8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
1/41
Cacat-Cacat Kristal
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
2/41
Tujuan Pembelajaran
Menjelaskan penertian cacat dalam
kristal!
Menjelaskan jenis-jenis cacat dalamkristal
Menjelaskan penyebab-penyebab cacat
dalam kristal!
"apat menjelaskan #ubunan antara
cacat kristal ter#adap si$at ba#an!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
3/41
Penda#uluan
Material l%am dalam susunan strukturnyaselalu mempunyai diskontinuitas structuralatau daera#-daerah tertentu yang tidak teratur.
Heterogenitas ini terdapat pada skalamikr%sk%pik dan makr%sk%pik& denan cacatatau ketak sempurnaan mulai dari at%m y#ilan atau sala# tempat #ina cacat yan
kasat mata!Ke#adiran disk%ntinuitas struktural memberikan
penaru# ter#adap si$at ba#an
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
4/41
Penda#uluan
Penyebab cacat pada ba#an adala# '
Cacat yan berasal dari material itu
sendiriCacat akibat pemr%sesan atau&
penerjaan& c%nt%#nya penerjaan
permesinan
Cacat akibat penaru# dari k%ndisi
linkunan dimana ba#an diaplikasikan
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
5/41
Penda#uluan
(ebaian besar cacat skala makr%sk%pik
lebi# disebabkan %le# pemr%sesan ba#an
dan bukan %le# akibat dari material itu
sendiri!
)ntuk skala mikr%sk%pik& cacat banyak
berasal dari material itu sendiri atau
denan kata lain merupakan si$at dasarmaterial!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
6/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
7/41
Jenis-jenis cacat kristal
Cacat dalam kristal dapat dibai dalam '
Cacat titik seperti l%kasi at%mik yan
k%s%n *kek%s%nan+,acancies dan at%m
pen%t%r *impurities
Cacat .aris& seperti disl%kasi
Cacat Planar& seperti sala# susun
Cacat /%lume& seperti ,%id& elembun
as dan r%na!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
8/41
2
• Vacancy atoms• Interstitial atoms• Substitutional atoms
• Dislocations
• Grain Boundaries
Point defects
Line defects
Area defects
TP( 3 4MP3CT46(
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
9/41
Cacat Titik
"iantara berbaai cacat kisi& kek%s%nanmerupakan satu-satunya cacat y selaluterdapat dalam k%nsentrasi y cukup besardalam keseimbanan term%dinamika serta
meninkat secara eksp%nensial seirinmeninkatnya temperatur!
Kek%s%nan terjadi akibat berpinda#nya at%mdari l%kasi kisinya ke l%kasi at%mik terdekat y
dapat menampunnya denan muda#!7%kasi-l%kasi kek%s%nan dalam kristal dijumpai
pada batas butir& setena# bidan tamba#andari suatu disl%kasi sisi!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
10/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
11/41
Kek%s%nan
7%kasi-l%kasi tersebut disebut sumber kekosongan!
Kek%s%nan timbul apabila terdapat cukup eneri*misalnya aktivitas termal untuk meminda#kan at%m!
)mumnya kek%s%nan terjadi apabila '
Terjadi peninkatan temperature!
Terjadi penumpukan se8aktu terjadi kristalisasi padatan
Penembakan partikel!
Hubunan Temperatur denan k%nsentrasi kek%s%nanadala# semakin tini temperature maka semakin besar
jumla# k%nsentrasi kek%s%nan yan terjadi!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
12/41
Kek%s%nan */acancies
Kek%s%nan sanat pentin dalam
penendalian berbaai pr%ses perlakuan
panas seperti anil& presipitasi&
pensinteran& penerasan permukaan dsb!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
13/41
3
• Vacancies:-acant atomic sites in a structure!
Vacancydistortionof "lanes
• Self-Interstitials:-#e$tra# atoms "ositioned bet%een atomic sites!
self-interstitialdistortion
of "lanes
P46T "3CT(
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
14/41
Bolt&mann's constant
()!3* $ )+
-23
,atom ./(*!02 $ )+-1 eVatom ./
D =e$" −D4 5
o! of defects
o! of "otentialdefect sites!
Actiation ener6y
5em"erature
7ac8 lattice siteis a "otentialacancy site
9
• 7uilibrium concentration aries %it8 tem"erature;
9)47! C6C6TAT46'
P46T "3CT(
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
15/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
16/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
17/41
*
5%o outcomes if im"urity (B/ added to 8ost (A/:
• Solid solution of B in A (i!e!< random dist! of "ointdefects/
• Solid solution of B in A "lus "articles of a ne% "8ase (usually for a lar6er amount of B/
=>
Substitutional alloy(e!6!< ?u in i/
Interstitial alloy
(e!6!< ? in @e/
Second "8ase "article--dierent com"osition--often dierent structure!
