Stainless Material

Stainless steel 304 dan 316  termasuk  jenis austenitic stainless steel yang tidak bersifat magnetis karena pengaruh kandungan unsur Nickel antara 8 -13 mass%. Mekanisme austenitic stainless steel tidak bersifat megnetik yaitu unsur Nickel yang berkisi FCC mempromote terbentuknya phasa austenit dengan cara merubah phasa feritic(BCC) menjadi phasa gama (FCC) austenit.

Tanya - Agus.Rusmiaji@pauwels


Dear Bp.Rudi Suhradi Rachmat,
Pak Rudi, sama mau tanya apakah stainless steel 304 & 316 itu pasti mempunyai sifat  A MAGNETIS?
Mohon pencerahannya.


Tanggapan 1 - rudi-s-rachmat


Dear Pak Agus Rusmiaji
Stainless steel 304 dan 316  termasuk  jenis austenitic stainless steel yang tidak bersifat magnetis karena pengaruh kandungan unsur Nickel antara 8 -13 mass%. Mekanisme austenitic stainless steel tidak bersifat megnetik yaitu unsur Nickel yang berkisi FCC mempromote terbentuknya phasa austenit dengan cara merubah phasa feritic(BCC) menjadi phasa gama (FCC) austenit.

alpha (BCC) + Ni (FCC) -->  Gama  (FCC) Austenit

Batas minimum kestabilan phasa austenit untuk karbon = 0.03%, Chrom 17 - 21% dan Molibdenum = 2-3% untuk austenitic stainless steel,
yaitu  minimum  kandungan Nickel 8%. Semakin banyak unsur Nickel maka semakin luas phasa austenit atau semakin stabil phasa austenit, oleh karena itu stainless steel tersebut semakin semakin ulet dan tahan magnit. Semakin sedikit kandungan Nickel di stainless steel atau kurang dari 8% maka semakin mempromote terbentuknya phasa ferit yang bersifat magnetik. Unsur unsur yang mempromote terbentuknya phasa ferit yaitu C, Cr, Mo dan unsur-unsur pembentuk karbida lainnya.

>apakah stainless steel 304 & 316 itu pasti  mempunyai sifat  A MAGNETIS?

Lazimnya stainless steel 304 & 316 bersifat tidak magnetik, oleh karena itu pemesan 304 &316 selalu membawa magnet untuk mengecek hasilnya. Kenyataanya,  dilapangan saat pembuatan autenitic stainless steel agak susah. Contoh, hasil pemeriksaan spectrometer sedikit kelebihan unsur C, untuk mencapai target komposisi C tersebut caranya diholding , sedangkan temperatur pembuatan sekitar 1650 C, kalau diholding  lama ada unsur lain masuk dari lining. Atau kandungan Nickel banyak lossesnya pada saat peleburan maka austenitic stainless steel  yang bersifat non magnetik tidak terjadi. Oleh karena itu pengendalian komposisi, temperatur, atmosfir tungku peleburan, proses, SDM dan peralatan sangat menentukan keberhasilan pembuatan stainless steel.
Ada kasus yang bagus di kota Toms, Siberia, Rusia. Dengan kondisi ekonomi yang serba terbatas, tetapi SDM yg kuat,  disiplin keras dalam proses dan pemelihara peralatan yang teratur dan benar. Hasil  stainless steel buatan Toms kualitasnya bias diandalkan.
Demikian penjelasan dari saya... mudah mudahan ada manfaatnya


Tanggapan 2 - Agus.Rusmiaji@pauwels


P' Rudi,
Saya sangat berterima kasih atas jawaban yang bawa berikan. Saya ada pertanyaan tambahan



Tanggapan 3 - Agus.Rusmiaji@pauwels


Dear Pak Rudi,
Terima kasih atas jawaban yang bapak berikan. Pertanyaan tambahan dari sayaadalah;
Okey dilapangan kita sudah mendapatkan st-steel 304 & 316 yang A- Magnetis(dengan menggunakan magnet untuk mengeceknya). Pertanyaan saya: Apakahsifat A-magnetis dari st-steel ini bisa berganti menjadi sifat magnetisbila material ini di gabungkan / di sambung dengan mild-steel biasa melaluiproses pengelasan (electric welding).

Mohon pencerahannya Pak Rudi.


