17-4 PH adalah stainless steel yang bisa dikeraskan sampai kekuatan luluh lebih dari 1.100 MPa, tetapi tetap punya ketahanan korosi yang mendekati 304. Namanya berasal dari komposisinya, sekitar 17% krom dan 4% nikel, dan dari cara pengerasannya, yaitu precipitation hardening (PH) atau pengerasan presipitasi. Di katalog, 17-4 PH juga ditulis sebagai SUS 630, AISI 630, atau 1.4542. Paduan ini dipakai untuk poros pompa dan katup, baut berkekuatan tinggi, komponen pesawat, dan cetakan plastik. Artikel ini membahas komposisi, kondisi heat treatment H900 sampai H1150, sifat tiap kondisi, cara mengerjakannya, dan bedanya dengan 15-5 PH, 17-7 PH, 316, dan 420.
Apa Itu Stainless Steel Pengerasan Presipitasi?
Stainless steel dibagi menjadi lima jenis menurut struktur mikronya: austenitik, feritik, martensitik, duplex, dan pengerasan presipitasi. Gambaran kelimanya ada di artikel jenis-jenis stainless steel.
Jenis pengerasan presipitasi menggabungkan dua hal:
- Struktur dasar yang kuat. Pada 17-4 PH, strukturnya martensit rendah karbon, terbentuk saat logam didinginkan dari suhu pelarutan.
- Penguatan dengan penuaan (aging). Logam dipanaskan lagi pada 480–620 °C selama beberapa jam. Pada 17-4 PH, tembaga mengendap menjadi partikel yang sangat halus dan menghambat gerak dislokasi.
Prinsipnya sama dengan heat treatment aluminium T6: pelarutan, pendinginan, lalu penuaan. Bedanya, pada aluminium yang mengendap adalah Mg₂Si atau senyawa tembaga, sedangkan pada 17-4 PH yang mengendap adalah partikel kaya tembaga. Mekanismenya dijelaskan di artikel heat treatment aluminium T6.
Stainless pengerasan presipitasi dibagi lagi menjadi tiga kelompok:
| Kelompok | Struktur setelah pelarutan | Contoh | Bentuk produk khas |
|---|---|---|---|
| Martensitik | Martensit | 17-4 PH, 15-5 PH, 13-8 Mo | Batang, benda tempa, pelat |
| Semi-austenitik | Austenit, diubah menjadi martensit dengan perlakuan tambahan | 17-7 PH, 15-7 Mo | Lembaran, strip, kawat pegas |
| Austenitik | Austenit | A-286 | Baut dan komponen suhu tinggi |
Nama dan Kode 17-4 PH
| Sistem | Kode |
|---|---|
| AISI / ASTM | Type 630 (ASTM A564 untuk batang, A693 untuk pelat dan lembaran, A705 untuk benda tempa) |
| UNS | S17400 |
| Eropa (EN 10088) | 1.4542, X5CrNiCuNb16-4 |
| Jepang (JIS G4305) | SUS 630 |
| Dirgantara | AMS 5643 (batang dan benda tempa), AMS 5604 (lembaran dan pelat) |
| Coran | CB7Cu-1 (ASTM A747) |
| Kawat las | ER630 (AWS A5.9), E630 (AWS A5.4) |
Komposisi 17-4 PH, 15-5 PH, dan 17-7 PH
| Unsur (%) | 17-4 PH (S17400) | 15-5 PH (S15500) | 17-7 PH (S17700) |
|---|---|---|---|
| Krom (Cr) | 15,0–17,5 | 14,0–15,5 | 16,0–18,0 |
| Nikel (Ni) | 3,0–5,0 | 3,5–5,5 | 6,5–7,75 |
| Tembaga (Cu) | 3,0–5,0 | 2,5–4,5 | – |
| Aluminium (Al) | – | – | 0,75–1,5 |
| Niobium + tantalum (Nb + Ta) | 0,15–0,45 | 0,15–0,45 | – |
| Karbon (C), maks. | 0,07 | 0,07 | 0,09 |
| Mangan (Mn), maks. | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Silikon (Si), maks. | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Peran unsur-unsurnya:
- Krom memberi ketahanan korosi, sama seperti pada stainless lain.
- Nikel menyeimbangkan struktur. Pada 17-4 PH jumlahnya cukup rendah sehingga logam berubah menjadi martensit saat didinginkan.
- Tembaga adalah unsur pengendap pada 17-4 PH dan 15-5 PH. Pada 17-7 PH perannya digantikan aluminium.
- Niobium mengikat karbon, sehingga krom tetap larut dan ketahanan korosi terjaga.
