Martensitic Stainless Steel

Abror A.

Dennis Edgard J.

Juliansyah Rizki Pratama

Nadella Salshabia

Overview• Martensitic Steel memiliki kandungan Chrome ( Cr ) sebesar 11% -

18% dan kadar Karbon ( C ) sebesar 0,08% - 2,0%. Martensitic grades mempunyai paduan Cr tanpa adanya Nikel kecuali untuk SS414

• Carbon yang tinggi pada jenis baja ini membuat baja jenis ini baik dalam hal merespon panas dan memberikan kekuatan mekanis yang baik, seperti kekerasannya.

• Memiliki struktur body centered tetragonal (BCT), dan bersifat ferromagnetic

• Martensitic Stainless Steel ini memberikan ketahan yang baik terhadap korosi .Tipe tipe baja Martensitic Stainless Steel ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan aplikasinya.

•Martensitic grades digunakan saat dibutuhkan kekuatan, kekerasan, dan wear resistance

Microstructure image of a martensitic stainless steel

Jenis Martensitic SS

400 Series Martensitic Chemical Properties

Type C Mn P S N Si Cr Ni Mb

410* 0.15 1.00 0.040 0.030 - 1.00 11.5 / 13.5 - -

410S 0.08 0.30/0.65

0.030 0.010 0.060 0.15/0.50

12.00 / 12.60 0.20/0.55 0.20/0.55

416 0.15 1.25 0.060 0.15 min

- 1.00 12.00 / 14.00 - -

420 0.15 min

1.00 0.040 0.030 - 1.00 12.00 / 14.00 - -

430 0.15 1.00 0.040 0.030 - 1.00 16.00 / 18.00 - -

440C 0.95/1.20

1.00 0.040 0.030 - 1.00 16.00 / 18.00 - 0.75

400 Series Martensitic Physical Properties

Type UNS Tensile

(ksi) min

Yield

(ksi) min

Elongati

on

min

Hardness

(Brinell)

max

Hardness

(Rockwel

l B) max

410* S41000 65 30 20% in 2" 217 95

410S S41008 60 30 22% in 2" 183 88

416 S41600 75 40 30-25% in

2"

 - 82

420 S42000 95 60 30-25% in

2"

 - 92

430 S43000 65 30 22% in 2" 183 88

440C S44004  - -  -  -   -

AISI 410 •Soft Annealing:

Dipanaskan sampai 730-810, air cooling. Struktur ferritic dengan spherical carbides

•Hardening

Dipanaskan sampai 950-1000 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC

•Tempering

Temperatur 700—750

•Embrittlement

425-525, spesifik saat 475

AISI 410

• Forging

Hot forming temperatur 1100-850

• Machinability

Bagus saat annealed condition

• Corrosion Resistance

Tidak terlalu baik. Cocok digunakan saat kondisi kamar dan tidak korosif

• Welding

Cukup baik. Untuk mengurangi cracking dilakukan pre heating 177-204. Direkomendasikan menggunakan proses Post-weld annealed

AISI 431 • Soft Annealing:

Dipanaskan sampai 660-750, pendinginan lambat (in furnace). Max Brinnel Hardness 295

• Hardening

Dipanaskan sampai 980-1030 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC

• Embrittlement

425-525, spesifik saat 475

• Formability

Tingkat formability cukup tinggi dibandingkan dengan stainless steel yang lain

AISI 431• Forging

Hot forming temperature: 1100-800, slow cooling

• Machinability

Baik saat kondisi fully annealed

• Corrosion Resistance

Yang terbaik di kelas martensitic stainless steel

• Welding

Weldability baik. Untuk menghindari cracking, dilakukan proses pre-heating 2014-316. Setelah di air cooling, proses welding dilakukan pada temperatur 649

AISI 420• Soft Annealing:

Dipanaskan sampai 730-810, air cooling. Struktur ferritic dengan spherical carbides

