Metalurgi fisik

Diagram Fasa Definisi diagram fasa adalah diagram yang

menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemasanan yang lambat dengan kadar karbon.

Fungsinya adalah untuk memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakukan panas baik proses anil, normalizing, maupun proses pengerasan.

Salah satu metode untuk mempelajari logam dilakukan dengan menggunakan diagram fasa.

Diagram ini dapat diamati perubahan struktur logam akibat pengaruh temperatur.

Diagram Fasa Fe3C

Diagram Fe3C merupakan alat penting untuk memahami struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon (logam dengan paduan Fe dan C)

Karbon larut dalam besi dalam bentuk larutan padat (solid solution) hingga 0,05% pada temperatur ruangan.

Pada jumlah tersebut, baja tersebut memiliki alpha ferrite pada temperatur ruang.

Diagram Fasa Fe3C (cont’d)

Baja merupakan paduan besi dengan karbon dengan kadar karbon makasimal sampai 2%.

Kada karbon yang lebih dari 2% disebut cast iron.

Perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur mikro dan sifat yang diinginkan.

Struktur mikro dan sifat yang diinginkan dapat diperoleh melalui proses pemanasan atau pendinginan pada temperatur tertentu.

Diagram Fasa Fe3C (cont’d)

Logam Fe bersifat polymorphism.

Polymorphism adalah logam yang memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur yang berbeda.

Pada Fe murni, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati temperatur 910°C .

Pada temperatur mendekati 1400°C, gamma austenite akan menjadi delta-ferrite.

(alpha dan delta) ferrite memiliki struktur kristal BCC, sedangkan Gamma Austenite memiliki struktur kristal FCC

Diagram Fasa Fe3C (cont’d)

Diagram fasa Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dengan kandungan karbon (%C) salama pemanasan lambat.

Dari diagram tersebut, dapat diperoleh informasi-informasi penting yaitu antara lain: Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang

berdeda dengan kondisi pendinginan lambat. Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan

paduan Fe-C bila dilakukan pendinginan lambat. Temperatur cair dari masing-masing paduan. Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari

unsur karbon pada fasa tertentu. Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi, yaitu eutektik,

peritektik dan eutetoid.

Diagram Fasa Fe3C (cont’d)

Diagram Fasa Fe3C (cont’d)

Penjelasan diagram: Pada kandungan karbon mencapai 6,67%, terbentuk

struktur mikro yang dinamakan Sementit Fe3C. Pada baja dengan kadar karbon 0,83%, struktur mikro

yang terbentuk adalah perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik eutektoid.

Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutektoid, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit

Penjelasan diagram (cont’d)

pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6,67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.

Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro ferit delta lalu menjadi struktur mikro austenit.

Pada baja dengan kadar karbon rendah yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknyakadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi autenite.

Dari diagram diatas, dapat kita lihat bahwa pada proses pendinginan perubahan-perubahan pada struktur kristal dan struktur mikor sangat tergantung pada komposisi kimia.

Penjelasan Diagram Fe3C (cont’d)

Struktur baja karbon tergantung dari kadar karbonnya.

Hasil pendinginan yang lambat pada temperatur kamar akan terdiri dari: Ferit Kandungan karbon 0,007% - 0.025% Ferit dan Perlit Kandungan karbon 0,025% -

0,8% Perlit dan Sementit Kandungan karbon 0,8% -

1,7% Perlit dan Grafit Kandungan karbon 1,7% -

4,2%

Istilah pada Diagram Fasa Fe3C

Berikut ini adalah batas-batas kritis pada diagram fasa Fe3C: A1 adalah temperaut hasil eutektoid, yaitu

perubahan fasa γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hypo eutektoid.

A2, adalah titik Currie (pada temperatur 769°C), dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik.

A3, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi α (ferit) yang ditandai pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

Istilah pada Diagram fasa Fe3C (cont’d)

Acm, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi Fe3C (sementit) yang ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

A13, adalah temperatur transformasi γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hiper etektoid.

Fasa yang Terjadi Fasa-fasa yang terjadi dalam diagram fasa Fe3C

selama pemanasan yang lambat adalah: Ferit (α), yaitu paduan Fe dan C dengan kelarutan C

maksimum 0,025% pada temperatur 723°C, struktur kristalnya BCC (Body Centered Cubic).

Austenit (γ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 2% pada temperatur 1148°C, struktur kristalnya FCC (Face Centered Cubic).

Delta (δ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,1% pada temperatur 1493°C, struktur kristal BCC (Body Centered Cubic).

Senyawa Fe3C atau biasa disebut sementit dengan kandungan C maksimum 6,67%, bersifat keras dan getas.

Liquid atau fasa cair, adalah daerah paling luas dimana kelarutan C sebagai paduan utama dalam Fe tidak terbatas pada temperatur yang bervariasi

Reaksi Metalurgis yang Terjadi

Reaksi Peritektik Reaksi ini terjadi pada temperatur 1495°C. Kandungan karbon 0,53%C bergabung dengan

delta dengan kandungan 0,09%C yang membentuk fasa austenite (γ) dengan kandungan sekitar 0,17%C.

Delta (δ) adalah fasa padat pada temperatur tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas.

Reaksi Eutektik Reaksi ini terjadi pada temperatur 1148°C. Kandungan karbon 4,3% membentuk austenite (γ)

dengan 2,08%C dan senyawa sementit (α) yang mengandung 6,67%C .

Reaksi Metalurgis yang Terjadi (Cont’d)

Reaksi Eutektoid Dimana reaksi ini terjadi pada temperatur 723°C. Kadar austenit (γ) padat 0,8%C akan

menghasilkan ferit (α) dengan kandungan 0,025%C dan sementit (Fe3C) yang mangandung 6,67%C.

Sekian dan

Terimakasih