Stainless Steel (Baja Tahan Karat): Pengertian, Jenis, Kelas, dan Perbedaan 304, 316, dan 201

stainless steel sheets, pipes, and bars of different grades

Stainless steel adalah baja paduan yang mengandung krom minimal sekitar 10,5%. Krom membentuk lapisan oksida yang sangat tipis di permukaan baja, dan lapisan inilah yang membuat stainless steel tahan karat. Dalam bahasa Indonesia stainless steel disebut baja tahan karat. Di bengkel, toko besi, dan katalog, orang sering menyebutnya cukup “stainless” atau “SUS”.

Kata stainless artinya “tidak bernoda” atau “tidak mudah ternoda”. Namanya memang menjanjikan, tetapi stainless steel sebenarnya tahan karat, bukan anti karat. Dalam kondisi tertentu, misalnya terkena air laut, garam, atau bahan kimia tertentu, stainless tetap bisa berkarat. Ketahanannya bergantung pada jenis dan kelasnya.

Artikel ini membahas pengertian stainless steel, unsur paduannya, lima jenis stainless steel, kelas yang paling sering dipakai (201, 304, 316, 430, dan lainnya), perbedaan 304, 316, dan 201, apakah stainless aman untuk makanan, cara membedakan jenisnya, masalah korosi, dan cara memilih stainless yang tepat.

Apa Itu Stainless Steel?

Baja biasa terdiri dari besi dan sedikit karbon. Di udara lembap, besi bereaksi dengan oksigen dan air membentuk karat yang rapuh dan terus mengelupas, sehingga korosi berjalan terus. Penjelasan baja biasa ada di artikel baja karbon rendah.

Stainless steel berbeda karena kandungan kromnya. Begitu kadar krom mencapai sekitar 10,5%, permukaan baja membentuk lapisan pasif berupa oksida krom yang sangat tipis, hanya beberapa nanometer, padat, dan melekat kuat. Lapisan ini menutup permukaan dari oksigen dan air. Kalau tergores, lapisan baru terbentuk lagi sendiri selama ada oksigen. Karena itulah stainless steel tetap mengilap tanpa dicat.

Stainless steel ditemukan dalam beberapa tahap di awal abad ke-20. Salah satu tonggak yang paling terkenal terjadi pada 1913, ketika Harry Brearley di Sheffield, Inggris, menemukan baja krom martensitik yang tahan korosi saat mencari bahan untuk laras senjata. Baja itu kemudian dikenal sebagai tipe 420. Pada masa yang sama, Krupp di Jerman mematenkan baja krom-nikel austenitik yang menjadi cikal bakal tipe 304.

Unsur Paduan dan Fungsinya

Selain krom, stainless steel mengandung unsur lain yang menentukan sifatnya:

UnsurFungsi utama
Krom (Cr)Membentuk lapisan pasif; minimal sekitar 10,5%, makin tinggi makin tahan korosi
Nikel (Ni)Menstabilkan struktur austenit, membuat stainless tidak magnetis, ulet, dan mudah dibentuk serta dilas
Molibdenum (Mo)Meningkatkan ketahanan terhadap korosi sumuran dan celah akibat klorida
Mangan (Mn) dan nitrogen (N)Menggantikan sebagian nikel pada seri 200; nitrogen juga menambah kekuatan dan ketahanan sumuran
Karbon (C)Menambah kekerasan pada jenis martensitik; pada jenis austenitik, karbon dijaga rendah agar tidak terjadi sensitisasi
Titanium (Ti) dan niobium (Nb)Mengikat karbon agar krom tidak membentuk karbida saat dilas (kelas terstabilkan seperti 321 dan 347)
Tembaga (Cu)Dipakai pada jenis pengerasan presipitasi seperti 17-4 PH, dan pada sebagian kelas 200

Ketahanan terhadap korosi sumuran sering diperkirakan dengan angka PREN (pitting resistance equivalent number): PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N. Dihitung dari komposisinya, PREN 304 sekitar 18–20, 316 sekitar 23–28, dan duplex 2205 sekitar 31–38. Makin tinggi PREN, makin tahan terhadap klorida.

