Sebagiaan besar monolithic silicon nitride digunakan sebagai material untuk alat potong, kaitannya dengan kekerasannya,
stabilitas panasnya, dan ketahannya untuk digunakan. Material ini secara khusus disarankan untuk permesinan berkecepatan tinggi
pada besi cor. Pada permesinan baja, material ini selalu dilapisi dengan titanium nitride untuk meningkatkan ketahanan kimianya.
Silicon nitride memiliki massa molar 140,28 gmol, massa jenis 3.44 gcm
3
, dan titik leleh 1900°C.
2.2.7.4. Stainless steel
Stainless steel merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10.5 Cr. Sedikit saja stainless steel yang mengandung
lebih dari 30 Cr atau kurang dari 50 Fe. Karakteristik khusus stainless steel adalah pembentukan lapisan film kromium oksida
Cr
2
O
3
. Lapisan ini berkarakter kuat, tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapat terbentuk
kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan stainless steel didasarkan atas sifat-sifat materialnya antara lain
ketahanan korosi, fabrikasi, mekanik, dan biaya produk. Umumnya berdasarkan paduan unsur kimia dan persentasi,
stainless steel dibagi menjadi lima kategori Gadang Priyotomo, 2007. Lima kategori tersebut yaitu:
2.2.7.4.1. Stainless steel martensitik
Baja kategori ini merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki struktur martensit body-centered cubic
bcc yang terdistorsi saat kondisi bahan dikeraskan. Baja ini merupakan ferromagnetic, bersifat dapat dikeraskan dan
umumnya tahan korosi di lingkungan yang kurang korosif. Kandungan kromium umumnya berkisar antara 10,5 – 18,
dan karbon melebihi 1,2. Kandungan kromium dan karbon dijaga untuk mendapatkan struktur martensit saat proses
pengerasan. Karbida berlebih meningkatkan ketahanan aus. Unsur niobium, silicon, tungsten, dan vanadium ditambah
untuk memperbaiki proses temper setelah proses pengerasan. Sedikit kandungan nikel meningkatkan
ketahanan korosi dan ketangguhan.
2.2.7.4.2. Stainless steel feritik
Baja jenis ini mempunyai struktur body centered cubic bcc. Unsur kromium ditambahkan ke dalam paduan sebagai
penstabil ferit. Kandungan kromium umumnya berada pada kisaran 10,5 – 30. Beberapa tipe baja mengandung unsur
molybdenum, silicon, aluminium, titanium, dan niobium. Unsur sulfur ditambahkan untuk memperbaiki sifat mampu mesin.
Paduan ini merupakan feromagnetik dan mempunyai sifat ulet dan mampu bentuk baik namun kekuatan di lingkungan suhu
tinggi lebih rendah dibandingkan stainless steel austenitik.
Kandungan karbon yang rendah pada baja feritik menyebabkannya tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan
panas. Sifat mampu las, keuletan, dan ketahanan korosi dapat ditingkatkan dengan mengatur kandungan tertentu dari
unsur karbon dan nitrogen.
2.2.7.4.3. Stainless steel austenitik
Stainless steel austenititk merupakan paduan logam besi-krom-nikel yang mengandung 16-20 kromium, 7 - 22
dari berat nikel, dan nitrogen. Logam paduan ini merupakan paduan berbasis ferrous dan struktur kristal face centered
cubic fcc. Struktur kristal akan tetap berfasa austenit bila unsur nikel dalam paduan diganti dengan mangan Mn
karena kedua unsur merupakan penstabil fasa austenit. Stainless steel austenitik tidak dapat dikeraskan melalui
perlakuan celup cepat quenching. Umumnya jenis baja ini dapat tetap dijaga sifat austenitiknya pada temperatur ruang,
lebih bersifat ulet dan memiliki ketahanan korosi lebih baik dibandingkan stainless steel ferritik dan martensit.
Stainless steel austenitik hanya bisa dikeraskan melalui pengerjaan dingin. Material ini mempunyai kekuatan tinggi di
lingkungan bersuhu tinggi dan bersifat cryogenic. Unsur molybdenum, tembaga, silicon, aluminium, titanium dan
niobium ditambah dengan karakter material tertentu seperti ketahanan terhadap korosi atau oksidasi.
Salah satu jenis stainless steel austenitik adalah AISI 304. Baja austenitik ini mempunyai struktur kubus satuan
bidang face center cubic atau fcc dan merupakan baja dengan ketahanan korosi yang tinggi. Komposisi unsur-unsur
pemadu yang terkandung dalam AISI 304 akan menentukan sifat mekanik dan ketahanan korosi. Baja AISI 304
mempunyai kadar karbon sangat rendah 0,08 dari berat. Kadar kromium berkisar 18 - 20 dari berat dan nikel 8 -
10,5 dari berat. Kadar kromium cukup tinggi membentuk lapisan Cr
2
O
3
yang protektif untuk meningkatkan ketahanan korosi.
