Diagram Fasa
Diagram fasa Di agr am f as a adal ah mer upakan di agr am ke se t i mbangan ant ar a t emp mper at urdengan komp mposi si( dibawa wah t ekanan 1 at m) .Cont ohnya di agr am f asaPb–Sn se per t igamb mbardi bawah i ni:
Misalkan komposisi Alloy yang dipelajari 40% weight Sn dan 60% weight Pb (temperatur ~ !00"# $ maka yang akan menjadi pertanyaan adalah asa apa yang stabil pada temperatur !00" & Sebagai jawaban tentunya asa stabil pada temperatur !00" untuk diagram asa Pb'Sn tersebut adalah asa (a b# dimana dalam keadaan)kondisi solid (padatan#* Pertanyaan selanjutnya adalah + ,entukan komposisi asa tersebut - (asa a dan asa b# * Sebagai solusi + .omposisi masing'masing asa adalah + /asa a terdiri dari !% weight Sn dan !1% weight Pb* /asa b terdiri dari 22% weight Sn dan % weight Pb* Perlu diingat bahwa berdasarkan permasalahan awalnya material terdiri dari asa a dan asa b dengan komposisi material 40% Sn$ 60% Pb* Andaikan diberikan data bahwa + 3ensitas asa a $1 gr)m5 dan densitas asa b $5 gr)m5* 7erapakah raksi 8olume asa a dan b ditemperatur !00" tersebut &
( 3engan kata lain + berapa S a dan berapa S b & # 9awab + 9ika + r a $1gr)m5 r b $5 gr)m5* Maka pada , !00" dimana 9a dan 9b adalah raksi 8olume asa a dan asa b* 9a dan 9b dihitung berdasarkan :;<;= > =?:; $ yaitu +
@a
: * 00% 22 > 40 * 00% 5%* : :1 22 > ! @b
J a =
:1 * 00% 40 > ! * 00% 1% : :1 22 > !
J a
dan
J b =
J a + J b
dimana
J b J a + J b
J a dan J b
adalah masing-masing volume fasa a dan fasa b.
Sehingga untuk setiap 40% Sn dan 60% Pb (% weight# pada temperatur !00" maka dalam paduan tersebut akan terdiri dari + 00% 5 gr (asa a# @a 5 gr dimana r a $1* 1 gr (asa b# @b 12 gr dimana r b $5*
Maka +
9a @a r a
perlu diingat bahwa r
@ <
9a @a 5 gr 6$B1 m5 ~ 6$B1 * r a $1 gr)m5 dan 9b @b r b
1 gr $5 gr)m5
~ 5$62
3imana + 9a
9a 6$B1 * 00% 64% 0$64 9a 9b 6$B1 5$62
9b 9b * 5$62 * * 00% 56% 0$56 9a 9b 6$B1 5$62 '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ,otal 00%
System Fe – C Diagram fasa dari system Fe – C tentunya mempunyai komposisi atau kandungan karbon sampai dengan 100%. Dalam system Fe – C ini, diagram fasa dari system yang terpenting (terutama) adalah diagram fasa dari Fe – Fe C. !ystem Fe – Fe C mengandung arti Fe"# C$# (dalam % atom C –nya). erdasarkan hal ini, maka diagram fasa Fe – Fe C adalah e&ui'alen atau sebanding dengan diagram fasa Fe – C sampai batas komposisi karbon ,"% ( t % ). *naloginya + Fe3 C
~
Fe75 C25
(% atom)
Jika Berat Atom Fe = 56,5 dan Berat Atom C
= 12
Maka % Wt di hi t ungsbb: Fe = 56, 5 x 75% = 4237, 5 C
= 12
x 25% = 300 .