Lima Jenis Stainless Steel

Stainless steel dikelompokkan menurut struktur kristalnya, yang ditentukan oleh komposisi kimia. Ada lima jenis utama:

JenisStrukturMagnetis?Bisa dikeraskan dengan perlakuan panas?Contoh kelasKegunaan umum
AustenitikAustenit (kubus pusat muka)Tidak (bisa sedikit setelah pengerjaan dingin)Tidak; hanya dengan pengerjaan dingin201, 304, 316, 310, 321Peralatan dapur, industri makanan dan kimia, tangki, pipa, arsitektur
FeritikFerit (kubus pusat badan)YaTidak409, 430Peralatan rumah tangga, trim, knalpot, panel
MartensitikMartensitYaYa410, 420, 440CPisau, alat potong, katup, poros pompa, alat bedah
DuplexCampuran austenit dan ferit kira-kira setengah-setengahYaTidak2205, 2507Industri minyak dan gas, kimia, air laut, struktur
Pengerasan presipitasi (PH)Martensit atau austenit dengan endapan penguatUmumnya yaYa, dengan penuaan (aging)17-4 PH (630)Komponen pesawat, poros, katup, cetakan

Penamaan kelas yang paling umum dipakai berasal dari sistem Amerika (AISI/SAE), yaitu nomor tiga digit seperti 304 dan 316. Seri 300 adalah austenitik krom-nikel, seri 200 austenitik krom-mangan-nikel, dan seri 400 berisi feritik dan martensitik. Di Indonesia juga sering dipakai penamaan Jepang (JIS), misalnya SUS 304. SUS adalah singkatan dari Steel Use Stainless. Jadi SUS 304, AISI 304, dan SS 304 merujuk ke kelas yang sama.

Salah satu kelas pengerasan presipitasi yang paling banyak dipakai, beserta kondisi H900 sampai H1150, dibahas dalam artikel stainless steel 17-4 PH.

Stainless Steel Austenitik

Stainless austenitik adalah jenis yang paling banyak diproduksi, kira-kira dua pertiga dari seluruh produksi stainless steel. Hampir semua stainless yang ditemui sehari-hari, dari wastafel sampai tangki susu, termasuk jenis ini.

Seri 300 dan seri 200

  • Seri 300 memakai krom dan nikel. Tipe 304 berisi sekitar 18% krom dan 8% nikel, sehingga sering disebut stainless 18/8 atau 18-8. Peralatan makan berlabel 18/10 berarti sekitar 18% krom dan 10% nikel.
  • Seri 200 menggantikan sebagian nikel dengan mangan dan nitrogen. Nikel adalah unsur yang mahal, jadi seri 200 lebih murah. Tipe 201 berisi sekitar 16–18% krom, 3,5–5,5% nikel, dan 5,5–7,5% mangan. Kekuatannya lebih tinggi daripada 304, tetapi ketahanan korosinya lebih rendah.

Sifat khas stainless austenitik

  • Tidak magnetis dalam kondisi anil (lunak). Setelah ditekuk, ditarik, atau dibentuk dingin, sebagian austenit bisa berubah menjadi martensit, sehingga bagian itu sedikit tertarik magnet. Tipe 201 lebih mudah mengalami ini daripada 304.
  • Tidak bisa dikeraskan dengan perlakuan panas. Kekuatannya hanya bisa dinaikkan dengan pengerjaan dingin. Ini berbeda dengan baja karbon dan stainless martensitik yang bisa dikeraskan lewat quenching dan tempering.
  • Sangat ulet dan mudah dibentuk. Bisa ditarik dalam (deep drawing) menjadi wastafel, panci, dan tangki.
  • Tangguh di suhu sangat rendah, sehingga dipakai untuk tangki gas cair dan peralatan kriogenik.
  • Mudah dilas. Ini salah satu alasan stainless austenitik sangat populer untuk konstruksi.