• Hardening

Dipanaskan sampai 950-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli. Kekuatan setelah quenching sekitar 47 HRC

• Tempering

Temperatur 650—750 , transformasi struktur dengan ferrite

AISI 420•Forging

Hot forming temperature: 1100-850,

•Machinability

Baik

•Corrosion Resistance

Resisten saat atmosfer pressure, dan asam lemah

•Welding

Weldability kurang baik. Untuk menghindari cracking, dilakukan proses pre-heating 149-2014dengan post weld tempering selama 2 jam

AISI 440High carbon martensit stainless steel dengan moderate corrosion resistance, good strength, dan kemampuan menjada kekuatan dan wear resistance

• Soft Annealing:Dipanaskan sampai 840-870, slow cooling• HardeningDipanaskan sampai 1000-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli. • TemperingTempering temperature 100-150, maximum hardness 56 HRC• MachinabilityKemampuan machinability yang terbaik saat annealed condition• Forging Hot forming temperature adalah 1100-900

AISI 416• Soft Annealing:

Dipanaskan sampai 745-825, air cooling. Struktur ferritic

• Hardening

Dipanaskan sampai 950-1050 diikuti quenching dengan udara atau oli.

• Tempering

Temperatur 680—780 , struktur martensite

• Cold working

Paduan hanya menerima minor cold working. Deformasi yang besar menghasilkan cracking

• Forging

Hot forming temperature: 1100-850, air cooling

• Machinability

Sangat cepat dibandingkan free machining carbon steel. Kondisi terbaik saat material dipanaskan 95 dan dibentuk (cold drawn)

• Corrosion Resistance

Resisten saat atmosfer pressure, asam lemah, beberapa produk tambang, dan material organik

• Welding

Weldability tidak baik karena tingginya sulfur menyebabkan porositas

Kelebihan Martensitic Stainless Steel• Sifat-sifat yang diinginkan dapat diatur dengan menambahkan atau mengurangi kadar

karbonnya

• Karena kadar karbonnya yang cukup tinggi, maka sifat-sifat yang diinginkan seperti

kekerasan maupun ketangguhan dapat diatur dengan memanipulasi jumlah kadar karbonnya

• Memiliki tingkat formability yang cukup baik

• Meskipun memiliki tingkat kekerasan yang cukup tinggi, umumnya martensitic stainless steel

dapat dibentuk ataupun drawn dalam kondisi annealed.

• Memiliki kekerasan, kekuatan, dan ketahanan wear yang baik

• Adanya kadar karbon yang tinggi membuat kekerasan, kekuatan, dan ketahanan wear dari

martensitic stainless steel cenderung lebih tinggi dibandingkan dengan stainless steel

lainnya

• Dalam beberapa aplikasinya, martensitic stainless steel yang mengandung kadar karbon

tinggi mampu mencapai tingkat kekerasan 60 HRC

Kekurangan Martensitic Stainless Steel

• Perlu adanya perlakuan lebih lanjut untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan

dari martensitic stainless steel

• Untuk bisa mencapai sifat-sifat yang diinginkan, umumnya martensitic stainless

steel perlu diberikan perlakuan-perlakuan tertentu, seperti heat treatment untuk

mendapatkan ketahanan korosi optimum, hardening treatment untuk

mendapatkan tingkat kekerasan optimum, dan sebagainya

• Memiliki ketahanan korosi yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan

austenitic atau ferritic stainless steel

• Pada beberapa jenis martensitic stainless steel seperti 410, karena kadar Cr yang

digunakan tidak terlalu tinggi (sekitar 12 %), menyebabkan ketahanan korosi yang

dimilikinya tidak terlalu tinggi dibandingkan stainless steel lainnya, dan cenderung akan

membentuk karat dalam waktu lama apabila dibiarkan pada udara terbuka

• Pada tipe 410, untuk mendapatkan kemampuan ketahanan korosi maksimumnya,

diperlukan adanya perlakuan pengerasan, tempering, dan polishing

Kekurangan Martensitic Stainless Steel• Sifat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh kadar karbon yang ada

