Baja nirkarat

Baja nirkarat atau baja tahan karat () adalah material yang mengandung senyawa besi dan setidaknya 12% Kromium untuk mencegah proses korosi (pengaratan logam). Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida Kromium yang menghalangi proses oksidasi besi (Ferum).

Manufaktur baja tahan karat 
Baja tahan karat dikenal memiliki ketahanan korosi yang sangat baik. Ini adalah bagian integral dari kehidupan modern dan digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk industri berat, arsitektur, manufaktur otomotif, bedah, dan kedokteran gigi.

Sampai tahun 1950-an dan 1960-an, yang melihat perkembangan AOD (dekarburisasi oksigen argon) dan VOD (dekarburisasi oksigen vakum), proses untuk menghasilkan baja tahan karat tetapi lambat dan mahal. Kedua perkembangan ini merevolusi pembuatan baja tahan karat dan secara signifikan menurunkan biaya bahan baku, meningkatkan produktivitas, dan meningkatkan kualitas. Hal ini menyebabkan pertumbuhan pembuatan baja yang dramatis dari tahun 1970-an hingga saat ini.

Bahan baku
Stainless steel adalah paduan besi  dengan elemen tambahan seperti kromium, nikel, silikon, mangan, nitrogen, dan karbon. Sifat-sifat paduan akhir dapat disesuaikan dengan mengubah jumlah berbagai elemen. Chromium sangat penting untuk produksi baja tahan karat; sebenarnya tidak ada alternatif yang layak. Chromium adalah elemen transisi yang keras dan tahan korosi yang memberikan ketahanan korosi pada baja tahan karat. Secara umum, semakin tinggi kandungan kromium, semakin tahan korosi baja tersebut.

Proses Manufaktur 
Melting
Bahan baku dilebur bersama dalam tungku busur listrik. Dibutuhkan 8 hingga 12 jam panas yang hebat sampai logam menjadi cair.
Removal Kandungan Karbon
Tahap selanjutnya adalah menghilangkan karbon berlebih. Ini dilakukan dengan memproses logam cair dalam konverter AOD (Argon Oxygen Decarburization). Konverter mengurangi karbon dengan menyuntikkan campuran oksigen-argon. Pada tahap ini, elemen paduan lebih lanjut seperti nikel dan molibdenum dapat ditambahkan ke konverter AOD. Sebagai alternatif, pengonversi VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) dapat digunakan ketika diperlukan kandungan karbon yang sangat rendah.
Tuning
Sebagian besar baja tahan karat memiliki persyaratan kualitas yang ketat. Proses penyetelan memungkinkan penyesuaian halus pada komposisi kimia. Penyetelan adalah saat baja diaduk perlahan untuk menghilangkan elemen yang tidak diinginkan dan meningkatkan konsistensi, sambil mempertahankan komposisi yang diperlukan dalam batas suhu.
lForming
Sekarang baja cair dilemparkan ke dalam bentuk. Bentuk-bentuk ini dapat berupa bloom (bentuk persegi panjang), billet (bentuk bulat atau persegi), lempengan, batang atau tabung. Mungkin juga berbentuk butiran granul.
Hot Rolling
Pengerolan panas terjadi pada suhu di atas suhu rekristalisasi baja. Suhu yang tepat tergantung pada tingkat baja tahan karat yang diinginkan. Bentuk baja dipanaskan dan melewati gulungan tinggi. Mekar dan billet dibentuk menjadi batang dan kawat. Lembaran dibentuk menjadi pelat, strip, dan lembaran.
Cold Rolling
Cold rolling digunakan di mana diperlukan dimensi yang sangat presisi atau hasil akhir yang menarik. Proses terjadi di bawah suhu rekristalisasi baja. Pengerolan dingin dilakukan dengan menggunakan gulungan berdiameter kecil dan serangkaian gulungan pendukung. Proses ini memungkinkan produksi lembaran lebar dengan penyempurnaan permukaan yang lebih baik.
Annealing
Annealing adalah proses yang digunakan untuk melunakkan baja tahan karat, meningkatkan keuletan, dan memperbaiki struktur butir. Ini juga digunakan untuk menghilangkan tekanan internal pada logam yang disebabkan oleh pemrosesan sebelumnya. Selama proses anil, baja dipanaskan dan didinginkan dalam kondisi yang terkendali.
Descaling kerak
Proses anil menyebabkan terbentuknya kerak pada baja. Kerak ini biasanya dihilangkan dengan menggunakan pengawetan, yang melibatkan merendam baja dalam asam nitrat-hidrofluorik. Electrocleaning adalah metode alternatif yang menggunakan arus listrik untuk menghilangkan kerak.
Cutting
Baja tahan karat sekarang dapat dipotong sesuai ukuran yang diinginkan. Pemotongan mekanis adalah metode yang paling umum. Baja tahan karat dapat dicukur lurus dengan pisau guillotine, dicukur lingkaran menggunakan pisau bundar, digergaji menggunakan pisau berkecepatan tinggi, atau dikosongkan dengan pukulan dan cetakan. Metode lain termasuk pemotongan api, yang menggunakan obor bertenaga api dengan oksigen, propana, dan serbuk besi, atau pemotongan Plasma Jet yang menggunakan kolom gas terionisasi bersama dengan busur listrik untuk memotong logam.
Finishing
Finishing permukaan penting untuk produk baja tahan karat, terutama dalam aplikasi yang mengutamakan penampilan. Meskipun sebagian besar orang sudah familiar dengan tampilan baja tahan karat yang digunakan untuk produk konsumen, sebenarnya ada sejumlah opsi finishing. Roda gerinda atau sabuk abrasif biasanya digunakan untuk menggiling atau memoles baja. Metode lain termasuk buffing dengan roda kain dengan partikel abrasif, etsa kering menggunakan sandblasting, dan etsa basah menggunakan larutan asam. Permukaan halus memberikan ketahanan korosi yang lebih baik.