Sensitisasi dan kelas L

Kelemahan utama stainless austenitik adalah sensitisasi. Bila dipanaskan di kisaran sekitar 425–815 °C, misalnya di daerah sekitar lasan, karbon bergabung dengan krom membentuk karbida krom di batas butir. Daerah di sekitar batas butir kehilangan krom dan menjadi mudah terkorosi. Korosi yang merambat di sepanjang batas butir ini disebut korosi intergranular atau weld decay; jenis-jenis korosi lainnya dibahas di artikel jenis-jenis korosi pada logam.

Ada tiga cara mencegahnya:

  1. Memakai kelas karbon rendah (L), seperti 304L dan 316L, dengan karbon maksimal 0,03%. Karbonnya terlalu sedikit untuk membentuk banyak karbida.
  2. Memakai kelas terstabilkan, seperti 321 (dengan titanium) dan 347 (dengan niobium). Titanium dan niobium mengikat karbon lebih dulu sehingga krom tetap bebas.
  3. Membatasi waktu di kisaran suhu kritis saat pengelasan, atau melakukan anil larutan (solution annealing) setelahnya untuk melarutkan kembali karbida.

Retak korosi tegangan klorida

Stainless austenitik seperti 304 dan 316 rentan terhadap retak korosi tegangan (SCC) bila ada klorida, tegangan tarik, dan suhu di atas sekitar 60 °C. Retaknya bisa muncul tanpa tanda karat yang jelas. Mekanisme, contoh, dan cara mencegahnya dibahas lengkap di artikel stress corrosion cracking. Untuk lingkungan seperti itu, stainless duplex atau paduan nikel sering menjadi pilihan yang lebih aman.

Kelas Stainless Steel yang Paling Umum

Komposisi di tabel ini mengikuti kisaran AISI/SAE dalam persen berat. Standar lain, seperti ASTM A240 untuk pelat atau EN 10088 di Eropa, memakai batas yang sedikit berbeda.

Kelas (AISI)Padanan EN / JISCr (%)Ni (%)Unsur lain (%)Ciri utamaContoh pemakaian
2011.4372 / SUS 20116–183,5–5,5Mn 5,5–7,5; N ≤0,25Murah, kuat, tahan korosi sedangPeralatan dapur murah, rak, perabot, trim interior
3041.4301 / SUS 30418–208–10,5C ≤0,08Kelas paling umum, serba gunaPeralatan dapur, wastafel, tangki makanan, pipa, arsitektur
304L1.4307 / SUS 304L18–208–12C ≤0,03Seperti 304, aman dari sensitisasiKonstruksi las, tangki, pipa
3161.4401 / SUS 31616–1810–14Mo 2–3Lebih tahan klorida (“marine grade”)Peralatan kapal, industri kimia dan farmasi, daerah pantai
316L1.4404 / SUS 316L16–1810–14Mo 2–3; C ≤0,03Seperti 316, aman dari sensitisasiPipa proses, farmasi, implan medis (kelas khusus)
3101.4845 (310S) / SUS 310S24–2619–22Tahan oksidasi suhu tinggiTungku, peralatan perlakuan panas, pembakar
3211.4541 / SUS 32117–199–12TiTerstabilkan, tahan sensitisasiKnalpot, sambungan ekspansi, peralatan suhu tinggi
4301.4016 / SUS 43016–18≤0,75C ≤0,12Feritik, magnetis, murahPanel peralatan rumah tangga, trim, wastafel murah
4101.4006 / SUS 41011,5–13,5≤0,75C ≤0,15Martensitik, bisa dikeraskanKatup, poros pompa, baut, sudu turbin
4201.4021 / SUS 42012–14C ≥0,15Martensitik, keras, mudah dipolesPisau, gunting, alat bedah, cetakan plastik
22051.446221–234,5–6,5Mo 2,5–3,5; N 0,10–0,22Duplex, kuat, tahan klorida dan SCCMinyak dan gas, kimia, air laut, jembatan
17-4 PH (630)1.4542 / SUS 63015–173–5Cu 3–5; NbPengerasan presipitasi, sangat kuatKomponen pesawat, poros, katup, cetakan
diagram pohon keluarga stainless steel yang menunjukkan bagaimana kelas 316, 304L, 201, 321, 310, 430, 410, 420, dan 2205 diturunkan dari 304 dengan mengubah unsur paduannya.

