Pengaruh Kombinasi Perlakuan Permukaan Shot Peening dan Nitridasi Plasma terhadap Rambat Retak Fatik Korosi Stainless Steel 316L
Ilham Ali Hasani, Dr.Eng. Ir.Priyo Tri Iswanto, S.T., M.Eng., IPM.
2023 | Tesis | S2 Teknik Mesin
Stainless steel adalah baja paduan yang mempunyai sifat
mekanis yang cukup baik. Stainless steel jenis austenitic adalah yang paling
sering dipakai dalam bidang biomedis terutama stainless steel 316L. Penggunaan
stainless steel 316L dalam bidang biomedis sangat luas mulai dari kawat gigi,
mahkota gigi, hingga pelat implan tulang. Stainless steel 316L dipilih karena
memiliki keunggulan seperti harga yang terjangkau, termasuk material yang
biokompatibilitas, mudah dilakukan permesinan, dan berpotensi untuk dapat
ditingkatkan sifat mekaniknya. Dalam beberapa kasus terdapat kegagalan implan
tulang karena implan mengalami beban fatik dalam tubuh manusia. Oleh karena
itu, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perlakuan shot peening dan
plasma nitriding terhadap kekuatan fatik stainless steel 316L pada cairan tubuh yang disimulasikan.
Penelitian
ini menerapkan tujuh variasi spesimen, yaitu perlakuan shot peening dengan
variasi durasi 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit kemudian dilakukan plasma nitriding
dengan 100% gas nitrogen selama 60 menit dalam tekanan 1,6 mbar. Kemudian
spesimen tanpa perlakuan juga diuji sebagai pembanding. Pengujian yang
dilakukan adalah pengujian kekasaran permukaan, pengujian kekerasan vickers,
pengujian wettability, pengamatan struktur mikro, dan pengujian fatik dalam
larutan SBF (simulated body fluid).
Hasil
penelitian menunjukkan spesimen dengan perlakuan shot peening dan nitriding
mempunyai nilai sifat mekanis dan sifat fisis yang lebih baik dari pada
spesimen tanpa perlakuan. Kekasaran permukaan mengalami peningkatan sebesar
312%, kekerasan permukaan sebesar 131%, penurunan wettability sebesar 32%,
meningkatkan jumlah siklus fatik sebesar 141%. Hal ini berarti perlakuan
permukaan yang diterapkan pada penelitian ini berhasil meningkatkan sifat fisis
dan mekanis dari stainless steel 316L. Perlakuan shot peening dengan durasi 60
menit dan plasma nitriding mendapatkan hasil terbaik untuk ketahanan fatik.
Stainless
steel is an alloy steel that has fairly good mechanical properties. Austenitic
type stainless steel is the most often used in the biomedical field, especially
316L stainless steel. The use of 316L stainless steel in the biomedical field
is very wide, ranging from braces, and dental crowns, to bone implant plates.
Stainless steel 316L was chosen because it has advantages such as affordable
prices, including materials that are biocompatible, easy to do machining, and
have the potential to improve their mechanical properties. In some cases, there
is bone implant failure because the implant is subjected to fatigue in the
human body. Therefore, this study aims to analyze the treatment of shot peening
and plasma nitriding on the fatigue strength of 316L stainless steel.
This
study applied seven specimen variations, namely shot peening treatment with
time variations of 10, 20, 30, 40, 50, and 60 minutes and plasma nitriding with
100% nitrogen gas for 60 minutes at a pressure of 1.6 mbar. Then untreated
specimens are also tested for comparison. The tests carried out are surface
roughness testing, Vickers hardness testing, wettability testing,
microstructure observation, and fatigue testing in SBF solution (simulated body
fluid).
The
results showed that specimens with shot peening and nitriding treatment had
better mechanical and physical properties than specimens without treatment.
Surface roughness increased by 312%, surface hardness decreased by 131%,
improvement of wettability, and increased the number of fatigue cycles by 141%.
This means that the surface treatment applied to this study succeeded in
improving the physical and mechanical properties of 316L stainless steel. Shot
peening treatment with a time of 60 minutes and plasma nitriding obtained the
best results for fatigue resistance.
Kata Kunci : stainless steel 316L, shot peening, nitriding, fatik korosi, kekerasan vickers, corrosion fatigue
