5 Tingkatan Baja Tahan Karat Martensitik: Perbandingan Kekerasan dan Kegunaannya
Pilih 410 sebagai titik awal untuk penggunaan umum, 416 untuk pemesinan yang lebih mudah, 420 untuk pemotongan dan ketahanan aus, dan 440A atau 440C jika kekerasan yang lebih tinggi diperlukan. 440C menawarkan kemampuan kekerasan tertinggi dari kelima jenis ini. Namun, perlakuan panas, paparan korosi, beban benturan, dan kebutuhan pengelasan dapat mengubah pilihan terbaik. Beli berdasarkan jenis dan kondisi yang terverifikasi—bukan hanya nama jenisnya saja.
Bandingkan kelima tingkatan kelas tersebut
Bagaimana perbandingan antara 410, 416, 420, 440A, dan 440C?
Pertimbangan utama adalah antara kemampuan pemesinan, kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan korosi. Peningkatan kandungan karbon dapat mendukung kekerasan yang lebih tinggi setelah perlakuan panas yang sesuai. Penambahan sulfur membantu pemesinan, tetapi membawa kerugian lain.
HRC berarti kekerasan Rockwell C; HB berarti kekerasan Brinell. Keduanya adalah skala pengujian yang berbeda. Nilai-nilai di bawah ini adalah kondisi referensi yang dipublikasikan, bukan pengujian lima tingkat terkontrol tunggal atau kekerasan maksimum yang dijamin.
| Kelas | Kimia kunci, berdasarkan berat | Kekerasan dan kondisi yang dipublikasikan | Kapan harus mempertimbangkannya? |
|---|---|---|---|
| 410 | Karbon: ≤0.15% Kromium: 11.5–13.5% | 42 HRC Dalam perbandingan batang Carpenter: dikeraskan, kemudian ditempa pada suhu 204°C / 400°F. Hasil tipikal, bukan jaminan pengiriman. [1] | Poros, pengencang, dan bagian katup yang membutuhkan kekuatan dengan ketahanan korosi sedang. |
| 416 | Karbon: ≤0.15% Sulfur: ≥0.15% Kromium: 12–14% | 248–302 tahun untuk batang baja kondisi T yang dikeraskan dan ditempa dalam referensi Atlas. Ini adalah kondisi pasokan, bukan kemampuan pengerasan maksimumPeriksa spesifikasi yang berlaku. [2] | Komponen yang diproses dengan mesin bubut dan ulir, di mana waktu pengerjaan sangat penting dan paparan bahan kimia relatif ringan. |
| 420 | Karbon: ≥0.15% dalam lembar nilai yang dikutip Kromium: 12–14% | 52 HRC Dalam perbandingan batang Carpenter setelah pengerasan dan penempaan pada suhu 204°C / 400°F. Komposisi dan pemrosesan Exact 420 dapat menghasilkan hasil yang berbeda. [1] | Alat pemotong, cetakan, dan komponen aus yang membutuhkan kekerasan lebih dari 410. |
| 440A | Karbon: 0.60–0.75% Kromium: 16–18% | Sekitar 56–57 HRC Dalam panduan perlakuan panas Carpenter, dengan penemperan suhu rendah pada 148–176°C / 300–350°F setelah jalur pengerasan yang ditentukan. [3] | Peralatan makan, pin poros, dan komponen katup yang membutuhkan kekerasan tinggi. |
| 440C | Karbon: 0.95–1.20% Kromium: 16–18% | Sekitar 60 HRC Sesuai panduan Carpenter, dengan proses temper pada suhu 149–177°C / 300–350°F setelah proses pengerasan yang ditentukan. Hasil ini merupakan hasil referensi, bukan jaminan untuk setiap bagian. [4] | Bantalan dan komponen dengan tingkat keausan tinggi di mana kekerasan merupakan persyaratan utama. |
Pertahankan setiap nilai yang terkait dengan skala, bentuk produk, dan kondisinya. Secara khusus, jangan membandingkan “302 HB” dengan “60 HRC” sebagai angka biasa. Entri kimia adalah fitur identifikasi yang dipilih, bukan spesifikasi pembelian lengkap. Sumber: 410 , 416 , 420 , 440A , dan 440C.
Aturan praktisnya: tentukan terlebih dahulu rentang kekerasan akhir yang dibutuhkan. Kemudian tanyakan apakah jenis material tersebut dapat memenuhi rentang tersebut pada bagian tertebal komponen Anda, sekaligus tetap memenuhi persyaratan ketangguhan, korosi, dan dimensi.
