Baja tahan karat terdiri dari sejumlah elemen paduan sesuai dengan tingkatan dan komposisi spesifik. Tercantum di bawah ini adalah tambahan paduan dengan alasan keberadaannya, sementara terlampir adalah tabel ringkasan.
Elemen Paduan
Elemen Paduan
Karbon (C)
Besi dipadukan dengan karbon untuk membuat baja dan memiliki efek meningkatkan kekerasan dan kekuatan besi. Besi murni tidak dapat dikeraskan atau diperkuat dengan perlakuan panas, tetapi penambahan karbon memungkinkan berbagai tingkat kekerasan dan kekuatan. Dalam baja nirkarat austenitik dan feritik, kandungan karbon tinggi tidak diinginkan, terutama untuk pengelasan karena ancaman pengendapan karbida.
Mangan (Mn)
Mangan ditambahkan ke baja untuk meningkatkan sifat pengerjaan panas dan meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan pengerasan. Mangan, seperti nikel, adalah unsur pembentuk austenit dan telah digunakan sebagai pengganti nikel dalam Baja tahan karat austenitik Seri AISI200, misalnya AISI 202 sebagai pengganti AISI 304.
Kromium (Cr)
Kromium ditambahkan ke dalam baja untuk meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi. Ketahanan ini meningkat seiring dengan penambahan kromium. Baja tahan karat memiliki minimum 10,5%kromium (secara tradisional 11 atau 12% ). Hal ini memberikan ketahanan korosi umum yang sangat nyata dibandingkan dengan baja dengan persentase kromium yang lebih rendah. Ketahanan korosi disebabkan oleh pembentukan lapisan pasif oksida kromium yang memperbaiki diri di permukaan baja tahan karat.
Nikel (Ni)
Nikel ditambahkan dalam jumlah besar, di atas sekitar 8%, ke dalam baja tahan karat berkromium tinggi untuk membentuk kelas baja tahan korosi dan panas yang paling penting. Ini adalah baja tahan karat austenitik, yang dicontohkan oleh 18-8 (304/1.4301), di mana kecenderungan nikel untuk membentuk austenit bertanggung jawab atas ketangguhan yang besar (kekuatan impak) dan kekuatan tinggi pada suhu tinggi dan rendah. Nikel juga sangat meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi.
Molibdenum (Mo)
Molibdenum, ketika ditambahkan ke baja austenitik kromium-nikel, meningkatkan ketahanan terhadap korosi sumuran dan celah terutama di lingkungan yang mengandung klorida dan sulfur.
Nitrogen (N)
Nitrogen memiliki efek meningkatkan stabilitas Austenit pada baja tahan karat dan, seperti nikel, merupakan unsur pembentuk austenit. Kekuatan luluh sangat meningkat ketika nitrogen ditambahkan ke baja tahan karat begitu pula ketahanan terhadap korosi sumur.
Tembaga (Cu)
Tembaga biasanya hadir dalam baja tahan karat sebagai unsur residu. Namun, tembaga ditambahkan ke beberapa paduan untuk menghasilkan sifat pengerasan endapan atau untuk meningkatkan ketahanan korosi, terutama di lingkungan air laut dan asam sulfat.
Titanium (Ti)
Titanium ditambahkan untuk stabilisasi karbida terutama ketika bahan tersebut akan dilas. Ia bergabung dengan karbon membentuk titanium karbida, yang cukup stabil dan keras untuk larut dalam baja, yang cenderung meminimalkan terjadinya korosi intergranular. Penambahan sekitar 0,25/0,60% titanium menyebabkan karbon bergabung dengan titanium daripada kromium, mencegah pengikatan kromium tahan korosi sebagai karbida intergranular dan hilangnya resistensi korosi yang menyertainya di batas butir. Namun, penggunaan titanium secara bertahap menurun dalam beberapa tahun terakhir karena kemampuan pembuat baja untuk menghasilkan baja tahan karat dengan kandungan karbon yang sangat rendah yang mudah dilas tanpa stabilisasi.
Fosfor (P)
Fosfor biasanya ditambahkan bersama sulfur, untuk meningkatkan kemudahan mesin. Fosfor yang ada pada baja tahan karat austenitik meningkatkan kekuatan. Namun, fosfor berdampak buruk pada ketahanan korosi dan meningkatkan kecenderungan material mengalami retak selama pengelasan.
Belerang (S)
Ketika ditambahkan dalam jumlah kecil, sulfur meningkatkan kemampuan mesin. Namun, seperti fosfor, sulfur memiliki efek yang merugikan pada ketahanan korosi dan kemampuan las.
Selenium (Se)
Selenium sebelumnya digunakan sebagai tambahan untuk meningkatkan kemampuan permesinan.
Niobium/Kolumbium (Nb)
Niobium ditambahkan ke baja untuk menstabilkan karbon, dan, oleh karena itu, berfungsi dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan untuk Titanium. Niobium juga memiliki efek memperkuat baja dan paduan untuk layanan suhu tinggi.
Silikon (Si)
Silikon digunakan sebagai agen deoksidasi (penghilang oksigen) dalam peleburan baja dan sebagai hasilnya sebagian besar baja mengandung persentase silikon kecil.
Kobalt (Co)
Kobalt menjadi sangat radioaktif ketika terkena radiasi intens reaktor nuklir, dan sebagai hasilnya, baja nirkarat apa pun yang digunakan dalam layanan nuklir akan memiliki batasan kobalt, biasanya sekitar 0,2% maksimum. Masalah ini ditekankan karena biasanya ada kandungan kobalt sisa dalam nikel yang digunakan dalam produksi baja nirkarat austenit.
Kalsium (Ca)
Penambahan kecil digunakan untuk meningkatkan kemampuan mesin, tanpa efek merugikan pada sifat lain yang disebabkan oleh belerang, fosfor, dan selenium.
Pengaruh Elemen Paduan pada Sifat Baja Tahan Karat
| Properti | C | Cr | Ini | S | Mn | Ya | P | Cu | Aku | Se | Ti atau Nb |
| Ketahanan Korosi | - | Diperiksa | Diperiksa | Kesalahan | - | - | Diperiksa | - | Diperiksa | - | - |
| Sifat Mekanis | Diperiksa | Diperiksa | - | - | Diperiksa | Diperiksa | Diperiksa | Diperiksa | Diperiksa | - | Diperiksa |
| Ketahanan Suhu Tinggi | - | Diperiksa | Diperiksa | Kesalahan | - | - | - | - | Diperiksa | - | Diperiksa |
| Kemampuan mesin | Kesalahan | Kesalahan | - | Diperiksa | - | - | Diperiksa | - | - | Diperiksa | - |
| Kemampuan las | Kesalahan | Kesalahan | - | Kesalahan | Diperiksa | - | Kesalahan | - | Diperiksa | - | Diperiksa |
| Kemampuan Kerja Dingin | Kesalahan | Kesalahan | Diperiksa | Kesalahan | - | - | - | Diperiksa | - | - | - |
- Bermanfaat
- Merugikan