Tanggapan 4 - rudi-s-rachmat


Dear Pak Agus Rusmiaji
Untuk dibase metal stainless steel yang mempunyai sifat non magnetik, diposisi  yang jauh dari efek las... sifatnya akan tetap non magnetik... Tetapi didaerah lasan dan HAZ... little bit complicated... karena ada penambahan logam tambah (filler metal)...  komposisi logam las... prosedur pengelasan... Pre-Heat...PWHT...akan mempengaruhi sifat mekanik, sifat fisik termasuk struktur.... Seperti yang telah saya paparkan terdahulu... apabila.. pengelasannya komposisinya tidak sama dengan base metal stainless steel... kecenderungannya non magnetik
berubah menjadi magnetik di daerah lasan ... sangat mungkin terjadi karena C, Si, Cr dan unsur pembentuk karbida... yang terkandung di filler metal akan mempromote  fasa ferit yang bersifat magnetik.... belum perbedaan struktur oleh karena itu memerlukan PWHT dll
Nah sekian dulu dari saya....mudah mudahan ada manfaatnya Karena pertanyaan ini terkait ke bidang pengelasan.... Silahkan moderator bidang pengelasan dan para ahlinya untuk menambahkan


Tanggapan 5 - ptmeco@meco

Dear Pak Agus Rusmiaji
Saya hanya ingin menambahkan apa yang telah disampaikan oleh Pak Rudi Rahmat untuk masalah stainless steel yang mempunyai sifat non magnetic dampaknya terhadap pengelasan (welding). Dari paparan yang telah disampaikan oleh Pak Rudi jelas type AUSTENITIC - NON MAGNETIC dan perlu diketahui juga bahwa semua jenis Stainless steel dapat disambung dan diperbaiki dengan berbagai proses pengelasan. Faktor utama yang perlu diperhatikan adalah KETAHANAN KOROSI DI DAERAH LAS (WELD) dan HEAT AFFECTED ZONE (HAZ). Perlu diingat juga AUSTENITIC pada umumnya memiliki struktur FASA TUNGGAL dengan adanya fasa tunggal inilah selama pengelasan akan dapat terbentuk KRISTAL FERRITE dimana fasa ferrit akan dapat membentuk ASA MAGNETIK dalam matriks FASA NON MAGNETIK akibatnya dengan adanya fasa non magnetik akan mengalami penurunan terhadap ketahanan KOROSI pada bagian tersebut. Perlu diketahui juga memilih filler metal yang akan digunakan untuk melakukan penyambungan atau perbaikan pada material yang SIMILAR ataupun DISSIMILAR harus selektip. Kebanyakan komposisi filler metal diatur oleh manufacturer (pabrik pembuat kawat las) karena kebanyakan kawat las yang dibuat pada saat menghasilkan DEPOSITE WELD mikrostrukturnya mengandung FERRITE. Ferrite yang terbentuk oleh pabrik pembuat kawat las Cr dan Mo dijaga pada prosentase yang tinggi didalam kisaran range yang diijinkan, sedangkan AUSTENITE forming element seperti Ni dijaga tetap rendah. Nah untuk mengukur terjadi FERRIT ( MAGNETIK ) sebelum pengelasan kita tentukan FERRITE NUMBER ( FN ) dengan perhitungan SCHAEFFLER  - DELONG, ESPY atau WRC 92. Lebih-lebih yang DISSIMILAR joint.
Demikian HEADLINE NEWS pagi ini mungkin ada guna dan manfaatnya


Tanggapan 6 - DNugraha@mcdermott


Dear all,
Berikut kutipan artikel yg pernah saya baca:
"In the annealed condition all (austenitic SS) are essentially non-magnetic, but some may slightly magnetic by cold working."

Bila hal tersebut benar, saya menduga dengan adanya cold working tsb mengakibatkan transformasi fasa austenite menjadi fasa lain yg bersifat magnetik. Keumungkinan ini terjadi hanya untuk kasus-kasus tertentu dimana kondisinya memenuhi syarat untuk terjadinya transformasi fasa tsb. Dugaan ini mengambil analogi TRIP (TRansformation Induced Plasticity) steel, dimana terjadi transformasi fasa pada retain-austenite menjadi martensite akibat deformasi yg dialami.

Sekali lagi..sekedar menduga...


