√ Apa itu Baja Duplex? Kegunaan, Sifat & Cara Pembuatanya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – √ Apa itu Baja Duplex? Kegunaan, Sifat & Cara Pembuatanya. Baja tahan karat dupleks adalah keluarga paduan yang terkenal akan kekuatan dan ketahanannya yang luar biasa terhadap korosi. Material ini memiliki struktur mikro dua fase austenit dan ferit, memberikan sifat unik yang ideal untuk berbagai aplikasi. Baja tahan karat dupleks banyak digunakan dalam industri seperti minyak dan gas, pemrosesan kimia, teknik kelautan, dan konstruksi, menyediakan solusi yang kokoh untuk lingkungan yang menantang. Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi karakteristik utama, komposisi, dan aplikasi dari baja tahan karat dupleks.

Apa itu Baja Duplex?

Baja dupleks, atau disebut juga baja tahan karat dupleks, merupakan jenis baja tahan karat yang memiliki struktur mikro dua fase terdiri dari fase austenit dan ferit dalam jumlah yang hampir sama (~50%), meskipun dalam paduan komersial rasio ini mungkin menjadi 40/60. Kombinasi kedua fase ini memberikan nama “dupleks” pada baja tersebut, yang mengartikan “dua kali lipat” atau “gkalian”. Karakteristik utama dari baja dupleks adalah kombinasi sifat yang sangat baik dari baja tahan karat austenitik dan feritik yang terkenal karena ketahanannya terhadap korosi serta kekuatan mekaniknya.

Seperti keluarga baja tahan karat lainnya, komposisi metalurgi baja dupleks bervariasi tergantung pada tingkatannya. Namun, komponen khas yang biasanya ditemukan dalam baja tahan karat dupleks mencakup: karbon, mangan, silikon, kromium, nikel, fosfor, dan belerang. Selain itu, molibdenum, nitrogen, dan tembaga juga dapat dicampur untuk menyesuaikan sifat material lebih lanjut, sehingga memungkinkan produk akhir yang disesuaikan dengan karakteristik yang diinginkan.

Secara umum, baja tahan karat dupleks dapat dibagi menjadi empat kelompok utama: lean, stkalianr, super, dan hiper.

Untuk informasi lebih lanjut, kalian dapat melihat panduan kami tentang Sifat Bahan Baja Karbon.

Bagaimana Baja Dupleks Dibuat?

Produksi baja tahan karat dupleks melibatkan serangkaian proses pembuatan dan pembentukan baja yang bertingkat. Proses dimulai dengan penggabungan bahan mentah seperti nikel, bijih besi, kromium, molibdenum, dan unsur paduan lainnya dalam tungku busur listrik. Bahan-bahan ini kemudian dilebur dan dicampur menjadi satu. Baja cair yang dihasilkan dari proses tersebut kemudian dipindahkan ke konverter dekarburisasi oksigen argon (AOD), di mana terjadi proses metalurgi penting. Dalam konverter AOD, gas-gas yang terkandung dalam baja cair dihilangkan, dan komposisi akhir disesuaikan dengan penambahan elemen paduan. Selanjutnya, baja dipindahkan ke tungku sendok untuk dimodifikasi pada pemasukannya.

Setelah baja cair siap, dapat dituang menjadi bunga mekar atau batangan padat. Awalnya, campuran cair dari baja dupleks membeku menjadi padatan feritik. Namun, saat pendinginan hingga mencapai suhu kamar, sekitar separuh material mengalami transformasi fasa dari feritik menjadi austenitik.

Bunga atau batangan ini kemudian diolah lebih lanjut, biasanya melalui pemanasan ulang dan penempaan atau penggulungan untuk mencapai diameter yang diinginkan. Setelah itu, dilakukan solution annealing, suatu proses perlakuan panas, untuk memastikan konsistensi struktur internal batangan. Setelah proses anil, batangan didinginkan untuk mencapai sifat yang diinginkan. Terakhir, untuk mendapatkan permukaan akhir yang konsisten, batangan tersebut mengalami pengelupasan mekanis untuk menghilangkan permukaan yang tidak rata, sehingga menghasilkan produk baja tahan karat dupleks yang siap pakai.

Untuk Apa Baja Dupleks Steel?

Kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik, dan kandungan paduan yang relatif rendah (terutama nikel) membuat Baja Duplex menjadi pilihan yang ekonomis untuk aplikasi dengan kebutuhan kekuatan tinggi dan risiko korosi yang tinggi. Baja ini banyak digunakan di industri minyak dan gas lepas pantai untuk sistem pipa, manifold, riser, dan sebagainya, serta di industri petrokimia dalam bentuk pipa dan tangki tekan.

Meskipun baja tahan karat dupleks memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi dan oksidasi, mereka tidak cocok digunakan pada suhu tinggi karena dapat terbentuknya fase getas dalam ferit pada suhu yang relatif rendah. Fase-fase ini dapat memengaruhi ketangguhan baja dengan signifikan, oleh karena itu aplikasi pada suhu tinggi harus dihindari.

