Di ranah metalurgi, klasifikasi paduan sering memicu kebingungan, terutama ketika istilah seperti "stainless steel" dan "paduan berbasis nikel" digunakan secara bergantian. Artikel ini bertujuan untuk mengklarifikasi perbedaan mendasar antara kedua bahan ini, mengeksplorasi komposisi, properti, dan aplikasi mereka untuk menjawab pertanyaan penting: Apakah stainless steel merupakan paduan berbasis nikel?
Mendefinisikan fundamental
Stainless steel pada dasarnya adalah paduan berbasis zat besi yang mengandung minimal 10,5% kromium, yang membentuk lapisan oksida pasif yang menolak korosi. Sementara banyak nilai stainless steel termasuk nikel sebagai elemen paduan, itu bukan komponen utama. Menurut standar American Society for Testing and Material (ASTM), stainless steel diklasifikasikan ke dalam lima kategori utama berdasarkan mikrostruktur: austenitic, feritik, martensit, dupleks, dan pengerasan curah hujan.
Paduan berbasis nikel, sebaliknya, didefinisikan dengan memiliki nikel sebagai elemen matriks utama (biasanya melebihi 50% berat). Paduan ini direkayasa untuk lingkungan yang ekstrem, menawarkan ketahanan panas yang luar biasa dan ketahanan korosi dalam aplikasi seperti mesin dirgantara dan peralatan pemrosesan kimia. Contohnya termasuk paduan Inconel® dan Hastelloy®, yang mengandung {50-70% nikel.
Peran nikel dalam stainless steel
Nikel memainkan peran penting dalam nilai stainless steel tertentu, terutama tipe austenitik seperti 304 dan 316:
- 304 Baja tahan karat:Berisi 8-10. 5% nikel, yang menstabilkan struktur mikro austenitik, meningkatkan keuletan dan kemampuan las. Kelas ini banyak digunakan dalam peralatan pengolahan makanan dan aplikasi arsitektur.
- 316 Stainless Steel:Termasuk 10-14% nikel bersama dengan 2-3% molybdenum, meningkatkan resistensi terhadap korosi klorida. Umum di lingkungan laut dan perangkat medis.
Namun, bahkan pada baja tahan karat nikel tinggi ini, besi tetap menjadi elemen dominan (kira-kira 60-70%), membedakannya dari paduan berbasis nikel.
Perbedaan utama dalam properti dan aplikasi
- Komposisi Kimia
| Milik | Stainless steel (304) | Paduan Berbasis Nikel (Hastelloy X) |
|---|---|---|
| Logam dasar | Besi (69%) | Nikel (47%) |
| Kromium | 18-20% | 22% |
| Nikel | 8-10.5% | 47% |
| Elemen lainnya | Mangan, silikon | Kobalt, Molibdenum |
| Kekuatan tarik | 515 MPa | 827 MPa |
| Suhu Layanan Maks | 870 derajat | 1200 derajat |
- Karakteristik kinerja
Resistensi korosi: Stainless steel bergantung pada kromium oksida untuk perlindungan, sedangkan paduan berbasis nikel menawarkan resistensi superior terhadap asam dan oksidasi suhu tinggi.
Sifat Mekanik: Paduan berbasis nikel menunjukkan kekuatan yang lebih tinggi pada suhu tinggi, membuatnya sangat diperlukan dalam turbin gas dan reaktor nuklir.
Biaya: Stainless steel umumnya lebih ekonomis, dengan paduan berbasis nikel biaya 3-5 lebih banyak karena kandungan nikel yang tinggi dan manufaktur khusus.
- Perspektif dan Standar Industri
Michael F. McGuire, penulis "Stainless Steel for Design Engineers," menekankan: "Perbedaannya terletak pada matriks. Basis besi stainless steel memberikan perilaku metalurgi yang berbeda dibandingkan dengan paduan berbasis nikel, terutama dalam kelanggaan dan ketahanan creep."
Standar ASTM semakin memperkuat klasifikasi ini. ASTM A 959-25, yang mengatur nilai stainless steel, secara eksplisit mengkategorikan bahan-bahan ini sebagai berbasis zat besi, sementara paduan berbasis nikel berada di bawah spesifikasi terpisah seperti ASTM B622.
- Kesalahpahaman umum
Kesalahpahaman yang lazim muncul dari istilah "baja tahan karat nikel tinggi." Sementara nilai seperti 904L mengandung hingga 28% nikel, mereka masih berbasis zat besi. Paduan berbasis nikel sejati, seperti Inconel 625, memperoleh sifatnya dari matriks nikel-kromium-molybdenum, menawarkan kinerja yang tak tertandingi dalam kondisi ekstrem.
Kesimpulan: Mengklasifikasi Klasifikasi
Stainless steel bukan paduan berbasis nikel. Komposisi kaya besi, dikombinasikan dengan kromium sebagai elemen paduan primer, menempatkannya dalam kategori yang berbeda. Nikel meningkatkan sifat spesifik di kelas tertentu tetapi tidak mengubah klasifikasi fundamental.
Memahami perbedaan ini sangat penting untuk seleksi material. Insinyur yang menentukan komponen untuk aplikasi aerospace suhu tinggi akan memilih paduan berbasis nikel, sementara stainless steel tetap menjadi pekerja keras untuk ketahanan korosi umum dengan biaya lebih rendah. Seiring kemajuan ilmu material, kedua keluarga terus berkembang, tetapi definisi inti mereka tetap berakar pada dasar unsur mereka.
Dalam kata-kata International Institute of Welding: "Klasifikasi material yang tepat memastikan keamanan, kinerja, dan efektivitas biaya dalam desain teknik." Mengenali stainless steel sebagai paduan berbasis zat besi dengan tambahan nikel opsional daripada bahan berbasis nikel sangat penting untuk pengambilan keputusan yang diinformasikan dalam rekayasa bahan.