Perbedaan Stainless 304, 316, dan 201

Tiga kelas ini paling sering dibandingkan karena paling banyak beredar di pasaran Indonesia.

Sifat201304316
Krom16–18%18–20%16–18%
Nikel3,5–5,5%8–10,5%10–14%
Mangan5,5–7,5%maksimal 2%maksimal 2%
Molibdenumtidak adatidak ada2–3%
Ketahanan korosiSedang; mudah berbintik karat di udara lembap dan berkadar garamBaik untuk sebagian besar pemakaian di dalam ruangan dan luar ruangan biasaPaling baik di antara ketiganya, terutama terhadap klorida dan air laut
MagnetisTidak, tetapi lebih mudah sedikit magnetis setelah dibentukTidak (sedikit setelah dibentuk dingin)Tidak
HargaPaling murahMenengahPaling mahal
Pemakaian khasPerabot dan peralatan dapur murah, dekorasi interiorPeralatan dapur, wastafel, tangki makanan, pipaPeralatan kapal dan pantai, kimia, farmasi, kolam renang

Singkatnya:

  • 304 vs 316: perbedaan utamanya adalah molibdenum. 316 lebih tahan terhadap garam, air laut, dan klorida, sehingga lebih awet di daerah pantai dan industri kimia. Untuk dapur dan pemakaian di dalam ruangan, 304 umumnya sudah cukup.
  • 201 vs 304: 201 memakai lebih sedikit nikel dan lebih banyak mangan, jadi lebih murah. Ketahanan korosinya lebih rendah, sehingga 201 lebih cepat berbintik karat di tempat lembap, dekat laut, atau saat sering terkena cairan pembersih.

Perbandingan 304, 316, dan 201 secara lebih rinci, termasuk cara mengujinya, dibahas di artikel perbedaan stainless 304 dan 316.

Apakah Stainless Steel 304 Aman untuk Makanan?

Stainless 304 (18/8) dan 316 adalah bahan yang paling banyak dipakai untuk peralatan makan, panci, peralatan dapur restoran, tangki susu, dan mesin pengolah makanan. Lapisan pasifnya stabil, permukaannya mudah dibersihkan, dan tidak memberi rasa pada makanan. Karena itu 304 sering disebut food grade.

Beberapa hal tetap perlu diperhatikan:

  • Hindari menyimpan makanan sangat asin atau sangat asam terlalu lama di wadah stainless, terutama pada suhu tinggi. Klorida dan asam bisa merusak lapisan pasif setempat.
  • Peralatan dari 201 juga beredar untuk keperluan dapur. Kelas ini lebih mudah berbintik karat, jadi pilih 304 atau 316 untuk peralatan yang sering terkena makanan basah dan dicuci setiap hari.
  • Jangan menggosok dengan sabut baja biasa. Serpihan baja karbon yang menempel di permukaan stainless akan berkarat dan meninggalkan bintik cokelat.
  • Label “18/8” atau “18/10” pada peralatan makan menunjukkan kadar krom dan nikel, dan biasanya berarti kelas 304.

Kalau ragu, mintalah sertifikat bahan atau keterangan kelas dari produsen, karena label pada barang murah tidak selalu dapat dipercaya.

Cara Membedakan Jenis Stainless Steel

CaraPrinsipKeterbatasan
Uji magnetAustenitik (201, 304, 316) tidak atau hampir tidak tertarik magnet; feritik dan martensitik (430, 410, 420) tertarik kuatTidak bisa membedakan 201, 304, dan 316. Bagian yang ditekuk atau dibentuk dingin bisa sedikit tertarik magnet walaupun bahannya 304
Uji tetes kimiaCairan reagen khusus berubah warna bila ada molibdenum (membedakan 316 dari 304) atau kadar nikel rendah (menandai 201)Hasil bisa keliru pada permukaan kotor atau berlapis
XRF (X-ray fluorescence)Alat genggam membaca komposisi unsur dalam beberapa detikAlatnya mahal; biasanya tersedia di laboratorium, pemasok besar, atau pengepul logam
Sertifikat pabrik (mill certificate)Dokumen komposisi dan sifat dari produsenHanya berlaku untuk bahan yang bisa dilacak asal-usulnya

Uji magnet adalah cara cepat untuk memisahkan stainless austenitik dari feritik dan martensitik, tetapi bukan cara untuk memastikan kelas 304 atau 316. Untuk itu diperlukan uji kimia atau XRF.