• Karena kadar karbonnya yang cukup tinggi, heat treatment yang dilakukan akan sangat

memengaruhi strengthness dari stainless steel tersebut

• Diperlukan adanya proses heat treatment yang cermat disertai dengan penghitungan

kadar karbon yang ada agar sifat-sifat yang diinginkan dapat tercapai

• Diperlukan adanya kehati-hatian saat melakukan welding pada martensitic

stainless steel

• Dalam melakukan proses welding pada martensitic stainless steel yang diberikan proses

annealing, hardening dan tempering, diperlukan adanya kewaspadaan, dimana proses

welding yang dilakukan dapat memicu terjadinya pembentukan brittle martensite yang

menyebabkan adanya tegangan di area welding dan mendorong terjadinya cold cracking

• Martensitic stainless steel dengan kadar karbon tinggi juga memiliki kemungkinan cold

cracking karena adanya hardenability yang tinggi, dan diperlukan adanya pre-heating ke

260 0C selama welding dan pendingingan secara lambat serta post-weld annealing untuk

mencegah terjadinya crack selama proses

Aplikasi Martensitic SS

Beberapa contoh aplikasi dari martensitic ss:

• cutting utensils

• surgical and dental instruments

• fasteners, springs and ball bearings

• press plates

• steam and gas turbines

Type 410 Basic martensit grade, yang mengandung paduan terendah

dari tiga basic stainless steel (304, 430, dan 410). Cost

rendah, fungsinya luas, heat treatable stainless steel .

Digunakan dalam keadaan stress tinggi dan baik untuk

corrosion resistance ( udara, air, beberapa bahan kimia,

dan asam makanan )

Type 410S Mengandung karbon lebih rendah dari Jenis 410, menawarkan

peningkatan mampu las tapi hardenability lebih rendah. Jenis 410s

adalah baja kromium tahan korosi dan tahan panas dianjurkan

untuk aplikasi tahan korosi.

Type 414 Memiliki kandungan Nikel (Ni ) 2% untuk ketahanan korosi

ditingkatkan. Aplikasi yang umum termasuk mata air dan sendok

garpu.

Type 416 Mengandung Fosfor ( P ) dan Sulfur ( S ) untuk meningkatkan

machinability. Aplikasi yang umum termasuk bagian mesin sekrup.

Type 420 Mengandung kadaar Karbon ( C ) yang di tingkatkan untuk

meningkatkan sifat mekanik. Aplikasi yang umum termasuk

instrumen bedah.

Type 431 Mengandung Kromium ( Cr ) untuk ketahanan korosi yang lebih

besar dan sifat mekanik yang baik. Aplikasi yang umum termasuk

bagian kekuatan tinggi seperti katup dan pompa.

Type 440 Kadar kromium ( Cr ) dan karbon ( C ) di tingkatkan untuk

meningkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi. Aplikasi yang

umum termasuk instrumen.

Referensi• http://apac.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=199

• http://www.outokumpu.com/en/products-properties/more-stainless/stainless-steel-types/martensitic-and-precipitation-hardening/Pages/default.aspx

• http://www.pennstainless.com/stainless-grades/400-series-stainless/410-stainless-steel/

• http://www.interlloy.com.au/our-products/stainless-steel/410-martensitic-stainless-steel-bar/

• http://www.beststainless.com/410-stainless-steel-alloy.html

• http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=970

• http://www.aksteel.com/pdf/markets_products/stainless/martensitic/410_data_sheet.pdf

• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_overview.php

• http://www.georgesbasement.com/Microstructures/Unknowns/Iron-Based/Roll09-07-W10aAt500X.jpgSemua situs diakses pada hari Minggu, 4 Oktober 2015

• http://apac.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=kts&NM=199

• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_overview.php

• http://www.spiusa.com/stainlesssteel_properties.php