Stainless Steel (Definisi, Karakteristik, Kandungan dan Jenis-jenisnya)

Stainless steel atau baja tahan karat adalah baja paduan yang memiliki sifat ketahanan terhadap pengaruh oksidasi dan korosi (karat). Stainless steel merupakan logam paduan dari beberapa unsur logam yang dipadukan dengan komposisi tertentu yang secara luas digunakan dalam industri kimia, makanan dan minuman, industri yang berhubungan dengan air laut dan semua industri yang memerlukan ketahanan korosi (Raharjo, 2015).

Stainless steel didapat dengan menambahkan unsur Chromium (Cr) pada baja, minimum sejumlah 12%. Unsur Cr ini akan bereaksi dengan oksigen yang ada di udara (atmosfer) dan membentuk lapisan Cr-oksida yang sangat tipis. Lapisan ini kedap dan kuat sehingga berfungsi sebagai pelindung permukaan logam di bawahnya, lapisan tersebut akan mencegah proses korosi (karat) berkelanjutan. Lapisan ini dapat dikatakan permanen, karena jika lapisan tersebut rusak misalkan akibat goresan, maka akan segera terbentuk lapisan Cr-oksida yang baru.

Penggunaan stainless steel semakin meningkat dikarenakan karakteristiknya yang menguntungkan. Karakteristik fungsional stainless steel antara lain yaitu tidak memerlukan perlakuan tambahan, seperti surface treatment, pengecatan, pelapisan dan lain sebagainya. Terdapat penambahan dari karakteristik material untuk industri, dimana stainless steel dibuat dengan penampilan menarik (attractive), rendah perawatan (low maintenance) dan berkekuatan tinggi (high strength). Namun demikian stainless steel biasanya lebih mahal dibandingkan dengan baja karbon biasa (plain carbon steel).

Karakteristik Stainless steel 

Stainless Steel merupakan logam paduan dari beberapa unsur logam yang dipadukan dengan komposisi tertentu. Perpaduan logam tersebut didapatkan logam baru dengan sifat atau karakteristik yang lebih unggul dari unsur logam sebelumnya. Adapun karakteristik yang dimiliki oleh stainless steel adalah sebagai berikut: 

1. Persen krom tinggi. Stainless steel memiliki kandungan Chromium minimal 12 %, kandungan unsur chromium ini merupakan pelindung utama dari gejala yang disebabkan pengaruh kondisi lingkungan. 
2. Tahan karat. Jika logam lain memerlukan proses galvanize untuk melindungi dari korosi, stainless steel memiliki sifat tahan korosi secara alami tanpa metode fabrikasi. Sifat tahan karat stainless steel diperoleh karena adanya kandungan unsur chromium yang tinggi. Stainless steel memiliki lapisan oksida yang stabil pada permukaannya sehingga tahan terhadap pengaruh oksigen. Lapisan oksida ini bersifat penyembuhan diri/self-healing yang tetap utuh meskipun permukaan benda dipotong atau dirusak. 
3. Minim perawatan, tahan lama/low maintenance dan durable. Peralatan yang terbuat dari stainless steel tidak membutuhkan perawatan yang kompleks. Karakteristik stainless steel yang tahan karat membuatnya lebih awet atau tahan lama dan tidak mudah rusak karena oksidasi.
4. Kekerasan dan kekuatan tinggi. Bila dibandingkan dengan baja ringan, stainless steel cenderung memiliki kekuatan tinggi. Stainless stell duplex memiliki kekuatan lebih tinggi dari stainless steel austentik. Kekuatan tertinggi terlihat di martensit (431) dan nilai pengerasan presipitasi (17, 4 PH). Nilai tersebut dapat memiliki kekuatan dua kali lipat dari jenis 304 dan 316, yang merupakan jenis stainless steel yang paling umum digunakan. 
5. Resistensi terhadap suhu rendah/cryogenic resistance. Resistansi terhadap suhu rendah/cryogenic resistance diukur dengan keuletan atau ketangguhan pada sub nol suhu. Pada suhu rendah kekuatan stainless steel lebih tinggi daripada suhu kamar secara substansial. Martensitic, ferritic dan baja dengan pengerasan presipitasi sebaiknya tidak digunakan pada suhu dibawah nol karena ketangguhannya akan turun secara signifikan pada suhu rendah. Pada beberapa kasus penurunan tersebut terjadi pada suhu mendekati suhu ruangan.
6. Tampilan menarik. Stainless steel berwarna perak mengkilap sehingga barang-barang yang terbuat dari stainless steel tampak lebih menarik. Karakteristik stainless steel yang memiliki tampilan menarik membuatnya sering digunakan untuk peralatan pada berbagai bidang kehidupan manusia.

