ABSTRAK
Baja tahan karat atau lebih dikenal dengan Stainless Steel adalah senyawa besi yang mengandung setidaknya 10,5% Kromium untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam). Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap Krom yang terjadi secara spontan. Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida Kromium, dimana lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi (Ferum). Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini dibandingkan baja yang dilindungi dengan coating (misal Seng Sen g dan Cadmium) ataupun cat. Stainless steel juga merupakan salah satu jenis logam yang banyak diaplikasikan dalam bidang medis. Pada makalah kali ini, kami menjelaskan tentang salah satu jenis atau tipe Stainless steel yang termasuk dalam golongan Austenitic stainless steel, yakni tipe 316L. Makalah ini berisi mengenai bagaimana cara pembuatan dari 316L, sifat-sifat atau karakteristik yang dimiliki, serta beberapa aplikasi SS 316L terutama dalam bidang medis. PENDAHULUAN
Stainless steel memiliki sejarah panjang sebagai bahan logam untuk implant medis. Berbagai macam aplikasi dari bahan tersebut antara lain implan tulang (kuku intramedulla, piring tulang, jepit), kardiovaskuler implan (stent), urologi, dan implan gigi. Salah satu golongan Stainless steel yang sering digunakan adalah golongan Austenitic Stainless Steel. Austenitic SS mengandung sedikitnya 16% Krom dan 6% Nikel (grade standar untuk 304), sampai ke grade Super Autenitic SS seperti 904L (dengan kadar Krom dan Nikel lebih tinggi serta unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper (Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi. Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nikel membuat SS tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah. Maka dari itu, golongan jenis ini sering di aplikasikan dalam bidang medis karena sifat nya yang tahan panas sehingga tidak masalah apabila ingin disterilkan. Salah satu tipe Stainless steel yang paling sering digunakan ialah tipe 316L SS, selain SS 316L terdapat juga SS 316, perbedaan dari keduanya ialah bahwa akhiran 'L' pada SS 316L merupakan singkatan dari rendah karbon (low carbon). jenis ini termasuk dalam jenis Austenitic stainless steel (kelas stainless chromium-nickel) yang mengandung 2% - 3% molybdenum (dimana tipe 304 tidak punya). Dengan adanya molybdenum memberikan tipe 316 ketahanan lebih besar terhadap berbagai bentuk kerusakan. ISI
Biomaterial merupakan sebuah material yang digunakan untuk membangun organ buatan, perangkat rehabilitasi, atau protesa dan mengganti jaringan tubuh alami yang ditanamkan di tubuh. Syarat untuk memilih suatu bahan untuk dijadikan sebagai biomaterial yaitu, Inert atau khusus interaktif, biokompatibel, mekanis dan kimiawi stabil atau biodegradable, processable (untuk manufakturabilitas), nonthrombogenic (jika darah menghubungi), sterilizable. Terdapat
beberapa bahan yang digunakan sebagai biomaterial, yaitu logam, keramik, polimer, dan bahan komposit. Salah satu bahan yang sering digunakan sebagai biomaterial dari dulu hingga sekarang adalah logam. Logam yang digunakan ialah baja tahan karat yang biasa disebut stainless steel. Keuntungan mengapa logam digunakan sebagai biomaterial karena logam memiliki sifat yang kuat, tangguh, ulet. Selain memiliki keuntungan, suatu bahan pasti juga memiliki kekurangan. Kekurangan yang dimiliki bahan logam yaitu dapat menimbulkan korosi, dan memiliki kepadatan tinggi. Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan besi dengan minimal 12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisanpelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi secara spontan. Pada dasarnya stainless steel merupakan salah satu jenis dari baja paduan,sehingga pembuatan stainless steel tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan baja paduan, yang membedakan adalah penambahan unsur-unsur paduan, antara lain Kromium, Nikel, Mangan, dan Aluminium. Empat golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, dan Precipitation Hardening Stainless Steel. 