Masalah Korosi pada Stainless Steel

Walaupun tahan karat, stainless steel bisa terkorosi dengan beberapa cara:

  • Korosi sumuran. Klorida menembus lapisan pasif di titik lemah dan membuat lubang kecil yang dalam. Ini bentuk korosi yang paling sering terjadi pada stainless di daerah pantai dan kolam renang. Mekanismenya dijelaskan di artikel korosi sumuran.
  • Korosi celah. Terjadi di bawah ring, paking, atau endapan kotoran, tempat oksigen habis sehingga lapisan pasif tidak bisa pulih.
  • Retak korosi tegangan (SCC) klorida. Terutama pada 304 dan 316 di lingkungan panas berklorida.
  • Korosi intergranular. Akibat sensitisasi di daerah las pada kelas berkarbon normal.
  • Korosi galvanik. Stainless lebih mulia daripada baja karbon, seng, dan aluminium. Bila tersambung dengan logam-logam itu di lingkungan basah, logam yang lain itulah yang terkorosi lebih cepat. Contoh klasiknya aluminium yang dibaut dengan baut stainless, seperti dijelaskan di artikel korosi aluminium.
  • Noda teh (tea staining). Noda cokelat tipis di permukaan stainless di luar ruangan, terutama di daerah pantai. Biasanya hanya kosmetik, tetapi menandakan kelas atau permukaan yang kurang cocok untuk lingkungan itu.
  • Kontaminasi besi. Serpihan baja karbon dari gerinda, sikat kawat, atau perkakas yang menempel di permukaan stainless akan berkarat dan tampak seolah-olah stainless-nya yang berkarat. Cara membersihkannya dibahas di artikel cara menghilangkan karat pada stainless.

Prinsip pencegahan korosi secara umum dibahas di artikel cara mencegah korosi pada logam.

Finishing Permukaan Stainless Steel

Lembaran stainless dijual dengan beberapa kode permukaan:

KodeTampilanPemakaian
2BAbu-abu keperakan, agak mengilap; hasil canai dingin, anil, dan picklingPaling umum; tangki, peralatan industri, bahan untuk diproses lagi
BA (bright annealed)Mengilap seperti cermin dari pabrikPeralatan dapur, dekorasi, reflektor
No. 4 (brushed)Bergaris halus searah, kusam satinPeralatan dapur restoran, lift, panel peralatan rumah tangga
HL (hairline)Garis halus panjang dan rapatPanel dekoratif, lift, fasad
No. 8 (mirror)Cermin penuh hasil pemolesanDekorasi, papan nama, patung

Permukaan yang lebih halus lebih mudah dibersihkan dan lebih tahan korosi, karena kotoran dan klorida lebih sulit menempel.

Pengelasan dan Fabrikasi Stainless Steel

  • Kawat las dipilih sesuai bahan: 308L untuk 304 dan 304L, 316L untuk 316 dan 316L, 309L untuk menyambung stainless dengan baja karbon.
  • Pakai kelas L untuk konstruksi yang dilas dan dipakai di lingkungan korosif, agar tidak terjadi sensitisasi.
  • Pisahkan perkakas untuk stainless dan baja karbon. Sikat kawat, gerinda, dan meja kerja yang sama bisa memindahkan serpihan besi ke stainless.
  • Bersihkan warna bekas las (heat tint) dengan pickling atau pasivasi. Warna biru-kecokelatan di sekitar lasan menandakan lapisan pasif rusak dan daerah itu mudah terkorosi.
  • Stainless martensitik seperti 410 dan 420 perlu pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan karena mudah retak. Panduan lengkap memilih kawat las, las argon dan las listrik, serta membersihkan bekas las ada di artikel cara las stainless steel.