Sifat Baja Tahan Karat Dupleks

Sifat material adalah sifat yang intensif, yang berarti sifat tersebut tidak tergantung pada jumlah massa dan dapat berbeda dari satu tempat ke tempat lain dalam sistem pada setiap waktu. Dasar ilmu material melibatkan studi tentang struktur material dan menghubungkannya dengan sifat-sifatnya, baik itu sifat mekanik, listrik, dan sebagainya. Setelah seorang ilmuwan material memahami korelasi antara struktur dan sifat material ini, mereka dapat mempelajari kinerja relatif suatu material dalam aplikasi tertentu. Unsur-unsur kimia yang menyusun suatu bahan dan cara bahan tersebut diproses menjadi bentuk akhirnya merupakan penentu utama struktur dan sifat-sifatnya.

1. Sifat Mekanik Baja Tahan Karat Dupleks

Baja tahan karat dupleks dipilih untuk berbagai aplikasi karena memiliki kombinasi karakteristik mekanik yang diinginkan. Untuk aplikasi struktural, sifat material sangat penting dan para insinyur harus memperhitungkannya dengan cermat.

Sifat mekanik dari baja tahan karat dupleks mencakup berbagai aspek, termasuk kekuatan tarik, kekuatan luluh, kekerasan, keuletan, dan ketangguhan. Kekuatan tarik merupakan kemampuan material untuk menahan gaya tarik tanpa mengalami kegagalan, sedangkan kekuatan luluh adalah titik di mana material mulai mengalami deformasi permanen. Kekerasan mengukur resistensi material terhadap penetrasi atau deformasi plastis, sementara keuletan mengacu pada kemampuan material untuk menahan patah atau retak saat terkena beban. Ketangguhan adalah sifat material untuk menahan beban berulang atau tiba-tiba, tanpa mengalami kegagalan.

2. Kekuatan Baja Tahan Karat Dupleks

Dalam mekanika material, kekuatan suatu material adalah kemampuannya menahan beban yang diterapkan tanpa kegagalan atau deformasi plastis. Kekuatan material pada dasarnya mempertimbangkan hubungan antara beban eksternal yang diterapkan pada suatu material dan deformasi yang diakibatkannya atau perubahan dimensi material. Kekuatan suatu material merupakan parameter kritis dalam menentukan kekalianlan struktur dan keberhasilan aplikasi material tersebut.

Dalam konteks baja tahan karat dupleks, kekuatan adalah faktor kunci yang dipertimbangkan dalam pemilihan material untuk berbagai aplikasi. Baja tahan karat dupleks dikenal karena memiliki kekuatan yang tinggi, yang menjadikannya pilihan yang diinginkan untuk lingkungan yang membutuhkan ketahanan korosi yang baik serta kekuatan mekanik yang memadai. Kekuatan baja tahan karat dupleks tidak hanya berkaitan dengan kekuatan tariknya, tetapi juga melibatkan kekuatan luluh, kekerasan, dan ketangguhan, yang semuanya berkontribusi pada kinerja material dalam berbagai aplikasi struktural.

3. Kekuatan Tekanan Maksimum

Kekuatan tarik tertinggi baja tahan karat dupleks – SAF 2205 adalah 620 MPa.

Kekuatan tarik ultimit merupakan titik maksimum pada kurva tegangan-regangan rekayasa. Hal ini mencerminkan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh suatu struktur saat mengalami tarikan. Kekuatan tarik tertinggi sering kali disebut sebagai “kekuatan tarik” atau bahkan “kekuatan tertinggi”. Ketika tegangan ini diterapkan dan dipertahankan, akan terjadi patah. Biasanya, nilai ini jauh lebih tinggi daripada tegangan luluh, yakni sekitar 50 hingga 60 persen lebih besar dibandingkan tegangan luluh untuk beberapa jenis logam. Saat material mencapai kekuatan maksimumnya, terjadi necking dimana luas penampang berkurang secara lokal. Kurva tegangan-regangan tidak menunjukkan tegangan yang lebih tinggi dari kekuatan ultimit. Walaupun deformasi dapat terus meningkat, tegangan biasanya menurun setelah kekuatan ultimit tercapai. Ini adalah sifat intensif; artinya nilainya tidak tergantung pada ukuran benda uji. Namun, hal tersebut bergantung pada faktor lain seperti persiapan spesimen, keberadaan cacat permukaan, serta suhu lingkungan dan material yang diuji. Kekuatan tarik utama bervariasi dari 50 MPa untuk aluminium hingga 3000 MPa untuk baja berkekuatan sangat tinggi.

4. Kekuatan Hasil

Kekuatan luluh baja tahan karat dupleks – SAF 2205 adalah 440 MPa.