Apa yang membuat baja tahan karat menjadi martensitik?
Baja tahan karat martensitik menggabungkan kromium untuk ketahanan korosi dengan struktur yang dapat dikeraskan melalui perlakuan panas. Sederhananya, pemanasan dan pendinginan cepat mengubah struktur internal baja. Kemudian, proses temper menyesuaikan keseimbangan antara kekerasan dan ketahanan terhadap retak.
Itulah mengapa batang lunak yang digunakan untuk pemesinan dan mata pisau jadi yang dikeraskan dapat memiliki nama kelas yang sama tetapi sifat yang sangat berbeda. Kelas tersebut menggambarkan keluarga material; kondisi perlakuan panas membantu menjelaskan bagaimana bagian tersebut akan berperilaku.
Kelima tingkatan ini biasanya bersifat magnetis. Oleh karena itu, magnet dapat menjadi alat penyaringan kasar, tetapi tidak dapat membedakan 410 dari 420 atau memastikan apakah suatu bagian telah diberi perlakuan panas dengan benar. Gunakan penelusuran material dan pengujian yang sesuai untuk identifikasi.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai jenis baja tahan karat martensitik lainnya dan perilakunya terhadap perlakuan panas, lihat panduan baja tahan karat martensitik worldstainless.
Jenis baja tahan karat martensitik mana yang sebaiknya Anda pilih?
Mulailah dengan kegagalan yang harus Anda cegah: keausan, tepi yang terkelupas, permukaan yang berkorosi, lasan yang retak, atau biaya produksi yang berlebihan. "Paling keras" hanya merupakan jawaban yang tepat ketika kekerasan tersebut mengatasi kegagalan tersebut.
410: titik awal serbaguna
Pertimbangkan baja 410 untuk poros, pengikat, atau komponen katup yang membutuhkan kekuatan yang berguna daripada ujung pemotong yang sangat keras. Ini adalah perbandingan dasar ketika ketahanan korosi yang moderat sudah cukup dan bagian tersebut dapat menerima perlakuan panas yang sesuai.
Periksa sebelum memilih: sifat inti yang dibutuhkan, suhu layanan, beban benturan, dan kondisi yang dibutuhkan untuk pemesinan. Kondisi kekerasan yang lebih tinggi dapat membuat pemesinan lebih menantang. [5]
416: pemesinan lebih mudah, dengan batasan yang jelas
Penambahan sulfur pada baja 416 membentuk inklusi yang membantu proses pemesinan. Hal ini membuatnya berguna untuk operasi pembubutan, pengeboran, dan pembuatan ulir berulang. Namun, pilihan baja dengan grade yang sama mengorbankan ketahanan korosi dan kemampuan pembentukan dibandingkan dengan baja 410.
Periksa sebelum memilih: paparan klorida dan pengelasan yang direncanakan. Atlas secara khusus memperingatkan terhadap penggunaan di lingkungan laut atau layanan klorida lainnya. Jangan memilih 416 hanya karena harga pengerjaannya lebih rendah. [2]
420: pemotongan dan keausan dengan kontrol kimia
420 adalah pilihan yang tepat ketika 410 tidak memberikan kekerasan atau ketahanan aus yang cukup. Baja ini banyak digunakan pada alat pemotong dan aplikasi terkait cetakan, tetapi "420" mencakup varian komersial dengan kadar karbon yang berbeda.
Periksa sebelum memilih: spesifikasi kelas yang tepat dan komposisi kimia pemasok. Deskripsi seperti “420 stainless” tidak cukup untuk memprediksi perilaku akhir tepi, kemampuan pemolesan, atau kekerasan. [6]
440A: kekerasan tinggi tanpa langsung menjadi 440C
440A menawarkan pilihan dengan kandungan karbon lebih tinggi daripada grade dasar 410. Kemampuan kekerasannya yang dipublikasikan mendukung penggunaan seperti peralatan makan, pin poros, dan bagian katup. Material ini tetap memiliki ketahanan korosi sedang, bukan pilihan otomatis untuk cairan agresif.