Kondisi A dan Kondisi H900 sampai H1150
17-4 PH dijual dalam Condition A (kondisi A), yaitu sudah dilarutkan sekitar 1.040 °C lalu didinginkan di udara. Dalam kondisi ini strukturnya martensit, kekerasannya maksimum sekitar 38 HRC, dan logamnya bisa dimesin. Condition A tidak dimaksudkan untuk dipakai langsung; benda selalu dituakan dulu.
Kode H diikuti suhu penuaan dalam derajat Fahrenheit: H900 berarti dituakan pada 900 °F (480 °C). Makin tinggi suhu penuaan, makin rendah kekuatannya, tetapi makin tinggi ketangguhan dan ketahanannya terhadap retak tegangan.
| Kondisi | Penuaan | Kekuatan luluh min. | Kekuatan tarik min. | Perpanjangan min. | Kekerasan min. | Impak Charpy-V min. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A (dilarutkan) | 1.040 °C, didinginkan di udara | – | – | – | Maks. 38 HRC | – |
| H900 | 480 °C, 1 jam | 1.170 MPa | 1.310 MPa | 10% | 40 HRC | Tidak ditetapkan |
| H925 | 495 °C, 4 jam | 1.070 MPa | 1.170 MPa | 10% | 38 HRC | 6,8 J |
| H1025 | 550 °C, 4 jam | 1.000 MPa | 1.070 MPa | 12% | 35 HRC | 20 J |
| H1075 | 580 °C, 4 jam | 860 MPa | 1.000 MPa | 13% | 32 HRC | 27 J |
| H1100 | 595 °C, 4 jam | 790 MPa | 965 MPa | 14% | 31 HRC | 34 J |
| H1150 | 620 °C, 4 jam | 725 MPa | 930 MPa | 16% | 28 HRC | 41 J |
| H1150-M | 760 °C 2 jam, lalu 620 °C 4 jam | 515 MPa | 795 MPa | 18% | 24 HRC | 75 J |
Angka di atas adalah nilai minimum batang menurut ASTM A564. Semua penuaan diakhiri dengan pendinginan di udara.
Cara membaca tabel ini:
- H900 paling kuat dan paling keras, tetapi paling getas. Ketangguhan impaknya tidak dijamin, dan kondisi ini paling rentan terhadap retak tegangan dan retak akibat hidrogen.
- H1025 sampai H1100 adalah kompromi yang paling sering dipilih untuk poros, katup, dan komponen mesin.
- H1150 dan H1150-M dipilih kalau ketangguhan dan ketahanan retak lebih penting daripada kekuatan. H1150-M punya ketangguhan takik terbaik dan disarankan untuk suhu sangat rendah.
- H1150D (penuaan 620 °C dua kali) dipakai untuk lingkungan migas yang mengandung H₂S. Standar NACE MR0175 / ISO 15156 membatasi kekerasan 17-4 PH di lingkungan itu maksimum 33 HRC.
Heat Treatment 17-4 PH dalam Praktik
Urutan kerja yang umum:
- Beli dalam Condition A (atau H1150 untuk pemesinan yang berat).
- Mesin sampai hampir ukuran akhir. Condition A bisa dimesin dengan pahat karbida dan pemakanan sedang. H1150 lebih mudah dimesin karena lebih lunak dan lebih ulet.
- Tuakan di tungku udara pada suhu kondisi yang dipilih, lalu dinginkan di udara.
- Selesaikan bagian yang presisi dengan gerinda atau pemesinan ringan kalau perlu.
Hal-hal yang perlu diperhatikan:
- Perubahan ukuran. Benda sedikit menyusut saat dituakan, kira-kira beberapa persepuluh ribu dari ukurannya. Untuk benda kecil biasanya diabaikan, tetapi untuk benda besar atau toleransi ketat, beri kelonggaran atau selesaikan setelah penuaan.
- Distorsinya kecil dan keraknya tipis, karena suhu penuaan rendah. Ini salah satu keunggulan 17-4 PH dibanding baja yang di-quench.
- Hindari atmosfer yang mengandung karbon atau nitrogen saat heat treatment. Argon atau udara bersih lebih aman.
- Mengubah kondisi. Benda yang sudah H900 bisa dituakan lagi pada suhu yang lebih tinggi (misalnya ke H1150), tetapi tidak bisa diturunkan. Untuk kembali ke kekuatan yang lebih tinggi, benda harus dilarutkan ulang ke Condition A dulu.
Ketahanan Korosi dan Sifat Lain
Ketahanan korosi. Di kebanyakan lingkungan, ketahanan korosi 17-4 PH mendekati 304 dan lebih baik daripada stainless martensitik biasa seperti 410 dan 420. Di udara pantai, permukaannya bisa berkarat tipis dan berlubang sumuran perlahan; di air laut, poros 17-4 PH biasanya dipakai bersama proteksi katodik. Untuk air laut dan klorida tinggi, 316 atau duplex lebih aman. Setelah pemesinan, pasivasi membantu memulihkan lapisan pasif.