1. Austenitic Stainless Steel Mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6% Nikel (yang biasa digunakan pada umumnya), sampai ke grade Super Autenitic Stainless Steel seperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nickel lebih tinggi sertaunsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper(Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi.Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nikel membuat Stainless Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah. 2. Ferritic Stainless Steel Kadar Chrom bervariasi antara 10,5 – 18 % yang mudah dibentuk dalamkeadaan rendah. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit difabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan 444 dan secara khusus pada grade 3Cr12. 3. Martensitic Stainless Steel Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal sepertikadar karbon martensit dan juga mudah di machining. Grade 431 memiliki Chrom sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki Nikel 2%. Grade Stainless Steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile strength tertinggi dibanding Stainless Steel lainnya. Kelebihan dari grade ini, jika dibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening. 4. Precipitation Hardening Steel Precipitation hardening Stainless Steel adalah Stainless Steel yang keras dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikrologam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material Stainless Steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga(Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work). Tipe stainless steel yang biasa digunakan sebagai biomaterial sebagai implant medis, biasanya pada tulang yaitu tipe 316L. Tipe 316 adalah merupakan paduan stainless steel dengan
molibdenum-standar bantalan, molibdenum memberikan 316 sifat yang lebih baik secara keseluruhan, sehingga menyebabkan lebih tahan korosi daripada tipe 304, selain itu tipe 316 juga memiliki resistensi terutama tinggi terhadap korosi pitting dan celah dalam lingkungan klorida. Selain tipe 316 juga ada tipe 316L, tipe 316L merupakan versi stainless steel yang memiliki karbon rendah daripada 316 dan kebal dari sensitisasi (batas butir presipitasi karbida). Oleh karena itu secara luas digunakan dalam mengukur dilas komponen berat (lebih dari sekitar 6mm). Struktur austenitik juga memberikan nilai ketangguhan ini sangat baik, bahkan sampai pada suhu cryogenic. Dibandingkan dengan kromium-nikel baja tahan karat austenitik, stainless steel 316L menawarkan lebih tinggi merayap, stres pecah dan kekuatan tarik pada temperatur tinggi.
Formula Kimia 316L
Fe, <0.03% C, 16-18.5% Cr, 10-14% Ni, 2-3% Mo, <2% Mn, <1% Si, <0.045% P, <0.03% S Komposisi SS 316L.
Grade 316L
Min
C -
Mn -
Si -
P -
S -
Cr 16.0
Mo 2.00
Ni 10.0
N -
Max
0.03
2.0
0.75
0.045
0.03
18.0
3.00
14.0
0.10
Sifat mekanis SS 316L.
Grade 316L
Hardness Yield Str Elong Tensile Str 0.2% Proof (% in 50mm) Rockwell B Brinell (HB) (MPa) min (MPa) min min (HR B) max max 485 170 40 95 217
Sifat fisik SS 316L.
Grade
Elastic Densit Modulu y s 3 (kg/m ) (GPa)
Mean Co-eff of Thermal Expansion (µm/m/°C) 000100° 315° 538° C C C
Thermal Conductivity (W/m.K) At At 100° 500° C C
Specifi c Heat 0100°C (J/kg.K )
Elec Resistivit y (nΩ.m)
316/L/ H
8000
15.9
16.3
500
740
193
16.2
17.5
21.5
Spesifikasi SS 316L.
Grade
UNS No
Old British BS En
316L
S31603
316S11
-
Euronorm Swedish SS No Name X2CrNiMo171.4404 2348 12-2
Japanese JIS SUS 316L
Catatan: Perbandingan ini hanya perkiraan. Daftar ini sebagai perbandingan bahan serupa fungsional bukan sebagai jadwal setara kontrak. Jika setara yang tepat diperlukan spesifikasi asli harus dikonsultasikan. Nilai alternatif pada SS 316.
Grade 317L
Why it might be chosen instead of 316? Higher resistance to chlorides than 316L, but with similar resistance to stress corrosion cracking.
Ketahanan Korosi.
Dalam berbagai lingkungan atmosfer dan banyak media korosif - umumnya lebih tahan daripada tipe 304. Tahan terhadap korosi pitting dan celah pada lingkungan klorida hangat, dan retak korosi tegangan di atas suhu sekitar 60° C. Tahan terhadap air minum sampai dengan sekitar 1000mg/L klorida pada suhu ambien, mengurangi sampai sekitar 500mg/L pada 60° C. Tipe 316 biasanya dianggap sebagai standar "Stainless steel kelas laut", tetapi tipe 316 tidak tahan terhadap air laut yang hangat. Ketahanan terhadap panas.
