Diagram fase Sebuah diagram fase di kimia fisik, teknik, mineralogi, dan ilmu material adalah jenis chart digunakan untuk menunjukkan kondisi di mana tahap termodinamika berbeda dapat terjadi pada kesetimbangan. Dalam matematika dan fisika, "diagram fase" digunakan dengan arti yang berbeda: sinonim untuk ruang fase. Komponen umum diagram fase adalah garis batas keseimbangan atau fase, yang merujuk pada pada garis garis bahwa bahwa kondisi kondisi tanda di mana mana bebera beberapa pa tahap tahap dapat dapat hidup hidup berdam berdampin pingan gan pada kesetimbangan. Tahap transisi terjadi di sepanjang garis kesetimbangan. Triple poin poin pada diagram fase di mana garis berpotongan keseimbangan. Triple poin tanda kondisi di mana tiga fase berbeda dapat bergandengan. Sebagai contoh, diagram fasa air memiliki titik tripel sesuai dengan suhu tunggal dan tekanan di mana air padat, cair, dan gas dapat
hidup
berdampingan
dalam
sebuah
keseimbangan
yang
stabil.
Solidu Soliduss adalah adalah temper temperatu aturr di bawah bawah ini yang yang substa substansi nsi yang yang stabil stabil dalam dalam keadaan keadaan padat. padat. Likuidus adalah suhu di atas yang substansi yang stabil dalam keadaan cair. Mungkin ada kesenjangan antara solidus dan likuidus;. dalam celah, substansi terdiri dari campuran kristal dan cairan (seperti "bubur").
Diagram Fase 2d
Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal yang sederhana, seperti air. Sumbu sesuai dengan tekanan dan suhu. Diagram menunjukkan fasa, dalam ruang tekanan-suhu, garis-garis batas keseimbangan atau fase antara tiga fase padat, gas, dan cair.
Sebuah diagram fase khas. Garis putus-putus memberikan perilaku anomali air. Garis hijau menandai titik beku dan garis biru titik didih, menunjukkan bagaimana mereka bervariasi dengan tekanan. Kurva pada diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas (dan sifat turunan lainnya) lainnya) menjadi non-analitis: non-analitis: turunannya turunannya berkenaan berkenaan dengan (suhu dan tekanan tekanan dalam contoh ini) koordinat perubahan terputus-putus (tiba-tiba). Misalnya, kapasitas panas dari wadah dengan es akan berubah tiba-tiba sebagai wadah dipanaskan melewati titik lebur. Ruang terbuka , di mana energi bebas adalah analitik, sesuai dengan daerah fase tunggal. Daerah satu fasa dipisahkan oleh garis non-analitis, di mana transisi fase terjadi, yang disebut batas fase. Dalam diagram di sebelah kiri, batas fasa antara cair dan gas tidak berlanjut tanpa batas. Sebaliknya Sebaliknya,, berakhir berakhir pada sebuah titik titik pada diagram fase yang disebut titik kritis. Ini mencerminkan fakta bahwa, pada suhu dan tekanan sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan, [2] dalam apa yang dikenal sebagai fluida superkritis. superkritis. Pada air, titik titik kritis kritis terjadi pada sekitar Tc = 647,096 K (1,164.773 ° R), pc = 22,064 MPa (3,200.1 psi) dan ρc = 356 kg / m³. Keberadaan titik cair-gas kritis mengungkapkan ambiguitas sedikit pelabelan daerah fase tunggal. Ketika terjadi dari cairan ke fase gas, satu biasanya menyeberangi batas fase, namun adalah mungkin untuk memilih jalan yang tidak pernah melintasi batas dengan pergi ke kanan titik kritis. Dengan demikian, fase cair dan gas dapat berbaur terus menerus ke satu sama lain. Batas fase padat-cair hanya dapat diakhiri deng an titik kritis jika fase padat dan cair memiliki grup simetri yang sama.
