Duplex Stainless Steel Adalah

Industri Pulp dan Kertas

Duplex stainless steel digunakan dalam proses pengolahan pulp dan kertas, termasuk dalam digesters, peralatan pemutihan, dan sistem penanganan bahan baku. Ketahanannya terhadap korosi dan abrasi menjadikannya pilihan yang baik untuk aplikasi ini.

Baca Juga: Ferritic Stainless Steel: Kandungan dan Karakteristiknya

Baca Juga: Alloy Copper: Jenis, Tips, dan Plus Minusnya

Rentang Suhu Pemrosesan yang Luas

Baja tahan karat dupleks yang mengandung kromium rendah memiliki rentang suhu proses termal yang lebih luas dibandingkan dengan 18-8 stainless steel dan memiliki resistansi rendah.

Material ini dapat langsung digulung untuk menghasilkan pelat baja tanpa penempaan. Di sisi lain, baja yang mengandung kromium tinggi lebih sulit dikerjakan dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik.

Kegunaan Duplex Stainless Steel

Duplex stainless steel bukan hanya material yang kuat dan tahan korosi, tetapi juga sangat serbaguna. Keunggulannya menjadikannya pilihan ideal untuk berbagai aplikasi di berbagai industri. Cek beberapa kegunaan duplex stainless steel berikut ini!

Tipe-tipe Martensitic Stainless Steel dan Aplikasinya

Martenitic stainless steel dapat dibagi ke dalam 2 jenis kategori stainless steel berbeda berdasarkan kandungan karbonnya :

Martensitic jenis ini mempunyai kandungan karbon sekitar 0,05%-0,25%. Martensitic stainless steel low carbon memiliki sifat lebih kuat, memberikan ketahanan korosi tinggi dan meningkatkan potensi fabrikasi.

Sesuai namanya, martensitic jenis ini umumnya mengandung karbon lebih besar antara 0,61% dan 1,5%. Peningkatan kandungan karbon ini membuat material ini lebih kuat sebab karbon dapat memperkuat struktur molekul. Akan tetapi, hal ini juga menjadikan logam ini lebih rapuh, tidak bisa dilas atau dibentuk ke dalam bentuk lainnya.

Sementara grade martensitic stainless steel, dapat dibedakan ke dalam tipe berikut :

Merupakan grade martensitic stainless steel yang serbaguna. Biasanya diaplikasikan sebagai material pembuatan alat makan, pengencang, pin, pegas, klip pistol, bagian mikrometer, mur, baut, bilah turbin, poros, piston, katup, impeller, dan bantalan bola. Memiliki tingkat kekerasan bisa diubah dengan sedikit variasi dalam perlakuan panas.

Kisaran karbon pada martensitic ini mencapai 0,15% – 0,45%. Dengan kisaran kandungan karbon tersebut tingkat kekerasannya relatif lebih luas dalam kondisi temper atau pengerasan. Ada beberapa aplikasi martensitic stainless steel 420, diantaranya untuk peralatan makan, ring, suku cadang mesin, senjata api, dan peralatan bedah.

Tipe ini mempunyai kemampuan pengerasan lebih besar dibandingkan tipe 420 atau 410, namun memiliki kemampuan bentuk yang terbatas dalam kondisi anil. Biasanya dapat dikeraskan sampai lebih dari RC50. Aplikasi jenis martensitic ini adalah untuk peralatan bedah dan alat makan.

