T: Kami baru-baru ini mulai mengerjakan beberapa pekerjaan yang membutuhkan beberapa komponen yang sebagian besar terbuat dari baja tahan karat kelas 304, yang dilas satu sama lain dan ke baja lunak. Kami mengalami beberapa masalah retak pada lasan baja tahan karat hingga ketebalan 1,25 inci. Disebutkan bahwa kami memiliki jumlah ferit yang rendah. Dapatkah Anda menjelaskan apa itu dan bagaimana cara memperbaikinya?
A: Ini pertanyaan yang bagus. Ya, kami dapat membantu Anda memahami apa arti jumlah ferit yang rendah dan bagaimana cara mencegahnya.
Pertama, mari kita tinjau definisi baja tahan karat (SS) dan bagaimana ferit berhubungan dengan sambungan las. Baja hitam dan paduannya mengandung lebih dari 50% besi. Ini termasuk semua baja karbon dan baja tahan karat serta kelompok lain yang telah ditentukan. Aluminium, tembaga, dan titanium tidak mengandung besi, sehingga merupakan contoh yang sangat baik dari paduan non-ferrous.
Komponen utama paduan ini adalah baja karbon dengan setidaknya 90% besi dan SS dengan 70 hingga 80% besi. Untuk diklasifikasikan sebagai SS, harus ditambahkan setidaknya 11,5% kromium. Kadar kromium di atas ambang batas minimum ini mendorong pembentukan lapisan oksida kromium pada permukaan baja dan mencegah pembentukan oksidasi seperti karat (oksida besi) atau korosi yang disebabkan oleh serangan kimia.
Baja tahan karat (SS) pada dasarnya terbagi menjadi tiga kelompok: austenit, ferit, dan martensit. Nama mereka berasal dari struktur kristal pada suhu ruang yang membentuknya. Kelompok umum lainnya adalah SS dupleks, yang merupakan keseimbangan antara ferit dan austenit dalam struktur kristalnya.
Baja austenitik, seri 300, mengandung 16% hingga 30% kromium dan 8% hingga 40% nikel, membentuk struktur kristal yang didominasi austenitik. Untuk meningkatkan rasio austenit-ferit, stabilisator seperti nikel, karbon, mangan, dan nitrogen ditambahkan selama proses pembuatan baja. Beberapa jenis umum adalah 304, 316, dan 347. Menawarkan ketahanan korosi yang baik; terutama digunakan dalam aplikasi makanan, layanan kimia, farmasi, dan kriogenik. Pengendalian pembentukan ferit memberikan ketangguhan suhu rendah yang sangat baik.
Baja tahan karat feritik adalah jenis seri 400 yang sepenuhnya magnetik, mengandung 11,5% hingga 30% kromium, dan memiliki struktur kristal dominan feritik. Untuk mendorong pembentukan ferit, stabilisator yang digunakan meliputi kromium, silikon, molibdenum, dan niobium selama produksi baja. Jenis baja tahan karat ini umumnya digunakan dalam sistem knalpot otomotif dan pembangkit listrik, serta memiliki aplikasi suhu tinggi yang terbatas. Beberapa jenis yang umum digunakan adalah 405, 409, 430, dan 446.
Baja martensitik, yang juga diidentifikasi dengan seri 400 seperti 403, 410, dan 440, bersifat magnetik, mengandung 11,5% hingga 18% kromium, dan memiliki martensit sebagai struktur kristalnya. Kombinasi ini memiliki kandungan emas terendah, yang membuatnya paling murah untuk diproduksi. Baja ini memberikan ketahanan terhadap korosi; kekuatan yang sangat baik; dan umumnya digunakan dalam peralatan makan, peralatan gigi dan bedah, peralatan masak, dan beberapa jenis perkakas.
Saat Anda mengelas baja tahan karat (SS), jenis substrat dan aplikasi penggunaannya akan menentukan logam pengisi yang tepat untuk digunakan. Jika Anda menggunakan proses pengelasan dengan pelindung gas, Anda mungkin perlu memberikan perhatian khusus pada campuran gas pelindung untuk mencegah masalah tertentu yang terkait dengan pengelasan.
Untuk menyolder baja 304 dengan dirinya sendiri, Anda memerlukan elektroda E308/308L. Huruf “L” berarti karbon rendah, yang membantu mencegah korosi intergranular. Elektroda ini memiliki kandungan karbon di bawah 0,03%; apa pun di atas angka ini meningkatkan risiko pengendapan karbon ke batas butir dan bergabung dengan kromium untuk membentuk karbida kromium, yang secara efektif mengurangi ketahanan korosi baja. Hal ini menjadi jelas jika korosi terjadi di zona yang terkena panas (HAZ) pada sambungan las baja tahan karat. Pertimbangan lain untuk baja tahan karat kelas L adalah bahwa baja ini memiliki kekuatan tarik yang lebih rendah pada suhu layanan yang tinggi dibandingkan dengan baja tahan karat kelas biasa.