Periksa sebelum memilih: apakah kekerasan target benar-benar meningkatkan bagian tersebut. Bandingkan geometri tepi akhir, penyelesaian permukaan, dan kinerja korosi alih-alih mengandalkan nama keluarga “440”. [3]
440C: kemampuan kekerasan tertinggi dalam perbandingan ini
Pilih 440C sebagai kandidat untuk bantalan, permukaan aus, atau komponen pemotong ketika kekerasan tinggi menjadi pusat masa pakai. Carpenter mengidentifikasi sekitar 60 HRC dalam kondisi yang dikeraskan dan ditempa dan mencantumkan bantalan dan bagian katup di antara penggunaannya. [4]
Periksa sebelum memilih: benturan, korosi, penggerindaan akhir, dan stabilitas dimensi. Komponen yang tahan aus pun masih dapat rusak karena retak, korosi, atau pemasangan yang tidak sesuai toleransi. Label “440C” juga tidak dengan sendirinya menjamin kebersihan bantalan atau kualitas bantalan jadi.
Contoh pemilihan: poros pompa kecil. Ini adalah keputusan ilustratif, bukan pengujian yang dilaporkan. Untuk poros yang diputar dan diberi ulir, 416 dapat mengurangi upaya pemesinan. Tetapi jika poros tersebut terkena air cucian asin, atau braket harus dilas padanya, kondisi tersebut dapat mengalahkan penghematan pemesinan. Periksa jalur servis dan penyambungan sebelum membandingkan harga bahan baku.
Bagaimana perlakuan panas mengubah kekerasan dan kinerja komponen?
Kekerasan adalah ketahanan terhadap lekukan; ketangguhan adalah ketahanan terhadap patahan. Nilai kekerasan yang tinggi tidak membuktikan bahwa suatu bagian dapat menahan benturan, menahan kelelahan, atau bertahan dalam cairan korosif.
Suatu proses manufaktur tipikal memiliki tiga tahapan yang saling terkait. Suhu, waktu penahanan, dan metode pendinginan yang tepat harus berasal dari proses yang memenuhi syarat untuk jenis, ukuran bagian, dan sifat-sifat yang dibutuhkan.
- Mesin dalam kondisi siap pakai yang sesuai. Proses anil melunakkan material untuk proses manufaktur. Sisakan toleransi penyelesaian yang sesuai jika perlakuan panas selanjutnya dapat mengubah dimensi.
- Keraskan dan tempa bagian tersebut. Pengerasan mengembangkan struktur yang dibutuhkan; penempaan mengurangi kerapuhan dan menyesuaikan sifat-sifatnya. Satu resep tungku tidak boleh ditiru untuk kelima tingkatan tersebut.
- Selesaikan dan verifikasi. Penggilingan, pemolesan, pembersihan, dan inspeksi harus mempertahankan permukaan dan dimensi yang dibutuhkan. Periksa kekerasan di lokasi yang disepakati setelah tahap pembuatan yang disepakati.
Contoh batang baja Carpenter yang sama menunjukkan perbedaannya dengan jelas: baja 410 yang dianil tercantum pada 83 HRB, sedangkan baja 410 yang dikeraskan dan ditempa pada suhu 204°C tercantum pada 42 HRC. Itu adalah perubahan kondisi—bukan tingkatan yang berbeda. Skala yang berbeda juga berarti angka-angka ini tidak boleh dikurangkan atau dibandingkan sebagai persentase. [1]
Untuk penerimaan, tentukan lebih dari sekadar "kekerasan diperiksa". Catat skala dan metode pengujian, rentang yang diizinkan, lokasi pengujian, persiapan permukaan, jumlah sampel, dan tahap pengukuran. Untuk bagian yang tebal, sepakati bagaimana sifat inti akan ditunjukkan; satu pembacaan permukaan yang mudah diakses mungkin tidak menjawab pertanyaan itu.
Apakah baja tahan karat martensitik bisa berkarat?
Ya. "Anti karat" tidak berarti anti karat. Cairan pelumas, suhu, celah, lapisan permukaan, dan perlakuan panas semuanya berpengaruh. Persentase kromium yang lebih tinggi saja tidak cukup untuk menentukan peringkat komponen jadi.