Produksi 
Sebagian besar produksi baja tahan karat dunia diproduksi melalui proses berikut:
 Electric arc furnace (EAF): skrap baja tahan karat, skrap besi lainnya, dan paduan besi (Fe Cr, Fe Ni, Fe Mo, Fe Si) dilebur bersama. Logam cair kemudian dituangkan ke dalam sendok dan dipindahkan ke proses AOD (lihat di bawah).
 Argon oxygen decarburization (AOD): karbon dalam baja cair dihilangkan (dengan mengubahnya menjadi gas karbon monoksida) dan penyesuaian komposisi lainnya dilakukan untuk mencapai komposisi kimia yang diinginkan.
 Continuous casting (CC): logam cair dipadatkan menjadi lempengan slab untuk produk datar (bagian tipikal setebal 20 cm (7,9 inci) dan lebar 2 meter (6,6 kaki) atau bloom (bagian sangat bervariasi tetapi 25 kali 25 cm (9,8 dalam × 9,8 inci) adalah ukuran rata-rata).
 Hot rolling (HR): lembaran slab dan bloom dipanaskan kembali dalam tungku dan digulung panas. Pengerolan panas mengurangi ketebalan pelat untuk menghasilkan gulungan setebal 3 mm (0,12 inci). Bloom, di sisi lain, digulung panas menjadi batangan, yang dipotong memanjang di pintu keluar rolling mill, atau batang kawat, yang digulung.
 Cold finishing (CF) tergantung pada jenis produk yang diselesaikan:
 Gulungan canai panas diasamkan dalam larutan asam untuk menghilangkan kerak oksida pada permukaan, kemudian digulung dingin di pabrik rolling Sendzimir dan dianil dalam atmosfer pelindung sampai ketebalan dan permukaan akhir yang diinginkan diperoleh. Operasi lebih lanjut seperti pemotongan dan pembentukan tabung dapat dilakukan di fasilitas hilir.
 Batang canai panas diluruskan, kemudian dikerjakan sesuai toleransi dan penyelesaian yang diperlukan.
 Gulungan batang kawat selanjutnya diproses untuk menghasilkan batangan dengan finishing dingin pada bangku gambar, pengencang pada mesin pembuat baut, dan kawat pada mesin gambar tunggal atau multipass.
Angka produksi baja nirkarat dunia diterbitkan setiap tahun oleh International Stainless Steel Forum. Dari angka produksi UE, Italia, Belgia, dan Spanyol terkenal, sementara Kanada dan Meksiko tidak menghasilkan apa pun. Cina, Jepang, Korea Selatan, Taiwan, India, AS, dan Indonesia adalah produsen besar sementara Rusia melaporkan sedikit produksi.[45]