Tanggapan 7 - qaqcptmeco


Dear Pak Agus Rusmiaji
Saya hanya ingin menambahkan apa yang telah disampaikan oleh Pak Rudi  Rahmat  untuk masalah stainless steel yang mempunyai sifat non magnetic dampaknya  terhadap pengelasan (welding).  Dari paparan yang telah disampaikan oleh Pak Rudi jelas type AUSTENITIC -  NON MAGNETIC dan perlu diketahui juga bahwa semua jenis Stainless steel  dapat disambung dan diperbaiki dengan berbagai proses pengelasan. Faktor  utama yang perlu diperhatikan adalah KETAHANAN KOROSI DI DAERAH LAS (WELD)  dan HEAT AFFECTED ZONE (HAZ). Perlu diingat juga AUSTENITIC pada umumnya  memiliki struktur FASA TUNGGAL dengan adanya fasa tunggal inilah selama  pengelasan akan dapat terbentuk KRISTAL FERRITE dimana fasa ferrit akan  dapat membentuk ASA MAGNETIK dalam matriks FASA NON MAGNETIK akibatnya  dengan adanya fasa non magnetik akan mengalami penurunan terhadap  ketahanan  KOROSI pada bagian tersebut.  Perlu diketahui juga memilih filler metal yang akan digunakan untuk  melakukan penyambungan atau perbaikan pada material yang SIMILAR ataupun  DISSIMILAR harus selektip. Kebanyakan komposisi filler metal diatur oleh  manufacturer (pabrik pembuat kawat las) karena kebanyakan kawat las yang  dibuat pada saat menghasilkan DEPOSITE WELD mikrostrukturnya mengandungFERRITE. Ferrite yang terbentuk oleh pabrik pembuat kawat las Cr dan Mo  dijaga pada prosentase yang tinggi didalam kisaran range yang diijinkan,  sedangkan AUSTENITE forming element seperti Ni dijaga tetap rendah.  Nah untuk mengukur terjadi FERRIT ( MAGNETIK ) sebelum pengelasan kita  tentukan FERRITE NUMBER ( FN ) dengan perhitungan SCHAEFFLER  - DELONG, ESPY  atau WRC 92. Lebih-lebih yang DISSIMILAR joint.
 Demikian HEADLINE NEWS pagi ini mungkin ada guna dan manfaatnya



Tanggapan 8 - Ananto Wardono  


Dear Pak Farid,
Pak Farid,  dari meco ya (Salam buat Pak Atmodjo/Pak Samuel), ada sedikit  tulisan Pak Farid yang membuat saya bingung :
 Pertama :
Selama pengelasan akan terbentuk Kristal ferit, sepengetahuan saya fasa  untuk stainless steel adalah austenit dengan komposisi 18% Ni dan 8 % Cr  (AISI 304 Detail lihat Handbook). Kristal Ferit kalau kita lihat didiagram fasa Fe-Fe3C jika Fe memiliki carbon content maksimum 0.025% (Fe Base).  Refer pada teori diatas, Stainless yang berfasa Austenit, akan berubah  menjadi fasa Ferit jika ada difusi Nickel (Ni) danCarbon sampai batas  diatas (%C < 0.025% dan Nickel <0.001%). Saya kira untuk Nickel diffusion  distainless steel sangat susah (Difusi Substitusi), karena diameter atom  Ni & Fe hampir sama. Jadi pembentukan kristal ferit sebagai product after  pengelasan untuk stainless steel tidak mungkin. Atau yang dimaksud Pak Farid adalah untuk Dissimilar Welding antara Stainless Steel (AISI 304)  dengan HSLA atau steel Biasa. Kalau kasus ini pembentukan fasa ferit  didaerah HAZ Base steelnya mungkin karena Perbedaan konsentrasi carbon di  steel (0.3 % C) - stainless steel (0.03%) dan Panas yang tinggi diHAZ akan  mendorong difusinya carbon dari HAZ Steel ke sisi Stainless steel dan  membentuk CrCarbida diHAZnya stainless steel. Daerah diHSLA atau steel  yang kadar karbonnya minimum(< 0.025 %) akibat difusi menjadi berfasa  ferit. Akibatnya strenght di Steel (HAZ) turun.

Kedua :
Yang kedua hubungan antara fasa magnetik ke Corrosion resistant. Menurut  pendapat saya - yang menyebabkan corrosion resistent distainless steel  turun,  contoh : AISI 304 adalah difusinya carbon ke batas butis austenit  dan membentuk ikatan metalurgi M23C6. Hal ini mengakibatkan fungsi Cr  Oxide sebagai corrosion barrier hilang akibat reaksi diatas. Untuk itulah kenapa ada AISI 316L yang kadar karbonnya <0.03%  Mohon kiranya jika tulisan saya salah dikoreksi oleh teman-teman sekalian.  Dan maaf numpang lewat Pak Farid, saya mohon bantuan untuk No. Tlp Pak  Samuel.



