitation-hardened stainless steels ini beroperasi secara serupa dengan grade austenitic 304 dalam sebagian besar kondisi. Bentuk precipitation-hardened stainless steel yang paling umum adalah 17-4 PH, atau grade 630, yang mendapat namanya dari komposisinya yang terdiri dari 17% krom dan 4% nikel.

Sementara kemampuan olah precipitation-hardened stainless steel bervariasi berdasarkan alloy tertentu, salah satu keuntungan signifikan dari logam ini adalah bahwa mereka dapat dengan mudah diolah ketika dalam kondisi solution-treated — yang dapat diikuti dengan proses age-hardening untuk meningkatkan kekuatan steel.

Temukan alloy stainless steel ideal untuk setiap proyek

Stainless steels tersedia dalam sejumlah bentuk yang berbeda. Jika tim produk mencari kekuatan super dengan resistensi karat rata-rata, maka alloy martensitic akan cocok. Demikian pula, tim yang membutuhkan steel yang menawarkan kekuatan tinggi, pitting tinggi, dan resistensi karat mungkin menemukan alloy duplex yang ideal.

Menentukan material yang tepat untuk komponen tertentu adalah bagian penting dari proses desain dan produksi produk, dan patut bagi tim produk untuk menyelidiki opsi material dengan menyeluruh. Namun, menemukan material yang tepat untuk memenuhi persyaratan unik proyek dapat disederhanakan dengan bantuan mitra manufaktur yang berpengalaman seperti Fast Radius.

Fast Radius menyediakan layanan manufaktur on-demand yang efisien. Bekerja sisi dengan sisi dengan pelanggan selama setiap tahap desain dan produksi, tim insinyur, desainer, konsultan, dan technologist yang berpengalaman kami memastikan bahwa bagian dioptimalkan untuk kemampuan produksi dan bahwa metode manufaktur yang paling cocok — atau kombinasi metode — selalu digunakan. Fast Radius membantu tim segala bentuk dan ukuran menciptakan bagian yang unggul dengan titik harga yang kompetitif dan waktu turnaround yang cepat. Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut.

Kunjungi pusat pembelajaran Fast Radius untuk mengetahui lebih lanjut tentang advanced high-strength steels, CNC machining, dan layanan lengkap kami.