Klasifikasi 
Besi tahan karat terbuat dari bahan utama berupa besi dengan campuran nikel, silicon, molibden, kromium dan mangan. Ini dia tidak banyak orang yang tahu bahwa sifat tahan karat yang dimiliki besi ini ternyata berasal dari lapisan pelindung yang terbuat dari campuran nikel dan kromium.

 12-14% kromium(Cr), di mana sifat mekanik bajanya sangat tergantung dari kandungan unsur karbon (C).
 Baja dengan pengerasan lanjut, 10-12% Kromium(Cr), 0.12% Karbon (C) dengan sedikit tambahan unsur-unsur Mo, V, Nb, Ni dengan kekuatan tekanan mencapai 927 Mpa dipergunakan untuk bilah turbin gas.
 Baja kromium tinggi, 17%Cr, 2,5% Ni. Memiliki ketahanan korosi yang sangat tinggi. Dipergunakan untuk poros pompa, katup dan fitting yang bekerja pada tekanan dan temperatur tinggi tetapi tidak cocok untuk kondisi asam.
 Magnet tidak dapat menempel pada bahan stainless steel.

Kromium berfungsi membantu mengikat oksigen ke permukaan sehingga melindungi besi dari oksidasi yang menyebabkan karat. Sedangkan nikel berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap proses oksidasi sehingga dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kandungan nikel dalam besi tahan karat maka semakin kebal juga terhadap korosi.

Sifat Fisik Baja Tahan Karat
 Punya ketahanan terhadap korosi dan oksidasi
 Merupakan bahan konduktor panas dan listrik yang kurang baik
 Dapat ditarik magnet karena ada kandungan besi di dalamnya
 Sekalipun terbuat dari bahan baja yang keras dan kuat namun mudah dibentuk
 Tampilan menarik tanpa perlu finishing karena ada lapisan kromium