Tanggapan 9 - ptmeco@meco


Dear Pak Ananto.
Betul Pak  saya dari MECO (Surabaya) Base camp saya di MECO II dan saya mohon maaf baru dapat memberikan jawaban sekarang dikarenakan saya baru datang dari Bandung ( Seminar Korosi KMI Jabar ) dan Jakarta.

Perlu ada koreksi Stainless steel komposisinya 18 % Cr dan 8% Ni. Mikrostruktur pada stainless stell tergantung pada penstabil FERRIT dan
AUSTENITE. Penstabil FERRIT meliputi : Chromium (Cr), Mo ( Nb atau Cb = penstabil Niobium) dan titanium (Ti). Penstabil Austenite meliputi : Ni ; Mn ; Cu dan N (nitrogen). Dari keterangan diatas Iron nickel dengan adanya penambahan chromium akan dapat membuat tranformasi ke ferrite (Coba Pak Ananto baca Welding Metallurgy Of Stainless Steel by Welding Institute Of Canada) selain itu struktur yang terbentuk dalam logam las merupakan keseimbangan unsure penstabil ferrite dan austenite. Masalah lain pada pengelasan Austenitik Stainless Steel adalah RETAK PANAS  HOT SHORT CRACK ) terjadi bila logam yang dihasilkan AUSTENITIK PENUH artinya tidak ada DELTA FERRITE yang terbentuk. Retak panas ini terjadi pada temperature 1300° - 1400° C. Untuk mencegah retak panas unsur delta ferrite inilah perlu dimasukkan.  Kalau boleh saya pinjam penjelasan saya terdahulu (Perlu diketahui juga memilih filler metal yang akan digunakan
untukmelakukan penyambungan atau perbaikan pada material yang SIMILAR ataupun DISSIMILAR harus selektip. Kebanyakan komposisi filler metal diatur oleh manufacturer (pabrik pembuat kawat las) karena kebanyakan kawat las yang dibuat pada saat menghasilkan DEPOSITE WELD mikrostrukturnya mengandung FERRITE) sedikitnya diperlukan 3 - 8% delta ferrite untuk mencegah terjadinya RETAK PANAS. Coba Pak ananto analisa kawat las yang bapak pakai berapa ferrite content yang terdapat pada kawat las tersebut ? rata-rata 3 - 4 % Ferrite contentnya. Ada sih yang Ferrite content nya NOL tetapi setelah diweld akan ada Ferrite contentnya. SELAMAT MENCOBA.

Salah satu penyebab dari turunnya corrosion resistant adalah KARBIDA juga KANDUNGAN FERRITE. Coba Pak Ananto Baca disemua hand book stainless steel dan literaruter welding metalurgi lainnya sifat dari FASA FERRITE kalau saya boleh pinjam penjelasan dari Pak Rudi mengenai sifat dari FASA FERRITE ( pengelasannya komposisinya tidak sama dengan base metal stainless steel... kecenderungannya non magnetik berubah menjadi magnetik di daerah lasan ... sangat mungkin terjadi karena C, Si, Cr dan unsur pembentuk karbida... yang terkandung di filler metal akan mempromote fasa ferit yang bersifat magnetik)

Demikian pencerahan yang bisa saya sampaikan dan apa yang telah dipaparkan oleh Pak Ananto adalah salah satu bagian dari sifat-sifat AUSTENITIK STAINLESS STEEL.



Tanggapan 10 - Ananto.Wardono


Dear Pak Farid,
Terimakasih atas pencerahannya, Nggak salah memang komunitas Migas-Indonesia memilih Pak Farid sebagai moderator Migas Indonesia.
Pak, saya hanya coba mengingat tentang Phase Transformastion refer to Hukum Fick 1 dan 2 dan menghubungkan dengan penjelasan Pak Farid tentang pembentukan Ferit :
1. Driving force process difusi adalah Panas (Heat input dari process welding) & Perbedaan konsentrasi (%wt atom).
2. Heat input dari welding mengakibatkan Cr berdifusi.
3. Daerah yang kaya Cr transform dari austenite ke Ferit karena Cr penyetabil ferit.

Nah, Pak sekarang saya baru jelas.