T oat alWtFe+C = 4537, 5
% WtC =
300 x 100% 4537, 5%
dan % WtFe= 93, 3% ( Wt%)
= 6, 7% ( Wei ght%)
Sehingga karena sebab inilah mengapa dapat kita katakan bahwa diagram fasa Fe – Fe 3 C adalah diagram fasa Fe – C sampai batas komposisi Carbon ~ !7% ("eight)# $engan perkataan lain Fe3 C Fe&3!3 C!7 (% "eight)# S'stem Fe – Fe3 C tersebt dapat diilstrasikan sebagaimana pada gambar diatas# ada s'stem Fe – C ntk komposisi C krang dari *!77% maka sen'awa allo' besi tersebt biasa dikenal sebagai +'poete,toid Steel## Sebaliknya! ntk s'stem Fe – C dengan komposisi C
lebih besar dari *!77% biasa dikenal sebagai sebagai +'perete,toid steel # Sedangkan ntk s'stem Fe – C dengan komposisi C diantara *!77% sampai *!-% biasa dikenal sebagai sebagai .te,toid steel #
/erlihat pada gambar tersebt diatas bahwa 0 ada titik di bawah titik ete,toid allo' memiliki fasa1fasa seperti Ferrite! Fe3 C dan earlite# earlite it sendiri terdiri dari fasa Ferrite dan fasa Fe3 C dengan morfologi lamelar (selang1 seling)# leh karenan'a pada titik tersebt hars dibedakan antara fasa ferrite yang terbentuk setelah fasa perlit dengan fasa ferrite yang terbentuk setelah melampaui titik eutectoid. ada komposisi +'poete,toid llo'! misalkan C *4 terletak di sat titik a ( 'ait daerah 2 fasa ) maka allo' akan memiliki fasa ferrite dan fasa pearlite # Fasa ferrite sebelum titik eutectoid disebut ferrite proeutectoid, sedangkan fasa ferrite yang ada dalam pearlite disebut ferrite eutectoid. Bilamana akan ditinjau lebih lanjut tentang mikrostrukturnya maka di bawah ini tergambar perubahan struktur mikro sesuai dengan penambahan komposisi (penambahan komposisi carbon)
Ber dasar kan gambari nimakaj el asl ah t el i hatbahwaadaper bedaan antaraα pr oeut ect oi ddengan f asaα yangt er bent uk( ada/hadi r )di dal am pe r l i t ey ai t u α e ut e c t oi d. Per hat i kangambardibawah
Pada komposi siHypoe ut ec t oi d %C< 0, 77% Wt , mi sal kan al l oy Co yang ( t er l i hat pada t i t i k d). Pada t i t i k d y t u di daer ah 2 ( ai f as a) maka al l oy Co t er sebut akan memi l i ki dua f as a yai t u f as aα danf asaγ . Sedangkan pada t i t i k dibawah t i t i k eut ec t oi dnya ( dibawah gar i s e ut e c t o i dnya)al l o y Cot e r s e butakan me mi l i kif as af as a α ,Fe3C dan pear l i t e;di manapear l i t ei t usendi r isebenar nyat er di r idar if asa α dan f asaFe3Cde ng anmo r f o l o giyangse l ang s e l i ng( l ame l ar ) .
Sebagaicont ohst udykasus: Mi sal kan Co t er sebut( t i t i k/g ar i s put usput us Co t e r s e but) memi l i ki komposi si 0, 35% Wt of C) . Ber apakah ( di s t r i bus ibe r atαpr oe ut e c t oi d,α eut ect oi d dan pear l i t edal am 1 kg al l oy komposi si0, 35% C t er se but ? ( Pada t emper at ur sedi ki t di 0 bawah t emper at ur eut ect oi dnya ( 727C) sebagaico nt oh pada T = 0 725C ! )
Dengan kat al ai n,pada t emper at ur se di ki t dibawah t empar at ur eut ect oi dnya, mi sal kan T= 7250C di mana C = 0, 35%Wt .Dengan memper hat i kangambardi at asmakaunt ukal l oyhypoeut ec t oi d: Wtα t ot al=
U +V +X .x 100% U +V+X +T
WtFe 3C
=
T
.x 100%
U +V +X +T
Di mana :
V+X = 6, 7% - 0, 77% = 5, 93% U
= 0, 77% - 0, 35% = 0, 42%
s e bab t i t i k C0 pada C ~ 0, 35% disoal . T = 0, 35% -0, 022% = 0, 328% Ber dasar kanhalt er se butmaka: Σ Wtα t ot al=
5, 93% + 0, 42% .x100% = 95, 0883498% ~
95, 1% 5, 93% +0, 42% +0, 3288%
Σ WtFe 3C
=
0, 328%
x 100%
= 4, 9116501% ~
4, 9% 5, 93% +0, 42% +0, 328%
denganper kat aan l ai n: 00% -Σ Wtα t o t al Σ WtFe 3C = 1
be g i t upul as e bal i kny a
Sekar angki t aakanmel i hat( mel akukant i nj auankhusus)yai t u: Σ Wt Pear l i t e= T
x 100% =
0, 328%
x100%
=
43, 85% U+T
0,42% + 0,328%
oeut ec t oi d = U x100% = Σ Wtα Pr
0, 42% . x 100% =
56, 15% U+T
0,42% + 0,328%
Makaart ikese l ur uhannyaadal ah: Dal am 1kgal l oyhypoeut ect oi dt er sebut( C0 ~0, 35%)t er dapat
ot al= 951kg Σ Wt α t
dan Σ WtFe 3C
= 49kg
di manadal am 1kgal l oyt er se butj ugamengandung: 561, 5 gr α pr oeut ect oi d dan438, 5grpear l i t e. Sehi ngg a Σ Wtα e ut e c t o i d=α t ot al- α pr o e ut e c t o i d ut ect oi d=( 951–561, 5) gr Σ Wtα e Σ Wtα e ut e c t o i d = 389, 5g r .
Bi l aki t any at akandi s t r i bus ibe r a tdar i eut e ct oi d,α pr o e ut e c t o i d, α Fe3 C danpear l i t e, maka : αe ut ect oi d
561, 5gr
α pr oeut ect oi d
389, 5
gr Fe3C ( Car bi de) gr
49gr
pear l i t e
Sehi nggaSt r ukt urmi kr onyaadal ah:Fer ri t edanPearl i t e
438, 5
