Representasi visual ketahanan termal material.
Baja tahan karat (stainless steel) merupakan kelompok paduan besi yang terkenal karena ketahanannya terhadap korosi. Di antara berbagai jenis yang ada, baja tahan karat austenitik, khususnya seri 300, memegang peranan penting dalam industri berat. Salah satu varian yang sering kali menjadi pilihan utama untuk aplikasi suhu tinggi adalah **AISI 321H**. Huruf 'H' pada akhir kode ini menandakan kandungan karbon yang lebih tinggi, yang secara signifikan memengaruhi sifat mekaniknya pada temperatur ekstrem.
AISI 321H pada dasarnya adalah modifikasi dari baja tipe 321 standar. Perbedaan krusial terletak pada batas kandungan karbon minimumnya. Sementara baja 321 memiliki kandungan karbon maksimum 0,08%, versi 'H' ini mensyaratkan kandungan karbon minimal 0,04% dan maksimal 0,10%. Penambahan karbon ini, dikombinasikan dengan unsur stabilisasi utama, yaitu Titanium (minimal lima kali persentase karbon), memberikan keunggulan spesifik.
Titanium berfungsi sebagai "penangkap" karbon bebas, mencegah pembentukan kromium karbida (Cr23C6) di batas butir saat material dipanaskan dalam rentang suhu sensitif (sekitar 425°C hingga 870°C). Proses pembentukan karbida ini dikenal sebagai *sensitization*, yang dapat mengurangi ketahanan korosi antar butir (IGC). Dengan adanya Titanium, struktur kristal tetap stabil, memastikan material mempertahankan ketahanan korosinya bahkan setelah terpapar suhu tinggi secara berkepanjangan.
Karena kemampuannya beroperasi secara andal di lingkungan panas dan korosif, AISI 321H menjadi pilihan tak tergantikan dalam sektor-sektor tertentu. Baja ini sangat dihargai karena kemampuannya mempertahankan kekuatan tarik dan ketahanan mulur (*creep resistance*) pada suhu di atas 500°C, melebihi kemampuan paduan seri 304.
Aplikasi utama dari 321H meliputi:
Penting untuk membedakan antara AISI 321 dan 321H. Meskipun keduanya menggunakan Titanium untuk stabilisasi, kandungan karbon yang lebih tinggi pada 321H memberikan keuntungan mekanis yang lebih baik pada suhu operasi yang sangat tinggi. Karbon yang lebih banyak cenderung meningkatkan kekuatan luluh (yield strength) dan kekuatan tarik (tensile strength) pada suhu kamar dan suhu tinggi. Namun, kandungan karbon yang lebih tinggi juga dapat sedikit mengurangi kemampuan bentuk dan pengelasan dibandingkan dengan versi karbon rendah (321).
Pemilihan antara 321 dan 321H sering kali ditentukan oleh standar desain spesifik atau persyaratan suhu operasional maksimum yang ditetapkan oleh industri pengguna, seperti standar ASME yang sering kali membatasi penggunaan material pada suhu tertentu untuk memastikan integritas jangka panjang.
Secara umum, AISI 321H dapat dilas dengan mudah menggunakan metode pengelasan standar yang sesuai untuk baja tahan karat austenitik, seperti GTAW (TIG) atau GMAW (MIG). Karena sifatnya yang telah distabilkan oleh Titanium, kebutuhan untuk perlakuan panas pasca-pengelasan (*post-weld heat treatment* - PWHT) untuk mencegah korosi antar butir sering kali tidak diperlukan, meskipun hal ini bergantung pada kekerasan lingkungan operasional.
Meskipun demikian, kontrol terhadap panas masukan (heat input) selama pengelasan tetap krusial. Panas masukan yang berlebihan dapat menyebabkan distorsi atau perubahan mikrostruktur lokal. Dalam semua aplikasi suhu tinggi, integritas sambungan las adalah parameter kritis yang harus dipastikan.
Selain ketahanan suhu tinggi yang luar biasa, 321H mempertahankan ketahanan korosi yang baik yang serupa dengan tipe 304. Ia menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap atmosfer yang mengandung asam nitrat dan banyak lingkungan organik serta anorganik. Namun, seperti baja austenitik lainnya, ia rentan terhadap korosi celah (crevice corrosion) dan pitting dalam larutan klorida yang tinggi serta sensitif terhadap lingkungan asam sulfida.
Secara ringkas, AISI 321H adalah solusi rekayasa yang andal ketika aplikasi memerlukan perpaduan antara ketahanan korosi yang solid dan stabilitas termal yang unggul di atas batas operasional baja tahan karat standar lainnya. Ini menjadikannya material pilihan bagi insinyur yang merancang sistem yang beroperasi dalam kondisi termal paling menantang.