Tanggapan 11 - isa isa@pertamina


Dengan hormat,
Kenyataannya memang demikian Pak, saya juga heran. Saya jumpai pada produk lasan sesama SS 321 ternyata sedikit magnetic walaupun base metalnya tidak magnetic. Kawat las yang dipakai juga SS321.  Sudah sesuai WPSnya  Saya juga coba check pada coran SS321 (body valve) ternyata juga sedikit  magnetik.


Tanggapan 12 - ptmeco@meco


Dear Pak Ananto
Nggak salah juga kalau milis ini punya anggota seperti Pak Ananto yang pakar masalah metallurgi welding. Cocok untuk kaderisasi di Bidang Keahlian Welding ( Las ) Nah Saya usul kepada moderator Bagaimana kalau Moderator Keahlian (Khususnya Welding) ada masa periodesasi sehingga ada kesempatan untuk jadi moderator keahlian di bidangnya masing-masing. Karena bakat-bakat terpendam sudah mulai bermunculan.

Sekian dulu usulan dari keahlian welding semoga ditindaklanjuti oleh moderator.

Tanggapan 13 - ptmeco@meco


Dear Pak Isa
Coba Pak Isa tanya berapa FN (Ferrite content yang ada pada kawat tersebut)? Kalau ada unsur FASA FERRITE sedikit banyak akan terdeteksi oleh MAGNET. Adapun fenomena terbentuknya FASA FERRITE lihat penjelasan yang telah saya kirim dibeberapa rekan milis yang lainnya Selain itu untuk material ini ada tambahan unsur titanium, columbium dan tantalum kecenderungan pengelasan materil ini akan membentuk KARBIDA CHROM Cr23 C6) merupakan bentuk terlarutnya unsur KARBON dalam AUSTENITIC untuk mengikat CHROM

 Demikian pencerahan ini saya sampaikan



Tanggapan 14 - Ananto Wardono


Dear Pak Farid,\
Pak Farid,  dari meco ya (Salam buat Pak Atmodjo/Pak Samuel), ada sedikit tulisan Pak Farid yang membuat saya bingung :
 Pertama :
Selama pengelasan akan terbentuk Kristal ferit, sepengetahuan saya fasa  untuk stainless steel adalah austenit dengan komposisi 18% Ni dan 8 % Cr  (AISI 304 Detail lihat Handbook). Kristal Ferit kalau kita lihat didiagram  fasa Fe-Fe3C jika Fe memiliki carbon content maksimum 0.025% (Fe Base).  Refer pada teori diatas, Stainless yang berfasa Austenit, akan berubah  menjadi fasa Ferit jika ada difusi Nickel (Ni) danCarbon sampai batas  diatas (%C < 0.025% dan Nickel <0.001%). Saya kira untuk Nickel diffusion  distainless steel sangat susah (Difusi Substitusi), karena diameter atom  Ni & Fe hampir sama. Jadi pembentukan kristal ferit sebagai product after pengelasan untuk stainless steel tidak mungkin. Atau yang dimaksud Pak Farid adalah untuk Dissimilar Welding antara Stainless Steel (AISI 304)  dengan HSLA atau steel Biasa. Kalau kasus ini pembentukan fasa ferit  didaerah HAZ Base steelnya mungkin karena Perbedaan konsentrasi carbon di  steel (0.3 % C) - stainless steel (0.03%) dan Panas yang tinggi diHAZ akan mendorong difusinya carbon dari HAZ Steel ke sisi Stainless steel dan  membentuk CrCarbida diHAZnya stainless steel. Daerah diHSLA atau steel  yang kadar karbonnya minimum(< 0.025 %) akibat difusi menjadi berfasa  ferit. Akibatnya strenght di Steel (HAZ) turun.
>
> Kedua :
>
> Yang kedua hubungan antara fasa magnetik ke Corrosion resistant. Menurut  pendapat saya - yang menyebabkan corrosion resistent distainless steel  turun,  contoh : AISI 304 adalah difusinya carbon ke batas butis austenit dan membentuk ikatan metalurgi M23C6. Hal ini mengakibatkan fungsi Cr  Oxide sebagai corrosion barrier hilang akibat reaksi diatas. Untuk itulah  kenapa ada AISI 316L yang kadar karbonnya <0.03%  Mohon kiranya jika tulisan saya salah dikoreksi oleh teman-teman sekalian. Dan maaf numpang lewat Pak Farid, saya mohon bantuan untuk No. Tlp Pak  Samuel.