Baja martensitic memiliki konduktivitas termal yang tinggi, yang membuatnya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan distribusi panas yang baik, seperti penukar panas. Selain itu, koefisien ekspansi termal atau coefficient of thermal expansion (CTE) yang rendah membuat baja jenis ini lebih cenderung mempertahankan bentuknya pada suhu tinggi. Umumnya, jenis ini digunakan dalam aplikasi luar angkasa, di mana diperlukan tingkat kekakuan yang tinggi. Di bawah ini adalah beberapa aplikasi untuk martensitic:

Sama seperti tipe-tipe kategori stainless steel lainnya, komponen utama dari martensitic stainless steel adalah chromium dengan kisaran 11,5%-18% dari komposisinya. Sementara komponen umum lainnya termasuk karbon mencapai 1,2% dan nikel. Jumlah karbon tinggi memberikan martensitic struktur molekul yang kuat namun karena komposisi nikelnya yang kurang, membuatnya tidak tahan korosi diantara 5 jenis stainless steel. Sementara komposisi lainnya, ada molybdenum, mangan, dan nikel.

Tidak hanya kekuatannya, martensitic stainless steel mempunyai beberapa sifat yang membedakannya dari tipe-tipe stainless steel lainnya. Grade martensitic stainless steel mencakup berbagai aplikasi, yang bersifat anti karat dan memiliki tingkat kekakuan dan kekuatan maksimum.

Biasanya martensitic cenderung rapuh, sebagian besar bentuknya tidak dapat bereaksi dengan baik terhadap pengelasan. Namun martensitic yang ditempa dapat meningkatkan aplikasinya dan mengurangi kerapuhannya. Pada martensitic stainless steel high carbon biasanya tidak direkomendasikan untuk aplikasi pengelasan, walaupun grade stainless 410 bisa dilas dengan mudah.

Ada banyak jenis martensitic stainless steel yang bersifat magnetic. Struktur molekul yang berbentuk kristal bisa bersifat magnetic jika ada besi di dalam paduannya. Martensitic bersifat magnetic baik dalam kondisi mengeas dan anil.

Formabilitas adalah kemampuan logam untuk dibuat ke dalam berbagai bentuk tanpa retak atau pecah. Namun semakin meningkatnya kandungan karbon, maka sifat formabilitas martensitic akan berkurang.

kategori stainless steel Martensitic biasanya digunakan karena memiliki sifat mekaniknya yang tinggi. Tingkat ketahanan korosinya juga cukup tinggi.

Duplex Stainless Steel

Duplex stainless steel adalah salah satu dari 5 jenis kategori stainless steel yang terdiri atas butiran dari 2 jenis material stainless steel, yaitu ferritic dan austenitic. Kata ‘duplex’ sendiri mengacu pada struktur mikro 2 fase butiran austenitic dan ferritic steel.

Kekuatan Tinggi dan Ketahanan Terhadap Korosi

Dengan struktur mikro dua fase yang seimbang antara austenitik dan feritik, duplex stainless steel memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja stainless konvensional.

Baja tahan karat dupleks dengan kandungan kromium 18 persen hingga 22 persen memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi. Material ini sering digunakan dalam penukar panas dan evaporator yang terbuat dari baja tahan karat.

Tipe-tipe Duplex Stainless Steel

Duplex Stainless steel termasuk sejenis baja tahan karat yang di dalamnya terkandung unsur molybdenum, nitrogen, nikel, dan chromium dengan kadar seimbang. Material ini sangat cocok dipakai pada suhu yang sangat rendah mulai dari -50oC sampai +300oC.

Duplex jenis ini memiliki sifat yang hampir sama seperti tipe 316 namun mempunyai kekuatan tarik mencapai 2 kali lipat. Memiliki komposisi 24% chromium, dan 0,03% karbon, 4% nikel dan 0,028% nitrogen.

Jenis Duplex ini paling banyak dipakai. UNS S31803 terdiri dari komposisi nikel 5,5%, krom 22%, nitrogen 0,15% nitrogen, dan maksimal karbon 0,03%.

Tipe ini biasanya diaplikasikan untuk pengolahan zat-zat kimia, sebab mempunyai ketahanan dan kekuatan korosi yang baik.

Jenis ini dipakai pada aplikasi pengendalian terhadap pencemaran gas buang.