Retak tegangan. Ketahanan 17-4 PH terhadap stress corrosion cracking dan retak akibat hidrogen naik tajam dari H900 ke H1150. Untuk baut dan komponen yang menerima tegangan tetap di lingkungan lembap, hindari H900.
Sifat magnet. 17-4 PH bersifat magnetis, karena strukturnya martensit. Ini wajar dan bukan tanda barang palsu.
Suhu kerja. 17-4 PH umumnya dipakai sampai sekitar 300 °C. Di atas itu, paparan lama bisa membuat logam getas.
Nitriding. Permukaan 17-4 PH bisa dikeraskan lagi dengan nitriding, biasanya pada suhu yang sama atau sedikit di bawah suhu penuaannya agar inti tidak melunak. Prosesnya dibahas di artikel nitriding.
Pengelasan 17-4 PH
17-4 PH bisa dilas dengan TIG, MIG, atau elektroda terbungkus, dengan prosedur yang mirip stainless seri 300. Preheat tidak diperlukan untuk tebal sampai sekitar 100 mm.
- Kawat las ER630 atau elektroda E630 dipakai kalau sambungan harus sekuat logam induk.
- Kawat 308 atau 309 dipakai kalau yang diutamakan ketahanan korosi dan kekuatan sambungan boleh lebih rendah.
- Perlakuan setelah las: las satu lintasan cukup dituakan. Las banyak lintasan sebaiknya dilarutkan ulang ke Condition A dulu, baru dituakan, agar sifatnya seragam.
Dasar-dasar pengelasan stainless ada di artikel cara las stainless steel.
17-4 PH vs 15-5 PH vs 17-7 PH
| Sifat | 17-4 PH | 15-5 PH | 17-7 PH |
|---|---|---|---|
| Kelompok | Martensitik | Martensitik | Semi-austenitik |
| Kondisi khas | H900 sampai H1150 | H900 sampai H1150 (kode sama) | TH1050, RH950, CH900 |
| Bentuk produk khas | Batang, benda tempa, pelat | Batang, benda tempa, pelat | Lembaran, strip, kawat |
| Keunggulan | Paling umum, paling mudah didapat | Ketangguhan arah melintang lebih baik, ferit delta lebih sedikit, biasanya dilebur ulang | Bisa dibentuk dalam Condition A seperti 301, lalu dikeraskan |
| Pemakaian khas | Poros, katup, baut, cetakan | Komponen pesawat yang kritis, benda tempa besar | Pegas, ring pegas, diafragma, komponen lembaran pesawat |
15-5 PH adalah versi 17-4 PH dengan krom sedikit lebih rendah, sehingga struktur mikronya hampir tanpa ferit delta. Biasanya juga dilebur ulang dalam vakum atau dengan elektroslag. Hasilnya, ketangguhan dan keuletan arah melintang lebih baik, terutama pada penampang besar. Kode kondisinya sama dengan 17-4 PH.
17-7 PH dalam Condition A berstruktur austenit, sehingga bisa dibentuk seperti stainless 301. Setelah dibentuk, logamnya diubah menjadi martensit lalu dituakan, misalnya ke kondisi TH1050 atau RH950. Lembaran yang sudah dirol dingin di pabrik (Condition C) bisa langsung dituakan menjadi CH900, kondisi terkuat untuk pegas.
17-4 PH Dibandingkan dengan 316 dan 420
| Sifat | 316 | 420 | 17-4 PH (H1025) |
|---|---|---|---|
| Jenis | Austenitik | Martensitik | Pengerasan presipitasi |
| Cara dikeraskan | Hanya pengerjaan dingin | Quench dan temper | Penuaan suhu rendah |
| Kekuatan luluh khas | Sekitar 205–290 MPa | Bisa di atas 1.300 MPa setelah quench | Minimum 1.000 MPa |
| Ketahanan korosi | Terbaik dari ketiganya | Paling rendah | Mendekati 304 |
| Distorsi saat dikeraskan | – | Besar (quench) | Kecil |
| Magnetis | Tidak | Ya | Ya |
| Pemakaian khas | Peralatan kimia, kapal, makanan | Pisau, alat potong, cetakan | Poros, katup, baut kuat |
Perbandingan 316 dengan kelas austenitik lain ada di artikel perbedaan stainless 304 dan 316. Untuk 420, prinsip pengerasannya sama dengan quenching dan tempering pada baja.