Outokumpu menjelaskan bahwa ketahanan korosi sangat bergantung pada perlakuan panas dan kondisi permukaan. Beberapa kondisi temper mendorong pembentukan karbida yang mengurangi ketahanan korosi pada jenis martensit tradisional. Permukaan yang halus dan diproses dengan benar umumnya berkinerja lebih baik daripada permukaan yang kasar. [8]
| Kondisi layanan | Kekhawatiran terkait seleksi | Bukti untuk diminta |
|---|---|---|
| Cuaca ringan, sebagian besar kering. | Sisa-sisa makanan, permukaan yang kasar, dan uap air yang terperangkap masih dapat menyebabkan noda. | Persyaratan permukaan akhir dan pemeriksaan pembersihan atau paparan yang sesuai untuk bagian tersebut. |
| Garam, udara laut, atau air cucian klorida | Jangan berasumsi bahwa 410–440C akan berfungsi hanya karena terbuat dari baja tahan karat. 416 khususnya tidak cocok. | Tinjau kembali kadar klorida, suhu, waktu kontak, dan celah yang sebenarnya dengan pemasok material. |
| Pembersihan kimia atau sterilisasi berulang | Siklus pembersihan lengkap bisa lebih menuntut daripada pengoperasian normal. | Uji komponen jadi yang representatif melalui siklus yang dimaksudkan, termasuk bahan pembersih, pembilasan, dan pengeringan. |
Jika terjadi pengikisan, karat merah, atau noda yang tidak dapat diterima selama pengujian representatif, pertimbangkan kembali mutu atau prosesnya. Jangan menganggap pemolesan atau pasivasi sebagai cara untuk mengubah paduan yang tidak sesuai menjadi paduan yang sesuai.
Apakah jenis material ini dapat dilas dengan laser?
Beberapa material dapat dilas dengan prosedur yang memenuhi syarat, tetapi pengelasan laser tidak menghilangkan batasan metalurginya. Lasan kecil atau zona yang terkena panas yang sempit bukanlah bukti bahwa sambungan tersebut akan tahan terhadap retak atau mempertahankan sifat-sifat yang dibutuhkan.
- 410: Kandidat yang lebih praktis dalam kelompok ini, tetapi prosedurnya harus mengatasi keretakan dan kondisi akhir yang dibutuhkan. [5]
- 416: Carpenter tidak merekomendasikan pengelasan pada jenis material yang mudah dikerjakan ini. Pertimbangkan kembali material atau desain sambungan sebelum memperlakukannya sebagai pekerjaan pengelasan rutin. [9]
- 420: Carpenter menggambarkannya sebagai material yang jarang dilas karena sifat pengerasan udaranya. Prosedur pengelasan membutuhkan rekayasa dan verifikasi khusus untuk setiap jenis material. [6]
- 440A dan 440C: WorldStainless mencantumkan rekomendasi pengelasan konvensional untuk keluarga 440 sebagai "tidak direkomendasikan." Itu adalah peringatan keras, bukan izin untuk menganggap laser sebagai pengecualian. [7]
Untuk sambungan yang diusulkan, berikan paduan yang tepat, kekerasan awal, ketebalan penampang, geometri sambungan, pengekangan, dan sifat akhir yang dibutuhkan. Insinyur pengelasan harus menentukan prosedur, perlakuan panas pra atau pasca pengelasan, dan pengujian penerimaan. Hasil pengelasan yang tampak halus saja tidak cukup.
Untuk konteks proses yang lebih luas, lihat panduan pengelasan laser baja tahan karat kami . Kompatibilitas material masih perlu ditetapkan untuk jenis martensit dan bagian tertentu.
Kapan Anda sebaiknya mempertimbangkan 304, 316, atau 17-4 PH?
Jika layanan yang dibutuhkan tidak sesuai dengan kelima tingkatan ini, memperluas daftar pilihan lebih baik daripada memaksakan pilihan berdasarkan tingkat kesulitan.
Pertimbangkan 304 atau 316 ketika korosi dan fabrikasi menjadi faktor utama.
Jika bagian tersebut terutama membutuhkan ketahanan korosi, pembentukan, atau pengelasan daripada permukaan pemotongan yang dikeraskan, tinjau jenis austenitik. Jenis austenitik bukanlah pengganti langsung untuk bagian tahan aus 440C yang dikeraskan dengan panas. Mulailah dengan lingkungan dan persyaratan mekanis yang sebenarnya, lalu bandingkan desain lengkapnya. Panduan identifikasi 304 vs 316 kami membantu menghindari kesalahan dalam membedakan jenis-jenis umum tersebut.
Pertimbangkan 17-4 PH jika kekuatan dan jalur penuaan sesuai dengan bagian tersebut.