Ketahanan oksidasi yang baik dalam pelayanan intermiten untuk 870° C dan dalam pelayanan berkesinambungan untuk 925° C. Terus digunakan dari 316 di 425-860° C kisaran ini tidak dianjurkan jika ketahanan korosi berair berikutnya adalah penting. 316L kelas lebih tahan terhadap presipitasi karbida dan dapat digunakan dalam kisaran suhu diatas. 316H kelas memiliki kekuatan yang lebih tinggi pada temperatur tinggi dan kadang-kadang digunakan untuk aplikasi struktural dan tekanan yang mengandung pada suhu di atas sekitar 500 ° C. Perawatan panas.
Solusi Perawatan (Annealing) - Heat 1010-1120° C dan sejuk dengan cepat. Nilai ini tidak bisa dikeraskan dengan perlakuan termal.
Pengerjaan dengan mesin.
Tipe 316L cenderung mengeras jika mesin bekerja terlalu cepat, karena itu dianjurkan untuk menggunakan kecepatan rendah dan konstan. Tipe 316L juga lebih mudah untuk mesin dibandingkan dengan tipe 316 karena kandungan karbon yang lebih rendah. Kerja panas dan dingin.
Tipe 316L dapat bekerja menjadi panas menggunakan teknik paling umum. Suhu kerja optimal panas harus berada di kisaran 1150-1260° C, dan tidak boleh kurang dari 930° C. Posting pekerjaan anil harus dilakukan untuk mendorong ketahanan korosi maksimum. Operasi yang paling umum bekerja dingin seperti geser, menggambar dan stamping dapat dilakukan pada stainless steel 316L. Posting pekerjaan anil harus dilakukan untuk menghilangkan tekanan internal. Pengerasan
dan
Kerja
Pengerasan
316L stainless steel tidak mengeras dalam menanggapi perlakuan panas. Hal ini dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin, yang juga dapat menyebabkan peningkatan kekuatan. aplikasi Aplikasi •
persiapan
yang peralatan
umum
makanan
•
khususnya
termasuk: di
lingkungan
klorida. Farmasi
•
aplikasi
Kelautan
•
Aplikasi
Arsitektur
• implan medis, termasuk pin, sekrup dan implan ortopedi seperti total pinggul dan penggantian lutut • Pengencang fraktur Joint Instrumen Instrumen bedah
fiksasi Replacement Spinal
>>>> Ca, coba kamu buk a web in i. semua tentang 316 L , Cuma masih bahasa in ggri s Pri mary Au thor: Atl as Specialty M etals
http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2382 di bawah i ni , isi yang ada web di atas . isi n ya tentan g sif at2 316L :
Heat Resistance
Good oxidation resistance in intermittent service to 870°C and in continuous service to 925°C. Continuous use of 316 in the 425-860°C range is not recommended if subsequent aqueous corrosion resistance is important. Grade 316L is more resistant to carbide precipitation and can be used in the above temperature range. Grade 316H has higher strength at elevated temperatures and is sometimes used for structural and pressure-containing applications at temperatures above about 500°C. Heat Treatment
Solution Treatment (Annealing) - Heat to 1010-1120°C and cool rapidly. These grades cannot be hardened by thermal treatment. Welding
Excellent weldability by all standard fusion and resistance methods, both with and without filler metals. Heavy welded sections in Grade 316 require post-weld annealing for maximum corrosion resistance. This is not required for 316L. 316L stainless steel is not generally weldable using oxyacetylene welding methods. Machining
316L stainless steel tends to work harden if machined too quickly. For this reason low speeds and constant feed rates are recommended. 316L stainless steel is also easier to machine compared to 316 stainless steel due its lower carbon content. Hot and Cold Working
316L stainless steel can be hot worked using most common hot working techniques. Optimal hot working temperatures should be in the range 1150-1260°C, and certainly should not be less than 930°C. Post work annealing should be carried out to induce maximum corrosion resistance. Most common cold working operations such as shearing, drawing and stamping can be performed on 316L stainless steel. Post work annealing should be carried out to remove internal stresses. Hardening and Work Hardening
316L stainless steel does not harden in response to heat treatments. It can be hardened by cold working, which can also result in increased strength. Applications
Typical applications include: •
Food preparation equipment particularly in chloride environments.
•
Pharmaceuticals
•
Marine applications
•
Architectural applications
• Medical implants, including pins, screws and orthopaedic implants like total hip and knee replacements •
Fasteners
