Hastelloy C4 adalah paduan nikel yang memiliki stabilitas termal dan ketahanan korosi di lingkungan agresif. Sebagai salah satu paduan nikel yang paling stabil secara struktural, ia mempertahankan sifat-sifatnya bahkan setelah terpapar suhu tinggi dalam waktu lama, sehingga sangat berharga untuk aplikasi pemrosesan kimia.
Artikel ini memperkenalkan gambaran komprehensif tentang komposisi kimia Hastelloy C4, sifat fisik dan mekanik, ketahanan terhadap korosi, dan aplikasi.
Komposisi Kimia Hastelloy C4
Hastelloy C4 adalah paduan nikel tempa untuk memberikan kinerja di lingkungan korosif. Komposisi ini dicirikan oleh kandungan karbon dan silikon yang rendah, yang secara signifikan mengurangi risiko pengendapan karbida dan korosi intergranular berikutnya pada struktur yang dilas.
Komposisi kimia nominal Hastelloy C4 diuraikan pada tabel berikut:
|
Komposisi |
Isi (%) |
|
Nikel (Ni) |
Saldo (sekitar 65%) |
|
Kromium (Cr) |
14-18 |
|
Molibdenum (Mo) |
14-17 |
|
Besi (Fe) |
3 maks |
|
Kobalt (Co) |
2 maks |
|
Titanium (Ti) |
0,7 maks |
|
Mangan (Mn) |
1 maks |
|
Silikon (Si) |
0,08 maks |
|
Karbon (C) |
0,015 maks |
|
Fosfor (P) |
0,04 maks |
|
Belerang (S) |
0,03 maks |
Penghilangan tungsten secara strategis membedakan Hastelloy C4 dari paduan sebelumnya seperti C276, sementara kandungan besi yang berkurang secara signifikan meningkatkan stabilitas termal dengan meminimalkan pembentukan fase intermetalik yang merugikan selama pemaparan suhu tinggi yang berkepanjangan.
Sifat Fisik Hastelloy C4
Karakteristik sifat fisik Hastelloy C4 dari paduan nikel-kromium-molibdenum:
Tabel: Sifat Fisik Hastelloy C4
|
Properti |
Nilai |
Ketentuan/Catatan |
|
Kepadatan |
8,64 g/cm³ (0,312 pon/inci³) |
Pada 20 derajat |
|
Titik lebur |
1335-1380 derajat (2435-2516 derajat F) |
- |
|
Kapasitas Panas Spesifik |
408 J/kg· derajat |
Pada 100 derajat |
|
Konduktivitas Termal |
10.1 W/m·K |
Pada 100 derajat |
|
Koefisien Ekspansi Termal |
10,9 × 10⁻⁶/ derajat |
20-100 derajat (koefisien rata-rata) |
|
Resistivitas Listrik |
1,25 μΩ·cm |
Pada 20 derajat |
|
Modulus Elastisitas |
211 IPK (30,8 × 10³ ksi) |
Dalam ketegangan, pada 20 derajat |
|
Modulus Kekakuan |
78,6 IPK (11,4 × 10³ ksi) |
Pada 20 derajat |
Konduktivitas termal yang relatif rendah dan koefisien ekspansi termal sedang dari Hastelloy C4. Resistivitas listrik yang tinggi berkontribusi terhadap karakteristik pengelasan yang baik dibandingkan dengan bahan yang lebih konduktif.
Sifat Mekanik Hastelloy C4
Sifat Mekanik Suhu Kamar
Dalam kondisi anil, Hastelloy C-4 biasanya menunjukkan:
Kekuatan Tarik : 690-860 MPa (100-125 ksi)
Kekuatan Hasil (offset 0,2%): Lebih besar dari atau sama dengan 275 MPa ( Lebih besar dari atau sama dengan 40 ksi)
Perpanjangan: Lebih besar dari atau sama dengan 40% dalam 2 inci
Pengurangan Area: Sekitar 50%
Kekerasan: Kurang dari atau sama dengan 217 HB (Brinell) atau Kurang dari atau sama dengan 95 HRB (Rockwell B)
Paduan ini mempertahankan keuletan dan ketangguhan yang luar biasa bahkan pada suhu kriogenik hingga -196 derajat , dengan nilai dampak Charpy V-notch biasanya melebihi 120 J pada suhu kamar dan -196 derajat .