17-4 PH adalah baja tahan karat martensitik yang diperkuat presipitasi. Perlakuan penuaannya mengembangkan kekuatan melalui presipitasi, sehingga termasuk dalam jalur seleksi yang berbeda dari jenis baja tahan karat konvensional yang diperkuat karbon. Baja ini tidak boleh digambarkan hanya sebagai “bukan martensitik.” [8]
Evaluasilah kondisi penuaan yang ditentukan dan pertimbangan kekuatan, ketangguhan, dan korosi yang terkait. Lihat panduan kekuatan 17-4 PH H900 kami untuk perbandingan spesifik kondisi tersebut.
Apa yang perlu Anda tentukan sebelum memesan baja tahan karat martensitik?
Deskripsi pembelian yang bermanfaat menghubungkan material dengan bagian jadi. Mintalah pemasok untuk memberikan penawaran dengan persyaratan yang sama agar harga material yang rendah tidak menyembunyikan perlakuan panas tambahan, penyelesaian akhir, atau bagian yang ditolak.
- Tingkat mutu dan spesifikasi produk yang tepat. Sertakan standar dan revisi yang mengatur, bentuk produk, dimensi, dan sertifikat material. Untuk 420, jelaskan dengan jelas komposisi kimia atau varian yang dimaksud.
- Kondisi pengiriman. Nyatakan apakah material harus dianil, dipasok dengan kekerasan yang dapat dikerjakan dengan mesin, atau dikeraskan dan ditempa. Pisahkan persyaratan bahan baku yang masuk dari persyaratan komponen akhir.
- Properti yang sudah jadi. Tentukan rentang kekerasan dan lokasi pengujian. Tambahkan persyaratan kekuatan, benturan, kelelahan, atau keausan jika relevan; jangan berharap kekerasan saja dapat menggantikan persyaratan tersebut.
- Batasan manufaktur dan dimensi. Identifikasi pengelasan, pembentukan, perlakuan panas, kelonggaran penggerindaan, dan toleransi akhir. Tentukan siapa yang bertanggung jawab untuk setiap tahap.
- Permukaan dan lingkungan. Sebutkan kekasaran permukaan, pembersihan, pasivasi jika berlaku, dan siklus paparan atau pembersihan sebenarnya yang digunakan untuk memverifikasi kinerja.
- Penerimaan dan ketertelusuran. Sepakati metode pengujian, rencana pengambilan sampel, catatan, dan penanganan komponen yang tidak sesuai sebelum produksi.
Intinya: gunakan 410 sebagai referensi umum, 416 untuk komponen yang diproses dengan mesin dalam penggunaan yang sesuai, 420 sebagai langkah menuju aplikasi pemotongan dan keausan, dan 440A atau 440C untuk kekerasan yang lebih tinggi. Pastikan perlakuan panas yang dipilih dan komponen jadi memenuhi persyaratan—bukan hanya kolom kekerasan.
Sumber teknis
- Carpenter Technology: Lembar data TRIMRITE, 2025, halaman 4Perbandingan batang 410/420 secara terpisah dan kondisi kekerasannya; bukan nilai strip TRIMRITE.
- Atlas Steels: Lembar data Grade 416Referensi lama Mei 2008 untuk kimia, permesinan, batas paparan, dan kekerasan Kondisi T. Verifikasi spesifikasi pembelian terkini.
- Carpenter Technology: Lembar data 440AKomposisi, perkiraan kekerasan, perlakuan panas, dan kegunaan.
- Carpenter Technology: Lembar data 440C. Kimia, perkiraan kekerasan, kondisi penempaan, dan aplikasi terkait keausan.
- Carpenter Technology: Lembar data 410. Kimia, kemampuan pengerjaan, aplikasi, dan pertimbangan pengelasan.
- Carpenter Technology: Lembar data 420. Kimia, variasi mutu, pengerasan, dan batasan pengelasan.
- worldstainless / ISSF: Baja Tahan Karat MartensitikPerilaku material dan panduan pengelasan, termasuk Tabel 7.
- Outokumpu: Tingkat martensitik dan pengerasan presipitasiKorosi, kemampuan pengelasan, dan klasifikasi PH.
- Carpenter Technology: Lembar data 416Fitur pemesinan bebas dan rekomendasi pengelasan.
Referensi-referensi ini menjelaskan prinsip-prinsip seleksi dan contoh material yang telah dipublikasikan. Spesifikasi yang mengatur, material bersertifikat, jalur pemrosesan yang disetujui, dan pengujian bagian jadi mengontrol penerimaan.