Stainless Steel Cor

Komponen stainless yang bentuknya rumit, seperti badan katup, pompa, dan impeler, sering dibuat dengan pengecoran. Kelas cor diberi nama tersendiri dalam standar ASTM A351 dan A743/A744, misalnya CF8 (padanan cor 304), CF8M (padanan cor 316), dan CF3M (padanan cor 316L). Stainless cor austenitik umumnya sengaja dibuat mengandung sedikit ferit agar tidak mudah retak panas saat membeku, sehingga bisa sedikit tertarik magnet. Proses dan standar baja cor secara umum dibahas di artikel baja cor. Komposisi, sifat, arti kode, dan cara pengecoran kelas-kelas ini dibahas lengkap di artikel kami tentang stainless steel cor CF8M.

Cara Memilih Jenis Stainless Steel

KebutuhanPilihan yang umum
Peralatan dapur dan makanan di dalam ruangan304
Daerah pantai, kolam renang, air laut, bahan kimia berklorida316 atau 316L; untuk kondisi berat, duplex 2205
Konstruksi las untuk lingkungan korosif304L atau 316L
Suhu tinggi (tungku, knalpot)310, 321, atau 309
Harga murah untuk interior kering201 atau 430
Harus magnetis (misalnya kompor induksi)430
Keras dan tajam (pisau, alat potong)420 atau 440C
Kekuatan tinggi dan tahan SCCDuplex 2205 atau 17-4 PH
Permukaan perlu dikeraskan lebih lanjut17-4 PH, atau austenitik dengan nitriding suhu rendah (lihat artikel nitriding)

Untuk lingkungan tertentu, perlindungan lain bisa lebih ekonomis daripada stainless, misalnya baja karbon yang dilapisi seng. Perbandingannya ada di artikel hot dip galvanis.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apakah stainless steel bisa berkarat? Bisa. Stainless steel tahan karat, bukan anti karat. Karat bisa muncul bila lapisan pasifnya rusak oleh klorida (garam, air laut, pemutih), tidak mendapat oksigen di celah, atau terkontaminasi serpihan besi. Kelas dengan krom dan molibdenum lebih tinggi, seperti 316, lebih tahan.

Apakah stainless steel magnetis? Tergantung jenisnya. Stainless austenitik seperti 201, 304, dan 316 tidak magnetis dalam kondisi lunak, tetapi bisa sedikit tertarik magnet setelah dibentuk dingin. Stainless feritik (430), martensitik (410, 420), dan duplex tertarik magnet.

Apa arti SUS pada stainless? SUS adalah singkatan dari Steel Use Stainless, penamaan menurut standar Jepang (JIS). SUS 304 sama dengan AISI 304 atau SS 304.

Kenapa stainless 201 lebih murah daripada 304? Karena 201 memakai lebih sedikit nikel, yang merupakan unsur mahal, dan menggantinya dengan mangan dan nitrogen. Akibatnya 201 lebih murah tetapi kurang tahan korosi.

Stainless steel apa yang paling bagus? Tidak ada satu kelas yang terbaik untuk semua keperluan. 304 cocok untuk sebagian besar keperluan rumah tangga dan industri ringan, 316 untuk lingkungan bergaram dan kimia, 430 untuk barang murah yang perlu magnetis, 420 untuk pisau, dan duplex untuk lingkungan berat yang menuntut kekuatan tinggi.

Kesimpulan

Stainless steel adalah baja dengan krom minimal sekitar 10,5% yang membentuk lapisan pasif pelindung. Ada lima jenis utama, yaitu austenitik, feritik, martensitik, duplex, dan pengerasan presipitasi, dengan austenitik (seri 300 dan 200) sebagai yang paling banyak dipakai. Kelas 304 adalah pilihan serba guna, 316 lebih tahan klorida berkat molibdenum, dan 201 lebih murah tetapi kurang tahan korosi. Memilih stainless yang tepat berarti mencocokkan kelasnya dengan lingkungan pemakaian, cara fabrikasi, dan anggaran.

Baca Juga