Sebuah diagram fase khas. Garis putus-putus memberikan perilaku anomali air. Garis hijau menandai titik beku dan garis biru titik didih, menunjukkan bagaimana mereka bervariasi dengan tekanan. Kurva pada diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas (dan sifat turunan lainnya) lainnya) menjadi non-analitis: non-analitis: turunannya turunannya berkenaan berkenaan dengan (suhu dan tekanan tekanan dalam contoh ini) koordinat perubahan terputus-putus (tiba-tiba). Misalnya, kapasitas panas dari wadah dengan es akan berubah tiba-tiba sebagai wadah dipanaskan melewati titik lebur. Ruang terbuka , di mana energi bebas adalah analitik, sesuai dengan daerah fase tunggal. Daerah satu fasa dipisahkan oleh garis non-analitis, di mana transisi fase terjadi, yang disebut batas fase. Dalam diagram di sebelah kiri, batas fasa antara cair dan gas tidak berlanjut tanpa batas. Sebaliknya Sebaliknya,, berakhir berakhir pada sebuah titik titik pada diagram fase yang disebut titik kritis. Ini mencerminkan fakta bahwa, pada suhu dan tekanan sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan, [2] dalam apa yang dikenal sebagai fluida superkritis. superkritis. Pada air, titik titik kritis kritis terjadi pada sekitar Tc = 647,096 K (1,164.773 ° R), pc = 22,064 MPa (3,200.1 psi) dan ρc = 356 kg / m³. Keberadaan titik cair-gas kritis mengungkapkan ambiguitas sedikit pelabelan daerah fase tunggal. Ketika terjadi dari cairan ke fase gas, satu biasanya menyeberangi batas fase, namun adalah mungkin untuk memilih jalan yang tidak pernah melintasi batas dengan pergi ke kanan titik kritis. Dengan demikian, fase cair dan gas dapat berbaur terus menerus ke satu sama lain. Batas fase padat-cair hanya dapat diakhiri deng an titik kritis jika fase padat dan cair memiliki grup simetri yang sama.
Batas fase padat-cair dalam diagram fase zat yang paling memiliki kemiringan positif, semakin semakin besar tekanan pada zat tertentu, tertentu, semakin dekat bersama-sama bersama-sama molekul-mol molekul-molekul ekul zat dibawa ke satu sama lain, yang meningkatkan efek dari kekuatan antarmolekul substansi itu. Dengan demikian, substansi memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk molekul untuk memiliki energi yang cukup untuk keluar pola tetap dari fase padat dan memasuki fase cair. Konsep serupa juga berlaku untuk perubahan fase cair-gas air, karena sifat tertentu, tertentu, adalah salah satu dari beberapa pengecualian aturan.
Sifat termodinamik
Selain hanya suhu atau tekanan, sifat termodinamika lainnya dapat digambarkan dalam diagram fase. Contoh sifat termodinam termodinamika ika tersebut tersebut termasuk termasuk volume spesifik, spesifik, entalpi entalpi spesifik, spesifik, atau entropi entropi spesifik. spesifik. Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Suhu vs entropi spesifik spesifik (T vs s) untuk air / uap atau untuk refrigeran yang biasanya digunakan untuk menggambarkan siklus termodinamika seperti siklus Carnot, siklus Rankine, atau siklus refrigerasi kompresi uap. Dalam grafik dua dimensi, dua dari kuantitas termodinamika dapat ditampilkan pada sumbu horisontal dan vertikal. Kuantitas thermodymic tambahan mungkin masing-masing digambarkan secara bertahap sebagai rangkaian garis - melengkung, lurus, atau kombinasi dari melengkung dan lurus. Masing-masing baris iso-merupakan jumlah termodinamika pada nilai konstan tertentu.
Suhu vs spesifik diagram fasa entropi untuk air / uap. Di daerah bawah kubah merah, air cair dan hidup berdampingan uap dalam keseimbangan. Titik kritis adalah di puncak kubah. Air cair di sebelah kiri kubah. Uap di sebelah sebelah kanan kubah. Garis biru / Curves adalah adalah isobars isobars menunjukkan tekanan konstan. Garis Ga ris hijau / Curves adalah isochors menunjukkan volume spesifik konstan. Kurva merah menunjukkan k ualitas konstan
3D. DIAGRAM FASA
p-V-T 3D diagram untuk [yang] ditetapkan;perbaiki jumlah material murni adalah mungkin untuk memimpikan three-dimensional ( 3D) grafik [yang] mempertunjukkan tiga quantities.[5][6][7 thermodynamic] Sebagai contoh untuk komponen tunggal, suatu 3D [yang] Cartesian Koordinir jenis grafik dapat menunjukkan temperatur ( T) pada [atas] satu poros, tekanan ( P) pada [atas] suatu poros detik/second, dan volume jenis ( v) pada [atas] sepertiga. 3D seperti itu Grafik kadang-kadang [disebut/dipanggil] suatu P-V-T Diagram. Kondisi keseimbangan akan dinyatakan sebagai suatu 3D permukaan lengkung dengan area untuk [yang] padat, cairan, dan tahap uap air dan area [di mana/jika] padat dan cairan, padat dan uap air, atau cairan dan uap air hidup pada waktu sama keseimbangan. Satu baris pada [atas] permukaan [memanggil/hubungi] suatu garis rangkap tiga adalah [di mana/jika] padat, cairan dan uap air semua bisa hidup pada waktu sama keseimbangan.