Jenis Jenis Stainless Steel & Penggunaannya 
Besi tahan karat memiliki beberapa jenis antara lain:
Austenitik
Ini adalah jenis SS yang paling banyak digunakan. SS ini juga dikenal dengan seri 300. Komposisi material yang dimiliki adalah 18% kromium, 8% nikel, mangan, nitrogen dan yang utama adalah baja. Jenis ini adalah yang paling kuat dalam menahan korosi, tahan asam, tahan suhu tinggi dan rendah serta paling mudah untuk dibentuk. Jenis jenis SS austenitic yaitu
 Tipe 301, 301L, 301LN dimana digunakan untuk penutup velg roda kendaraan dan tuas rem
 Tipe 302 HQ digunakan untuk membuat baut, paku, sekrup dan lainnya
 Tipe 303, 303Se digunakan untuk mur, baut, bushing dan komponen listrik
 Tipe 304, 304L, 304H, 316, 316L, digunakan untuk perabotan dapur dan rumah tangga
 Tipe 310, 310S, 310H, untuk peralatan masak karena daya hantar panas yang tinggi
 Tipe 904L digunakan sebagai wadah pengolahan sulfat, asam asetat dan fosfat
 Tipe 235MA untuk sabuk conveyor dan elemen pemanas listrik
 Tipe 312 digunakan sebagai pipa pembakaran dan las spiral
Martensitik
Jenis SS yang satu ini memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi dari jenis yang lainnya yaitu antara 0.1% - 0.2%, krom 18%, 2% nikel dan bahan lainnya seperti molybdenum dan nolek. SS martensitic disebut juga tipe seri 400 dan bisa menjadi lebih kuat dari SS austenitic jika distempered.
 Tipe 410 untuk baut, sekrup, bushing dan katup pompa
 Tipe 416 untuk roda gigi, baut dan katup
 Tipe 420 untuk pisau bedah
 Tipe 431 untuk poros dan perangkat keras Angkatan laut
 Tipe 440 untuk pisau, bearing, peralatan bedah dan pahat
Feritik
SS feritik terbuat dari 10,5% karbon, 29% kromium, aluminium, molybdenum, titanium dan sedikit niket. Daya tahan korosinya berada di bawah austenitic namun lebih baik dari martensitic. Penggunaannya lebih sering untuk sistem pembuangan. Kelemahan dari jenis besi beton ini yaitu ketika terkena panas tinggi (pengelasan) lapisan kromium akan pudar dan menimbulkan korosi. SS jenis ini lebih kuat secara fisik sehingga cocok digunakan untuk material konstruksi. Harganya juga lebih murah dibandingkan dengan SS austenitik.
 Tipe CR12 untuk pengolahan dan peralatan pertambangan serta mineral
 Tipe 409 untuk saluran pembuangan otomotif
 Tipe 430 untuk lapisan mesin pencuci piring, cincin kompor dan panel cabinet kulkas
Duplex Stainless Steel
SS tipe ini terbuat dari pencampuran baja austenitic dan feritik yang menghasilkan baja dengan kromium yang lebih tinggi dan nikel yang lebih rendah. Hasil akhirnya adalah baja SS yang lebih tahan korosi, bisa ditarik magnet dan mudah untuk dibentuk. Jenis-Jenis yang ada di pasaran yaitu
 Tipe 2010 digunakan untuk mengolah bahan kimia karena membutuhkan kekuatan serta ketahanan korosi yang tinggi
 Tipe 2206 digunakan untuk pengolahan kimia, penyimpanan dan eksplorasi minyak serta gas
 Tipe 2507 digunakan untuk pengendalian pencemaran gas buang
Preciptitation Hardening Steel
SS jenis ini adalah jenis baja/ besi UNP yang kuat dan keras karena pembentukan suatu endapan di dalam struktur mikro logam. Salah satu keuntungannya yaitu mudah dibentuk setelah dipanaskan dengan suhu yang cukup tinggi. Jenis ini lebih kuat dari baja austenitic, sama-sama tahan terhadap korosi dan lebih Tangguh. Penggunaannya biasa untuk pesawat.
 Tipe 630 digunakan untuk pembuatan gear, baut dan komponen katup serta komponen-komponen mesin lain yang membutuhkan kekuatan serta ketahanan korosi yang tinggi.

SAE steel grades

Baja karbon 
Baja karbon dan baja paduan diberi nomor empat digit, di mana digit pertama menunjukkan elemen paduan utama, digit kedua menunjukkan elemen tg (kelas atas), dan dua digit terakhir menunjukkan jumlah karbon, dalam seperseratus persen ( basis poin ) berat. Misalnya, baja 1060 adalah baja karbon biasa yang mengandung 0,60% berat C.

Akhiran "H" dapat ditambahkan ke penunjukan apa pun untuk menunjukkan kemampuan mengeras adalah persyaratan utama. Persyaratan kimia dilonggarkan tetapi nilai kekerasan ditentukan untuk berbagai jarak pada uji Jominy.

Baja tahan karat  
Berikut adalah tabel nilai grade SAE untuk baja tahan karat.

Baja paduan rendah berkekuatan tinggi 
Society of Automotive Engineers (SAE) menggunakan standar untuk grade baja High-strength low-alloy steel (HSLA) karena sering digunakan dalam aplikasi otomotif.

Efek bagi kesehatan 
 biasanya tidak berbahaya bagi mahkluk hidup, tetapi beberapa orang mengalami iritasi kulit karena alergi nikel terhadap logam tertentu.

 menyerap nikel dan kromium dalam jumlah kecil saat memasak.

Referensi

Lihat juga 
 Sabun baja nirkarat

Bacaan lebih lanjut 
 International Standard ISO15510:2014. 
 
  An editor has noted the appearance of relevant material in Chapters 14 and 15, but absent a page number, this claim cannot be confirmed.

Tahan karat
Bahan bangunan
Penemuan Inggris
Bahan dirgantara
Bahan buatan
Peralatan medis
Peralatan dapur
Ilmu material
Metalurgi
Logam paduan
Logam
Bahan