P46T "3CT( 46 A77(
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
18/41
Cacat-4ntertisi dan (ubtitusi
Jenis cacat titik lainnya adala# cacat at%m
interstisi dan cacat at%m subtitusi!
Cacat at%m interstisi terjadi bila suatu at%m
menempati l%kasi yan bukan l%kasi kisi n%rmal!Cacat at%m subtitusi terjadi bila suatu at%m dari
jenis yan lain menempati l%kasi kisi n%rmal dari
at%m yan se#arusnya! Jenis cacat ini ada dua
yaitu undersi:ed dan %,ersi:ed at%m
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
19/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
20/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
21/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
22/41
Cacat .aris
Cacat aris atau biasa jua disebut disl%kasi!
"isl%kasi merupakan aris disk%ntinuitas
structural yan melintas sepanjan tiap kristal
atau butir!"isl%kasi memunkinkan material padatan
menalami de$%rmasi tanpa merusak struktur
kristal dasar!
Akibat disl%kasi sebaian bidan kristal
menalami slip *l%%p disl%kasi
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
23/41
Ciri-ciri dari disl%kasi '
"isl%kasi adala# disk%ntinuitas aris
"isl%kasi akan membentuk l%%p disl%kasi
*bidan slip dari baian dalam kristal atau
dari baian permukaan!
(elisi# tinkap slip sepanjan aris
disl%kasi adala# k%nstan atau dikenal
denan nama ,ekt%r burer
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
24/41
"isl%kasi
Terdapat kira-kira 1010 #ina 1012 m
panjan aris disl%kasi dalam setiap 1 m;
ba#an padatan!
Terdapat dua jenis disl%kasi '
"isl%kasi (udut *ede disl%cati%n
"isl%kasi )lir * (cre8 disl%cati%n
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
25/41
"isl%kasi (udut
"isl%kasi (udut ' apabila aris disl%kasi
teak lurus ter#adap ara# slip& umumnya
dimulai dari dalam kristal yan disebabkan
%le# adanya setena# bidan at%m !
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
26/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
27/41
4lustrasi "isl%kasi (udut
"isl%kasi (udut
pererakan disl%kasi sudut& dimulai dari
setena# bidan at%m yan berada
didalam kristal bererak keluar menuju
permukaan!
http://edgedis.exe/http://edgedis.exe/
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
28/41
"isl%kasi )lir
"isl%kasi ulir ' Apabila aris dil%kasi
sejajar ara# slip dimulai dari permukaan
ba#an akibat adanya teanan eser
yan bekerja!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
29/41
4lustrasi "isl%kasi )lir
http://screwdis.exe/http://screwdis.exe/
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
30/41
"isl%kasi Campuran
Kedua jenis disl%kasi dapat terjadi
bersamaan dalam ba#an yan sama& dan
disebut mi< disl%cati%n
http://mixeddis.exe/http://mixeddis.exe/
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
31/41
Penaru# "isl%kasi ter#adap "e$%rmasi
=a#an
Ke#adiran disl%kasi menyebabkan ba#an
dapat terde$%rmasi dan bersi$at ulet
sebelum menalami perpata#an!
http://closslip.exe/http://necking.exe/http://necking.exe/http://closslip.exe/
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
32/41
Cacat Planar
Cacat Planar adala# Ketidaksempurnaan yan
bentuknya bidan atau luasan&
C%nt%# yan palin menambarkan cacat
planar adala# daera# batas butir yandiakibatkan %le# perbedaan %rientasi kristal!
C%nt%# lainnya adala# (tackin 3ault atau sala#
susun dari bidan at%m& misalnya bidan at%m
A=CA=CA=CA= menjadi A=C=CA=A=CA
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
33/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
34/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
35/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
36/41
"aera# batas butir yan diakibatkan %le# perbedaan %rientasi kristal&&
ketak#%m%enan ini masuk dalam kate%ri cacat bidan!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
37/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
38/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
39/41
Cacat /%lume
Cacat yan menempati ,%lume dalam
kristal berbentuk r%na& elembun as&
retak mikr% dsb!
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
40/41
8/18/2019 Metalurgi Fisik - Cacat-cacat Kristal
41/41
.ambar Cacat /%lume& berupa r%na& elembun as dan retak mikr%!