Titik-Kritis tinggal suatu titik pada [atas] permukaan genap pada [atas] suatu 3D bagan fase. Suatu proyeksi siku-siku 3D P-v-T Grafik yang mempertunjukkan tekanan dan temperatur
[sebagai/ketika] kampak horisontal dan yang vertikal [yang] secara efektif roboh 3D [itu] merencanakan ke dalam suatu 2D pressure-temperature diagram. Ketika ini adalah yang dilaksanakan, solid-vapor, solid-liquid, dan liquid-vapor permukaan roboh ke dalam tiga bersesuaian garis melengkung yang bertemu di titik yang rangkap tiga, yang mana [adalah] dirobohkan proyeksi siku-siku garis yang rangkap tiga [itu]. Diagram Fase Binary.
Jenis jauh lebih kompleks lainnya dari diagram fasa dapat dibangun, terutama ketika lebih dari satu komponen murni hadir. Dalam konsentrasi kasus menjadi variabel penting. Diagram fase dengan lebih dari dua dimensi dapat dibangun yang menunjukkan pengaruh lebih dari dua variabel pada fase suatu zat. Diagram Fase dapat menggunakan variabel lain di samping atau di tempat suhu, tekanan dan komposisi, misalnya kekuatan medan listrik atau magnet diterapkan dan mereka juga dapat melibatkan bahan yang mengambil lebih dari hanya tiga negara bagian dari materi.
Besi-besi karbida (Fe-Fe3C) diagram fase. Persentase ini karbon dan suhu menentukan fase paduan besi dan karbon sehingga karakteristik fisik dan sifat mekanik.
Persentase karbon menentukan jenis paduan besi: besi, baja atau besi tuang
Suatu bagan fase untuk suatu sistem biner mempertunjukkan suatu titik eutektik. Salah satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap konsentrasi relatif dari dua zat dalam campuran biner disebut diagram fasa biner, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan. Campuran tersebut dapat berupa larutan padat, eutektik atau peritektik, antara lain. Kedua jenis campuran menghasilkan grafik sangat berbeda. Tipe lain dari diagram fasa biner adalah diagram titik didih untuk campuran dari dua komponen, i. e. senyawa kimia. Selama dua komponen volatil tertentu pada tekanan tertentu seperti tekanan atmosfer, sebuah menunjukkan diagram titik didih apa uap (gas) komposisi berada dalam keseimbangan dengan komposisi cairan yang diberikan tergantung pada suhu. Dalam diagram titik didih khas biner, suhu diplot pada sumbu vertikal dan komposisi campuran pada sumbu horisontal.
Titik Didih Diagram.
Sebuah diagram contoh sederhana dengan komponen hipotesis 1 dan 2 dalam campuran non-azeotropik ditampilkan di sebelah kanan. Fakta bahwa ada dua garis melengkung yang terpisah bergabung dengan titik didih komponen murni berarti bahwa komposisi uap biasanya tidak sama dengan komposisi cair uap berada dalam kesetimbangan dengan. Lihat Keseimbangan Uap-Cair untuk diskusi yang lebih lengkap. Selain tipe yang disebutkan di atas diagram fase, ada ribuan kemungkinan kombinasi lainnya. Beberapa fitur utama termasuk diagram fase poin kongruen, di mana fasa padat langsung berubah menjadi cairan. Ada juga peritectoid, suatu titik di mana dua fase padat bergabung menjadi satu fase padat selama pendinginan. Kebalikan dari ini, ketika satu fase padat berubah menjadi dua tahap padat selama pemanasan, disebut eutektoid tersebut. Diagram fase yang kompleks penting teknologi besar adalah bahwa sistem besi-karbon kurang dari 7% karbon (lihat baja).
Sumbu-x seperti diagram merupakan variabel konsentrasi campuran. Sebagai campuran biasanya jauh dari encer dan densitas sebagai fungsi temperatur biasanya tidak diketahui, ukuran konsentrasi disukai adalah fraksi mol. Ukuran volume based seperti molaritas akan unadvisable.
Diagram Fase Crystal.
Polimorfik dan zat polyamorphic memiliki beberapa kristal atau fase amorf, yang dapat digambarkan dengan cara yang sama untuk padat, cair, dan fase gas.
Log-Lin Pressure-temperature Bagan fase air. Angka Roma menandai (adanya) berbagai tahap es.
Pressure-Temperature Bagan fase air. Angka Roma menandai (adanya) berbagai tahap es [sebagai/ketika] diuraikan pada Ice#Phases Diagram Mesofasa .
