PENGARUH VARIASI DURASI SHOT PEENING PADA TEKANAN 8 BAR DAN SPUTTERING TiN SELAMA 120 MENIT TERHADAP SIFAT FISIS DAN SIFAT MEKANIS STAINLESS STEEL 316L

Khairil Muaddib, Dr.Eng. Ir.Priyo Tri Iswanto, S.T., M.Sc.,M.Eng., IPM., ASEAN Eng.

2024 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Stainless steel 316L tergolong jenis baja tahan karat austenitik yang memiliki sifat fisis dan sifat mekanis yang baik serta memiliki ketahanan terhadap korosi yang cukup baik. Biomaterial ini sering dipilih sebagai bahan pembuatan implan karena biokompabilitas yang cukup baik, harga yang relatif murah dan ketersediaan yang mudah didapatkan. Beberapa rekayasa perlakuan diberikan pada  stainless steel 316L untuk meningkatkan sifat fisis dan sifat mekanis serta biokompabilitas material.

 Perlakuan shot peening diberikan pada stainless steel 316L  dengan variasi durasi perlakuan 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit pada tekanan konstan 8 bar. Material tembak yang digunakan adalah bola baja berdiameter 0,6mm dengan kekerasan 40-50 HRc. Nozzle berdiameter 5 mm dipasang pada jarak 8 cm terhadap material dengan sudut tembak 90°. Setelah diberikan perlakuan shot peening, satu sampel setiap variasi durasi shot peening diberikan tambahan perlakuan sputtering TiN dengan tegangan 5 kV dan arus 10 mA selama 120 menit. Kemudian dilakukan pengujian kekasaran, kekerasan, wettability, dan pengamatan struktur mikro pada setiap spesimen untuk mengetahui pengaruhnya pada kualitas material.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan durasi shot peening menghasilkan peningkatan nilai kekasaran permukaan kecuali pada 20 menit awal perlakuan yang terjadi penurunan kekasaran permukaan, peningkatan nilai kekerasan, dan penurunan nilai wettability. Pengamatan struktur mikro menemukan ukuran butir yang mengecil pada area yang terdeformasi. Tambahan perlakuan sputtering  menghasilkan permukaan yang lebih halus, meningkatkan nilai kekerasan dan permukaan bersifat lebih hydrophilic. Nilai kekasaran tertinggi Ra=0,901 µm pada durasi 10 menit hanya shot peening. Kekerasan tertinggi 723,08 kgf/mm2 pada kombinasi shot peening 60 menit dan sputtering TiN. Wettability dengan sudut kontak terkecil pada kombinasi shot peening 50 menit dan sputtering  dengan sudut kontak 66,9 °. lapisan tipis hasil deposit sputtering tidak terlihat melalui pengamatan struktur mikro penampang melintang.

Stainless steel 316L is classified as a type of austenitic stainless steel that has goood physical and mechanical properties and has good corrosion resistance. This biomaterial is often chosen as an implant material because of its good biocompability, relatively low price and aeasy availability. Several engineering treatments are given to stainless steel 316L to improve physical and mechanical properties as well as the biocompability of material

Shot peening treatment was applied  to stainless steel 316L with variations duration treatment  of 10, 20, 30,40, 50, dan 60 minutes at a constan pressure of 8 bar. The shot material used was a 0,6 mm diameter steel ball with hardness of 40-50 HRc. 5mm diameter nozzle was installed at a distance of 8 cm from material with 90° shot angle. After shot peening treatment, one sample of each shot peening duration variation was given additional TiN treatment with 5kV voltage and 10mA current for 120 minutes. Roughness test, hardness test, wettability, and microstructure observations were then conducted on  eachs specimen to determine the effect on material qualitiy

The result showed that increasing the shot peening duration resulted in an increase of surface roughness values except for initial 20 minutes of treatment where there was decrease in surface roughness, increase hardness values, and  decrease wettability values. Microstructure observations found a reduced grain size in the deformed area. Additional sputtering treatment resulted in a smoother surface, increased hardness and more hydrophilic surface.  The highest roughness value Ra= 0.901 µm at 10 min shot peening treatment only. The highest hardness was 723.08 kgf/mm2 at combination treatment 60 minutes shot peening and TiN sputtering. Wettability with the smallest contact angle at combination treatment of  50 minutes shot peening and sputterinng with 66,9° contact angle. The thin layer of sputtering deposit is not visible trough cross sectional microstructure observation.

Kata Kunci : Stainless Steel, Shot Peening, Sputtering, Hardness, Roughness, Wettability, Microstructure