Kandungan Stainless Steel 

Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Daya tahan stainless steel terhadap oksidasi yang tinggi di udara dalam suhu lingkungan biasanya dicapai karena adanya tambahan minimal 13% (dari berat) Krom. Krom membentuk sebuah lapisan tidak aktif, Kromium(III) Oksida (Cr2O3) ketika bertemu Oksigen.

Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya akan tetap berkilau. Logam ini menjadi tahan air dan udara, melindungi logam yang ada di bawah lapisan tersebut. Fenomena ini disebut Passivation dan dapat dilihat pada logam yang lain, seperti pada aluminium dan titanium.

Pada dasarnya untuk membuat besi yang tahan terhadap karat, Krom merupakan salah satu bahan paduan yang paling penting. Untuk mendapatkan besi yang lebih baik lagi, di antaranya dilakukan penambahan beberapa zat- zat berikut; Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting di lingkungan Klorida dan korosi celah unsur karbon rendah dan penambahan unsur penstabil Karbida (Titanium atau Niobium) bertujuan menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses sensitasi.

Penambahan Kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi. Penambahan Nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam media pengkorosi netral atau lemah. Nikel juga meningkatkan keuletan dan mampu meningkatkan ketahanan korosi tegangan. Unsur Aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperatur tinggi.

Jenis-jenis Stainless Steel 

Menurut Kalpakjian, dkk (2009), stainless steel atau baja tahan karat dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, yaitu baja tahan karat martensit, baja tahan karat ferit, baja tahan karat austenit, baja tahan karat berfasa ganda (duplex), dan baja tahan karat dengan pengerasan presipitasi. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut:

a. Baja tahan karat austenit 

Baja jenis ini secara umum mengandung khrom, nikel, dan mangan yang terdapat dalam besi. Mereka mempunyai sifat tidak bermagnet dan mempunyai ketahanan terhadap korosi yang sangat bagus, akan tetapi rentan terhadap retak akibat tegangan korosi. Baja austenit dikeraskan dengan cara pendinginan. Baja ini merupakan baja paling liat di antara semua jenis baja tahan karat yang lain dan dapat dibentuk dengan mudah. Baja jenis ini digunakan secara luas dalam berbagai kegunaan seperti : peralatan dapur, perabot, konstruksi las, peralatan transportasi yang ringan, tungku pembakaran dan bagian dari alat penukar panas.

b. Baja tahan karat ferit 

Baja ini memiliki kandungan khrom yang tinggi yaitu lebih dari 27%. Mereka bersifat magnetis dan memiliki ketahanan korosi yang baik, akan tetapi memiliki tingkat keliatan bahan yang lebih rendah dibandingkan dengan baja tahan karat austenit. Baja tahan karat ferit dikeraskan dengan cara pengerjaan dingin dan tidak dapat diperlaku panaskan. Secara umum digunakan untuk sesuatu yang bersifat tidak struktural seperti: peralatan dapur dan hiasan otomotif.

c. Baja tahan karat martensit 

Kebanyakan baja tahan karat martensit tidak mengandung nikel dan dapat dikeraskan dengan cara perlakuan panas. Kandungan khrom sekitar 15%. Baja ini bersifat magnetis dan memiliki kekuatan yang tinggi, keras, ketahanan lelah yang baik, keliatan bahan yang baik, dan memiliki ketahanan terhadap korosi yang sedang. Baja tahan karat martensit biasanya digunakan untuk alat pemotong seperti; pisau, gunting, alat-alat bedah, instrumen, katup dan pegas.

d. Baja tahan karat duplex (berfasa ganda) 

Baja ini merupakan campuran dari austenit dan ferit. Mereka mempunyai kekuatan yang baik, memiliki ketahanan korosi yang tinggi (dalam banyak kondisi lingkungan), dan ketahanan terhadap retak tegangan korosi yang lebih baik daripada baja tahan karat austenit. Penggunaan baja tipe ini yaitu pada komponen alat penukar panas.

e. Baja tahan karat pengerasan presipitasi 

Baja ini mengandung khrom dan nikel, bersama dengan tembaga, Aluminium, titanium, atau molybdenum. Mereka memiliki ketahanan korosi dan keliatan bahan yang baik, serta memiliki kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi. Penggunaan yang paling utama baja ini yaitu pada industri pesawat terbang dan komponen struktural pesawat ruang angkasa.

Daftar Pustaka

• Raharjo, R. 2015. Tingkat Kekerasan Permukaan Stainless Steel 316L Akibat Tekanan Steelballpeening. Proceening Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV.
• Kalpakjian, S., dan Schmid, S.R. 2009. Manufacturing Engineering and Technology. New York: Pentice Hall.