Karena 304 adalah jenis SS austenitik, logam las yang dihasilkan akan mengandung sebagian besar austenit. Namun, elektroda itu sendiri akan mengandung penstabil ferit, seperti molibdenum, untuk mendorong pembentukan ferit dalam logam las. Produsen biasanya mencantumkan kisaran tipikal jumlah ferit untuk logam las. Seperti yang disebutkan sebelumnya, karbon adalah penstabil austenitik yang kuat, dan karena alasan ini sangat penting untuk mencegahnya ditambahkan ke logam las.
Angka ferit diperoleh dari diagram Schaeffler dan diagram WRC-1992, yang menggunakan rumus kesetaraan nikel dan kromium untuk menghitung nilainya, yang ketika diplot pada diagram menghasilkan angka yang dinormalisasi. Angka ferit antara 0 dan 7 sesuai dengan persentase volume struktur kristal ferit yang ada dalam logam las; namun, pada persentase yang lebih tinggi, angka ferit meningkat dengan laju yang lebih cepat. Ingatlah bahwa ferit dalam baja tahan karat tidak sama dengan ferit baja karbon, tetapi merupakan fase yang disebut ferit delta. Baja tahan karat austenitik tidak memiliki transformasi fase yang terkait dengan proses suhu tinggi seperti perlakuan panas.
Pembentukan ferit diinginkan karena lebih ulet daripada austenit, tetapi harus dikendalikan. Jumlah ferit yang rendah dapat menghasilkan lasan dengan ketahanan korosi yang sangat baik dalam beberapa aplikasi, tetapi sangat rentan terhadap retak panas selama pengelasan. Untuk kondisi penggunaan umum, jumlah ferit harus antara 5 dan 10, tetapi untuk beberapa aplikasi mungkin diperlukan nilai yang lebih rendah atau lebih tinggi. Ferit dapat dengan mudah diverifikasi di tempat kerja menggunakan indikator ferit.
Karena Anda menyebutkan adanya masalah retak dan jumlah ferit yang rendah, Anda perlu memeriksa logam pengisi Anda dengan cermat dan memastikan logam tersebut menghasilkan jumlah ferit yang cukup – sekitar 8 seharusnya membantu. Selain itu, jika Anda menggunakan pengelasan busur inti fluks (FCAW), logam pengisi ini biasanya menggunakan gas pelindung 100% karbon dioksida atau campuran 75% argon/25% CO2, yang dapat menyebabkan penyerapan karbon pada logam las. Anda mungkin ingin beralih ke proses pengelasan busur logam gas (GMAW) dan menggunakan campuran 98% argon/2% oksigen untuk mengurangi kemungkinan penyerapan karbon.
Untuk mengelas baja tahan karat (SS) ke baja karbon, Anda harus menggunakan bahan pengisi E309L. Logam pengisi ini khusus digunakan untuk mengelas logam yang berbeda dan membentuk sejumlah ferit setelah baja karbon diencerkan ke dalam lasan. Karena sebagian karbon diserap dalam baja karbon, penstabil ferit ditambahkan ke logam pengisi untuk melawan kecenderungan karbon membentuk austenit. Ini akan membantu mencegah retak termal dalam aplikasi pengelasan.
Singkatnya, jika Anda ingin menghilangkan retakan panas pada sambungan las baja tahan karat austenitik, pastikan jumlah logam pengisi ferit yang memadai dan ikuti praktik pengelasan yang baik. Jaga input panas di bawah 50 kJ/inci, pertahankan suhu antar-lintasan yang sedang hingga rendah, dan pastikan sambungan solder bebas dari kontaminasi sebelum penyolderan. Gunakan alat ukur yang sesuai untuk memverifikasi jumlah ferit pada sambungan las, dengan target 5 hingga 10.
WELDER, yang sebelumnya bernama Practical Welding Today, menampilkan orang-orang nyata yang membuat produk yang kita gunakan dan kerjakan setiap hari. Majalah ini telah melayani komunitas pengelasan di Amerika Utara selama lebih dari 20 tahun.
Kini dengan akses penuh ke edisi digital The FABRICATOR, Anda dapat dengan mudah mengakses sumber daya industri yang berharga.
Edisi digital The Tube & Pipe Journal kini sepenuhnya dapat diakses, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Nikmati akses penuh ke edisi digital STAMPING Journal, yang menyediakan perkembangan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri untuk pasar pencetakan logam.
Kini dengan akses penuh ke edisi digital The Fabricator en Español, Anda dapat dengan mudah mengakses sumber daya industri yang berharga.