Beberapa bahan organik melalui negara perantara antara padat dan cair; negara-negara ini disebut mesophases. Perhatian telah diarahkan untuk mesophases karena mereka memungkinkan perangkat layar dan telah menjadi komersial penting melalui teknologi yang disebut kristal cair. Tahap diagram digunakan untuk menggambarkan terjadinya mesophases. Phase diagram
A phase diagram in physical chemistry, mineralogy, and materials science is a type of graph used to show the equilibrium conditions between the thermodynamically-distinct phases. In mathematics and physics, a phase diagram also has an alternative meaning, as a synonym for a phase space. States of a pure body
phase diagram for water in French ; see also is:
Ice phase diagram in French; read the warning in the description page
Binary or ternary phase diagram
water+salt mix in French
iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) in French
iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) in English
iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) using international symbols
Ideal case of binary phase diagram: unique solid solution
typical evaporation diagram in lense-shape (german)
International version of iron-carbon phase diagram
Aluminium-Copper phase diagram
Phase diagram of tetrahydrofurane (THF) with water
Phase diagrams of tetrahydrofurane (THF) with methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol
Phase diagram of hydrogen chloride with water (hydrochloric acid)
Phase diagram of hydrogen chloride with water (hydrochloric acid) Evolution of parameters during transformations
temperature vs. time during solidification, passive cooling
system to measure the volume changes vs. pressure and temperature
( P , V , T ) phase diagram
( P , V , T ) phase diagram and (V , P ) Clapeyron isothermal diagram
( P , V , T ) phase diagram and (V , T ) states diagram
( P , V , T ) phase diagram and (V , T ) isobaric diagram
Unsorted
Tipe-tipe diagaram fase Diagram fase 2D
Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, seperti air . Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur . Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fase padat, cair , dan gas.
Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air. Garis berwarna hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih yang berubah-ubah sesuai dengan tekanan. Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas bersifat nonanalitis. Fase-fase dipisahkan dengan sebuah garis non-analisitas, di mana transisi fase terjadi, dan disebut sebagai sempadan fase.
Pada diagaram sebelah kiri, sempadan fase antara cair dan gas tidak berlanjut sampai tak terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram fase yang disebut sebagai titik kritis. Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan[1], yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647 K dan 22,064 MPa (3.200,1 psi).
Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di atas. Ketika dari cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah sempadan fase, namun adalah mungkin untuk memilih lajur yang tidak melewati sempadan dengan berjalan menuju fase superkritis. Oleh karena itu, fase cair dan gas dapat dicampur terus menerus. Sempadan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memiliki gradien yang positif. Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi daripada fase cair, sehingga peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh. Pada beberapa bagian diagram fase air, sempadan fase padat-cair air memiliki gradien yang negatif, menunjukkan bahwa es mempunyai densitas yang lebih kecil daripada air. Sifat-sifat termodinamika lainnya
Selain temperatur dan tekanan, sifat-sifat termodinamika lainnya juga dapat digambarkan pada diagram fase. Contohnya meliputi volume jenis, entalpi jenis, atau entropi jenis. Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Temperatur vs. Entropi jenis (T vs. s) untuk air/uap atau untuk refrigeran biasanya digunakan untuk mengilustrasikan siklus termodinamika seperti siklus Carnot dan siklus Rankine.
Pada grafik dua dimensi, dua kuantitas termodinamika dapat ditunjukkan pada sumbu horizontal dan vertikal. Kuantitas termodinamika lainnya dapat diilustrasikan dengan bertumpuk sebagai sebuah deret garis atau kurva. Garis-garis ini mewakili kuantitas termodinamika pada nilai konstan tertentu.
Diagram fase temperatur vs. entropi jenis untuk air/uap. Pada area di bawah kubah, air dan uap berada dalam keadaan kesetimbangan. Titik kritisnya ada di atas kubah. Garis/kurva biru adalah isobar yang menunjukkan tekanan konstan. Garis/kurva hijau adalah isokor yang menunjukkan volume jenis konstan. Garis merah menunjukkan kualitas konstan.
Diagram fase 3D
Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v). Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan ditungjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, di mana zat padat, cair, dan gas dapat berada dalam kesetimbangan. Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D. Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur 2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dan cair-uap akan menjadi tiga kurva garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel. Kesetimbangan fasa dan diagram fasa
Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan cairan dan padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas keadaan kritis zat, akan lebih tepat menangani tiga wujud zat secara simultan, bukan membahas dua dari tiga wujud zat.