Mengingat ketahanan korosinya sangat baik, memiliki kekuatan tinggi dan harga terjangkau, sehingga kategori stainless steel duplex sangat populer di berbagai industri, termasuk :

Di dalam duplex stainless steel mengandung ferritic dan austenitic, grade ferritic stainless steel dan austenitic stainless steel mempunyai proporsi yang sama, yakni masing-masing 50%. Hal tersebut memberikan banyak manfaat pada kategori stainless steel tersebut. Selain itu, ada komponen umum yang juga terkandung pada duplex, diantaranya mangan, karbon, kromium, silicon, fosfor, sulfur, nikel, molybdenum, tembaga dan nitrogen yang membuat kategori stainless steel ini diminati.

Beberapa tipe grade duplex bisa 2 kali lebih kuat dari ferritic dan austenitic.

Duplex seringkali mudah dibentuk di bawah tekanan daripada grade ferritic dan mempunyai ketangguhan lebih besar. Walaupun grade yang ditawarkan seringkali lebih rendah dibandingkan austenitic. Namun karakteristik dan struktur duplex seringkali lebih baik.

Kategori stainless steel Duplex menawarkan ketahanan korosi yang sebanding atau lebih baik dari grade austenitic. Untuk paduan molybdenum, nitrogen, dan kromium, duplex menunjukkan ketahanan tinggi terhadap korosi celah dan pitting chloride.

Ferritic Stainless Steel

Satu dari 5 jenis kategori stainless steel lainnya adalah ferritic stainless steel sebagai grade stainless steel yang mengandung chromium lebih dari 12%. Jenis ini berbeda dengan tipe-tipe stainless steel lainnya, dilihat dari struktur molekul dan komposisi kimianya.

Ferritic stainless steel didefinisikan sebagai grade stainless steel chromium yang tidak bisa dikeraskan dengan kandungan chromium sekitar 10,5%-30% dan memiliki komposisi karbon kurang dari 0,2%. Pada dasarnya baja ini tidak bisa dikeraskan dengan perlakuan panas dan hanya sedikit bisa dikeraskan dengan perlakuan dingin.

Mechanical properties

Mechanical properties from European Standard EN 10088-3 (2014)[9] (for product thickness below 160 mm):

*for thickness ≤ 5 mm (0.20 in)

The minimum yield stress values are about twice as high as those of austenitic stainless steels.

Duplex grades are therefore attractive when mechanical properties at room temperature are important because they allow thinner sections.

map of 128 hrs age hardened duplex stainless steel with the ferrite phase forming the matrix and austenite grains sporadically spread. The ferrite phase volume fraction is 58%.

EBSD map with austenite grains excluded (white). The scale bar is 500 μm. Colours denote the crystal orientation and are taken from the inverse

at the lower right corner.

EBSD map with austenite grains excluded (white). The scale bar is 500 μm. Colours denote the crystal orientation and are taken from the inverse pole figure at the lower right corner. Duplex stainless is widely used in the industry because it possesses excellent oxidation resistance but can have limited toughness due to its large ferritic grain size, and they have hardened, and embrittlement tendencies at temperatures ranging from 280 to 500 °C, especially at 475 °C, where spinodal decomposition of the supersaturated solid ferrite solution into Fe-rich nanophase ( a ´ {\displaystyle {\acute {a}}} ) and Cr-rich nanophase ( a ´ ´ {\displaystyle {\acute {a}}{\acute {}}} ), accompanied by G-phase precipitation, occurs,[13][14][15] which makes the ferrite phase a preferential initiation site for micro-cracks.[16]

Duplex stainless steel grades must be cooled as quickly as possible to room temperature after hot forming to avoid the precipitation of intermetallic phases (Sigma phase in particular) which drastically reduce the impact resistance at room temperature as well as the corrosion resistance.[17]

Alloying elements Cr, Mo, W, Si increase the stability and the formation of intermetallic phases. Therefore, super duplex grades have a higher hot working temperature range and require faster cooling rates than the lean duplex grades.