Sifat Suhu Tinggi
Hastelloy C4 memiliki stabilitas termal yang luar biasa, mempertahankan sifat mekanik yang berguna pada suhu hingga 1040 derajat. Paduan ini mempertahankan keuletan dan ketahanan korosi yang baik bahkan setelah penuaan jangka panjang pada suhu 650-1040 derajat .
Sifat Ketahanan Korosi
Ketahanan korosi Hastelloy C4 mewakili atributnya yang paling berharga, dengan kinerja yang ditunjukkan di beragam lingkungan korosif:
Korosi Seragam
Hastelloy C-4 menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap spektrum media korosif yang luas, termasuk:
Asam mineral yang terkontaminasi panas (asam sulfat, klorida, fosfat)
Klorida organik dan anorganik, gas klor kering
Asam format dan asetat, anhidrida asetat
Pelarut, air laut, dan larutan air garam
Paduan tersebut menunjukkan kinerja yang sangat baik di lingkungan yang sangat teroksidasi, yang mungkin mengungguli C-276. Namun, dalam media pereduksi kuat seperti asam klorida, C-276 biasanya menunjukkan ketahanan yang lebih baik.
Korosi Lokal
Kandungan molibdenum yang tinggi (14-17%) memberikan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi lubang dan celah di lingkungan yang mengandung klorida. Hal ini membuat Hastelloy C-4 cocok untuk aplikasi pada air laut, air payau, dan proses kimia yang melibatkan katalis klorida atau kontaminan.
Kandungan karbon yang sangat-rendah ( Kurang dari atau sama dengan 0,015%) secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap sensitisasi dan korosi antar butir selanjutnya. Atribut penting ini meminimalkan pembentukan karbida batas butir di zona yang terkena dampak panas las, sehingga paduan dapat digunakan dalam kondisi seperti las untuk sebagian besar aplikasi proses kimia tanpa memerlukan anil larutan pasca las.
Penelitian telah menunjukkan bahwa sambungan Hastelloy C4 yang dilas dengan benar dapat menunjukkan ketahanan korosi yang sebanding atau bahkan lebih unggul dibandingkan logam dasar, dengan laju korosi serendah 5,03 mm/tahun dalam uji korosi antarbutir standar.
Stabilitas Termal dan Karakteristik Mikrostruktur
Hastelloy C4 diformulasikan secara khusus untuk meningkatkan stabilitas termal dibandingkan dengan paduan nikel sebelumnya. Kontrol komposisi strategis meminimalkan pembentukan fase intermetalik dan karbida yang merugikan selama paparan suhu tinggi dalam waktu lama.
Paduan ini memiliki struktur austenitik face{0}}kubik berpusat muka (FCC) yang tetap stabil pada rentang suhu yang berguna. Stabilitas mikrostruktur ini memastikan kinerja yang konsisten dalam-aplikasi suhu tinggi seperti sistem desulfurisasi gas buang, peralatan pemrosesan kimia, dan fasilitas pemrosesan ulang bahan bakar nuklir di mana siklus termal biasa terjadi.
Karakteristik Fabrikasi dan Pengolahan
Pengelasan
Hastelloy C4 memiliki kemampuan las yang baik menggunakan teknik pengelasan fusi yang umum, antara lain:
Pengelasan Busur Tungsten Gas (GTAW/TIG)
Pengelasan Busur Logam Gas (GMAW/MIG)
Pengelasan Busur Plasma
Pengelasan Busur Logam Terlindung (SMAW)
Praktik yang direkomendasikan meliputi:
Menggunakan logam pengisi komposisi yang cocok (ERNiCrMo-7) atau produk las Hastelloy C-4 khusus.
Mempertahankan masukan panas rendah dengan suhu interpass di bawah 150 derajat.
Memastikan material berada dalam kondisi anil sebelum-pengelasan.
Pembersihan yang tepat untuk menghilangkan kontaminan.
Perlakuan Panas
Hastelloy C4 biasanya disuplai dalam kondisi larutan-anil untuk mengoptimalkan ketahanan terhadap korosi. Paduan tersebut tidak dapat diperkuat hanya dengan perlakuan panas, karena tidak mengalami pengerasan presipitasi.
Pengerjaan Panas dan Dingin
Pengerjaan Panas: Kisaran suhu yang disarankan 1080-900 derajat dengan pendinginan cepat setelah pemrosesan.
Pengerjaan Dingin: Memerlukan daya yang lebih besar dibandingkan baja tahan karat austenitik karena tingkat pengerasan kerja yang lebih tinggi; anil menengah mungkin diperlukan untuk deformasi yang parah.