2.2.7.4.4. Stainless steel dupleks
Jenis baja ini merupakan paduan campuran struktur ferit bcc dan austenit. Umumnya paduan-paduan itu didesain
mengandung kadar seimbang untuk tiap fasa saat kondisi anil. Paduan utama material adalah kromium dan nikel, tapi
nitrogen, molybdenum , tembaga, silicon dan tungsten ditambah untuk menstabilkan struktur dan untuk memperbaiki
sifat tahan korosi. Ketahanan korosi stainless steel dupleks hampir sama dengan stainless steel austenitik. Kelebihan
stainless steel dupleks yaitu nilai tegangan tarik dan luluh
tinggi dan ketahanan korosi retak tegang lebih baik daripada
stainless steel austenitik. Ketangguhan stainless steel
dupleks antara baja austenitik dan feritik.
2.2.7.4.5. Stainless steel pengerasan endapan
Jenis baja ini merupakan paduan unsur utama kromium- nikel yang mengandung unsur precipitation-hardening antara
lain tembaga, aluminium, atau titanium. Baja ini berstruktur austenitik atau martensitik dalam kondisi anil. Kondisi baja
berfasa austenitik dalam keadaan anil dapat diubah menjadi fasa martensit melalui perlakuan panas. Kekuatan material
melalui pengerasan endapan pada struktur martensit. 2.2.7.5. Titanium
Titanium mempunyai ketahanan korosi sangat baik, hampir serupa dengan ketahanan korosi baja tahan karat. Titanium sendiri
merupakan suatu logam yang aktif, tetapi titanium membentuk lapisan pelindung yang halus pada permukaannya yang mencegah
terjadinya korosi ke dalam. Ketika titanium dipanaskan di udara, maka akan terjadi lapisan kulit TiO, Ti
2
O dan TiO
2
, sedangkan hidrogen yang terbentuk dari uap air di udara di-absorb oleh
titanium. Selanjutnya O dan N, juga di-absorb oleh titanium. Inilah yang menyebabkan titanium menjadi keras. Titanium akan
menjadi getas bila dipanaskan pada atau diatas temperatur 700ºC. Oleh karena itu pemanasan titanium di udara harus dilakukan
secara hati-hati. Dilihat dari struktur mikronya paduan titanium terbagi atas fasa
a, fasa a+ß, dan fasa ß.
2.2.7.5.1. Paduan titanium fase a
Paduan Ti-5Al-2,5Sn adalah paduan fasa a yang khas yang mempunyai keuletan cukup dan mampu las yang
baik dan kekuatan melar yang tinggi sampai kira-kira 500ºC. Paduan-paduan titanium terutama yang mempunyai larutan
padat interstisi rendah dari atom C, N, O, dan sebagainya, baik dipakai sebagai komponen-komponen mesin dan untuk
penggunaan di bidang kriogenik. Keuletan dan kekuatan yang tinggi dari titanium dapat bertahan hingga temperatur -
253ºC. Paduan Ti-8Al-1Mo-1V telah dikembangkan agar
dapat bertahan secara baik pada temperatur yang tinggi, baik kekuatannya maupun kekuatan melarnya. Paduan ini
merupakan paduan terbaik di antara paduan fasa a dan fasa a+ß. Oleh karena itu proses penganilan dilakukan dua
tahap agar tingkat keuletannya pada temperatur rendah dapat diperbaiki.
2.2.7.5.2. Paduan titanium fasa a+ß
Paduan Ti-6Al-4V adalah paduan tipikal dari jenis fasa a+ß yang banyak digunakan. Paduan jenis ini
mempunyai kekuatan pada temperatur tinggi, tetapi di bawah temperatur 150ºC keuletannya akan menurun.
Paduan Ti-4Al-3Mo-1V adalah juga paduan yang
banyak digunakan. Paduan ini sangat baik kekuatan dan mampu bentuknya.
2.2.7.5.3. Paduan titanium fasa ß
Paduan Ti-13V-11Cr-3Al adalah salah satu dari paduan fasa ß. Kekuatan yang tinggi dan perbandingan
batas mulurnya bertahan sampai kira-kira pada temperatur 400ºC. Paduan ini memiliki kekuatan yang lebih baik pada
daerah temperatur tersebut dibandingkan dengan baja 4340 Ni-Cr-M0, baja tahan karat, dan paduan aluminium .
2.2.7.6. Zirconia zirconium oxide