Titik leleh adalah titik pada kurva tegangan-regangan yang menkaliani batas antara perilaku elastis dan permulaan perilaku plastis. Kekuatan luluh atau tegangan luluh adalah sifat material yang menunjukkan tegangan dimana material mulai mengalami deformasi plastis, sementara titik luluh adalah titik dimana deformasi nonlinier (kombinasi elastis dan plastis) dimulai. Sebelum mencapai titik leleh, material akan berubah secara elastis dan akan kembali ke bentuk asalnya ketika tegangan dihilangkan. Setelah melebihi titik leleh, sebagian deformasi bersifat permanen dan tidak dapat dikembalikan lagi. Beberapa baja dan material lainnya menunjukkan fenomena titik luluh. Kekuatan hasil dapat bervariasi mulai dari 35 MPa untuk aluminium berkekuatan rendah hingga lebih dari 1400 MPa untuk baja berkekuatan sangat tinggi.

5. Kekerasan Baja Tahan Karat Dupleks

Kekerasan Brinell dari baja tahan karat dupleks – SAF 2205 adalah sekitar 217 MPa.

Dalam ilmu material, kekerasan adalah kemampuan untuk menahan lekukan permukaan (deformasi plastik lokal) dan goresan. Kekerasan sering kali merupakan sifat material yang sulit didefinisikan karena dapat menunjukkan ketahanan terhadap goresan, abrasi, lekukan, atau bahkan deformasi plastik lokal. Kekerasan memiliki signifikansi penting dalam konteks teknik karena ketahanan terhadap keausan baik oleh gesekan atau erosi oleh uap, minyak, dan air cenderung meningkat seiring dengan peningkatan kekerasan.

Uji kekerasan Brinell adalah salah satu metode pengujian kekerasan lekukan yang dikembangkan. Dalam uji Brinell, sebuah indentor berbentuk bola yang keras ditekan di bawah beban tertentu ke permukaan logam yang diuji. Secara umum, uji ini menggunakan bola baja keras dengan diameter 10 mm (0,39 inci) sebagai indentor dengan gaya 3.000 kgf (29,42 kN; 6,614 lbf). Beban diterapkan secara konstan selama periode waktu tertentu (biasanya antara 10 dan 30 detik). Untuk bahan yang lebih lunak, gaya yang digunakan lebih rendah; sementara untuk material yang lebih keras, bola tungsten karbida digunakan sebagai indentor menggantikan bola baja.

Keuntungan Dari Baja Dupleks

Keuntungan dari baja dupleks sangat beragam dan meliputi:

Ketahanan Tinggi Terhadap Korosi:
Ketahanan yang tinggi terhadap berbagai jenis korosi seperti pitting (lekukan kecil pada permukaan logam), korosi celah (korosi yang terjadi di celah-celah sempit), dan retak korosi tegangan (keretakan yang terjadi akibat tegangan dan korosi).
Kekuatan Lebih Tinggi:
Baja dupleks memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja krom-nikel, membuatnya lebih cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan struktural yang tinggi.
Deformabilitas Lebih Tinggi:
Baja dupleks memiliki deformabilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja krom tahan karat, sehingga lebih mudah untuk dibentuk dan diformat sesuai kebutuhan aplikasi.
Ketahanan Tinggi Terhadap Penyerapan Energi, Erosi, dan Abrasi:
Baja dupleks menunjukkan ketahanan yang tinggi terhadap penyerapan energi, erosi (pengikisan), dan abrasi (penggosokan), bahkan pada rentang suhu yang luas.
Kemampuan Las yang Baik:
Baja dupleks memiliki kemampuan las yang baik, memungkinkan pengelasan yang mudah dan efisien dalam berbagai konstruksi dan aplikasi industri.
Ekspansi Termal Rendah:
Baja dupleks memiliki ekspansi termal yang rendah, yang berarti ia cenderung tidak mengalami perubahan dimensi yang signifikan saat terkena perubahan suhu, sehingga menjaga kestabilan dimensi dan bentuknya dalam berbagai kondisi lingkungan.

BACA JUGA :

Penutup

Dengan demikian, dari uraian di atas, kita dapat melihat bahwa baja duplex adalah sebuah bahan yang menawarkan kombinasi yang unik antara kekuatan, ketahanan terhadap korosi, dan berbagai sifat mekanik yang menguntungkan.

Dalam industri modern yang menghadapi tantangan korosi dan kebutuhan akan kekuatan struktural yang tinggi, baja duplex menjadi pilihan yang menarik.

Apa itu Baja Duplex? Baja duplex adalah jawaban atas kebutuhan akan material yang dapat memenuhi berbagai tuntutan teknis dan lingkungan dalam aplikasi industri saat ini.

Dengan keunggulannya yang khas, tidak mengherankan jika baja duplex semakin menjadi pilihan utama dalam berbagai bidang industri yang beragam.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang Apa itu Baja Duplex? Kegunaan, Sifat & Cara Pembuatanya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel ini.