17-4 PH Cor: CB7Cu-1
Versi cor 17-4 PH disebut CB7Cu-1 dalam ASTM A747, dan dipakai untuk badan katup, impeler, dan komponen pompa yang butuh kekuatan lebih tinggi dari CF8M. Kodenya mengikuti sistem ACI yang sama dengan CF8M. Penjelasan sistem kode itu dan kelas stainless cor lain ada di artikel stainless steel cor CF8M.
Kegunaan 17-4 PH
- Poros pompa, poros baling-baling kapal, dan batang katup
- Baut, mur, dan pengencang berkekuatan tinggi
- Komponen pesawat dan turbin
- Cetakan injeksi plastik dan komponen cetakan
- Peralatan pengolahan makanan, kertas, dan kimia
- Komponen pompa dan katup migas (kondisi H1150D)
- Instrumen bedah dan komponen medis
- Komponen hasil cetak 3D logam
Cara Memilih Kondisi 17-4 PH
| Kebutuhan | Kondisi yang cocok |
|---|---|
| Kekuatan dan kekerasan maksimum, tanpa beban kejut, lingkungan kering | H900 |
| Komponen mesin umum: poros, katup, roda gigi kecil | H1025 atau H1075 |
| Baut dan komponen yang menerima tegangan tetap di lingkungan lembap | H1100 atau H1150 |
| Ketangguhan maksimum, suhu rendah | H1150-M |
| Lingkungan migas dengan H₂S (NACE MR0175) | H1150D, maksimum 33 HRC |
| Bahan untuk pemesinan sebelum penuaan | Condition A, atau H1150 untuk pemesinan berat |
Kesalahan Umum
- Memakai 17-4 PH dalam Condition A. Kondisi ini belum dituakan, ketangguhannya rendah, dan sifatnya tidak stabil.
- Memilih H900 untuk baut di lingkungan lembap. H900 paling rentan retak tegangan dan getas hidrogen; pilih H1100 atau H1150.
- Menulis “17-4 PH” di gambar kerja tanpa kondisi. Selalu tulis kondisinya, misalnya “17-4 PH H1025, ASTM A564”.
- Mengira 17-4 PH tahan air laut seperti 316. Ketahanannya mendekati 304; di air laut perlu proteksi katodik atau pilih kelas lain.
- Mengelas banyak lintasan lalu hanya menuakan. Larutkan ulang dulu ke Condition A agar sifat las dan logam induk seragam.
- Menganggap sifat magnet sebagai tanda barang palsu. 17-4 PH memang magnetis.
FAQ
Apa itu stainless steel 17-4 PH? 17-4 PH adalah stainless steel pengerasan presipitasi dengan sekitar 17% krom, 4% nikel, dan 4% tembaga. Setelah dilarutkan dan dituakan, kekuatan luluhnya bisa mencapai 725–1.170 MPa bergantung pada kondisinya, dengan ketahanan korosi yang mendekati 304.
Apakah SUS 630 sama dengan 17-4 PH? Ya. SUS 630 adalah nama 17-4 PH di standar Jepang (JIS), sama dengan AISI 630, UNS S17400, dan 1.4542 di Eropa.
Berapa kekerasan 17-4 PH H900? Kekerasan minimum 17-4 PH H900 menurut ASTM A564 adalah 40 HRC, dengan kekuatan luluh minimum 1.170 MPa. Dalam Condition A, kekerasannya maksimum 38 HRC.
Apakah 17-4 PH magnetis? Ya. Strukturnya martensit, jadi 17-4 PH tertarik magnet dalam semua kondisi.
Mana yang lebih tahan karat, 17-4 PH atau 316? 316 lebih tahan karat, terutama di lingkungan berklorida seperti air laut. Ketahanan 17-4 PH mendekati 304. Pilih 17-4 PH kalau butuh kekuatan tinggi, dan 316 kalau ketahanan korosi yang utama.
Baca Juga
- Stainless Steel (Baja Tahan Karat): Pengertian, Jenis, Kelas, dan Perbedaan 304, 316, dan 201
- Perbedaan Stainless 304 dan 316 (dan 201): Komposisi, Ketahanan Karat, Harga, dan Cara Memilih
- Stress Corrosion Cracking (Korosi Retak Tegangan): Pengertian, Penyebab, Jenis, dan Cara Mencegahnya
- Nitriding (Nitridasi): Pengertian, Tahapan Proses, Jenis, dan Baja yang Cocok
- Stainless Steel Cor CF8M: Komposisi, Sifat, Beda dengan CF8 dan CF3M, dan Proses Pengecorannya
Dagus R. Djuanda adalah insinyur metalurgi dengan pengalaman lebih dari 20 tahun di bidang rekayasa material, dengan keahlian khusus pada material magnetik. Magister rekayasa material magnetik, kandidat doktor teknik industri, dan insinyur di Kementerian Perindustrian Republik Indonesia. Pendiri METALURGIKA.COM.