Gambar 7.5 Diagram fasa. Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel, Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis. Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem. Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni, F=C+2-P … (7.1)
Jadi, dalam titik tertentu di diagram fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 – yakni suhu dan tekanan; bila dua fasa dalam kesetimbangan-sebagaimana ditunjukkan dengan garis yang membatasi daerah dua fasa hanya ada satu derajat kebebasan-bisa suhu atau tekanan. Pada ttik tripel ketika terdapat tiga fasa tidak ada derajat kebebasan lagi.
Dari diagram fasa, Anda dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih lanjut, Anda dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif pada perbatasan padatan-cairan memiliki mplikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian kanan diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal ini berarti air memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan semua kita telah hafal dengan fakta bahwa s mengapung di air. Sebaliknya, air pada tekanan 0,0060 atm berada sebagai cairan pada suhu rendah, sementara pada suhu 0,0098 °C, tiga wujud air akan ada bersama. Titik ini disebut titik tripel air. Tidak ada titik lain di mana tiga wujud air ada bersama. Selain itu, titik kritis (untuk air, 218 atm, 374°C), yang telah Anda pelajari, juga ditunjukkan dalam diagram fasa. Bila cairan berubah menjadi fasa gas pada titik kritis, muncul keadaan antara (intermediate state), yakni keadaan antara cair dan gas. Dalam diagram fasa keadaan di atas titik kritis tidak didefinisikan.
Komponen : adalah logam murni atau senyawa yang menyusun suatu logam paduan. Contoh : Cu - Zn (perunggu) komponennya adalah Cu dan Zn Solid solution (larutan padat) : terdiri dari beberapa atom, minimal dua atom yang berbeda, atom terlarut menempati posisi substitusi interstisi pada kisi pelarut dan struktur kristal mengikuti struktur kristal pelarut. Batas kelarutan (solubility limit). Suatu logam paduan akan mempunyai maksimum konsentrasi dari atom terlarut yang akan larut pada pelarut. Jika atom terlarut konsentrasinya melampaui batas kelarutan maka sebagian atom tersebut tidak akan terlarut lagi. Untuk menggambarkan keadaan ini bisa dilihat contoh larutan air gula. Jika gula yang dicampur terlalu banyak, maka gula tersebut tidak akan larut lagi (lihat grafik 9.1).
Fase: Fase didefinisikan sebagai sistem yang homogen yang mempunyai sifat kimia dan sifat fisika yang seragam/uniform. Satu fase : contohnya logam murni, padatan, cairan. Lebih 1 fase : contohnya larutan air-gula dengan gula (larutan air-gula yang melampaui batas kelarutan). Sistem fase tunggal ® homogen Sistem 2 atau lebih fase ® campuran atau sistem heterogen.
Struktur mikro : Sifat-sifat fisik suatu bahan seperti sifat mekanik tergantung dari struktur mikro. Struktur mikro diketahui dengan observasi mikroskopik menggunakan mikroskop optik atau mikroskop elektron. Pada logam paduan, penggolongan struktur mikro berdasarkan berapa jumlah fase, proporsinya dan bagaimana susunannya didalam bahan. Struktur mikro bergantung kepada jumlah elemen paduan, konsentrasinya dan perlakuan panasnya (temperatur, lamanya pemanasan, laju pendinginan). Kesetimbangan fase Kesetimbangan : jika sebuah sistem mempunyai energi bebas minimum pada temperatur, tekanan dan komposisi tertentu ® tidak terjadi perubahan kondisi Makin tinggi energi bebas ® gerak atom pada bahan makin acak dan tidak teratur. Secara makro : sifat-sifat sistem tidak berubah terhadap waktu ® stabil Kesetimbangan fase : adalah kesetimbangan pada sistem yang terdiri lebih dari 1 fase. Masing-masing fase tidak mengalami perubahan.
DIAGRAM KESETIMBANGAN FASE.
Banyak informasi tentang pengontrolan struktur mikro pada paduan logam tertentu lebih memudahkan jika digambar dalam bentuk diagram yaitu diagram fase atau diagram kesetimbangan. Banyak perubahan struktur mikro terjadi pada saat transformasi fase yaitu perubahan yang terjadi diantara dua fase atau lebih karena temperatur berubah. Gejalanya bisa berupa transisi dari satu fase ke fase lain atau terbentuk fase baru atau hilangnya sebuah fase. Diagram kesetimbangan fase menggambarkan hubungan antara temperatur dan komposisi dan kuantitas fase-fase pada kesetimbangan. Paduan biner : (binary alloy) adalah paduan yang terdiri dari dua komponen (contoh : Cu – Ni) Diagram fase paduan biner Cu – Ni bisa dilihat pada gambar 9.2. Sumbu y : temperatur Sumbu x : komposisi paduan (dalam % berat – bawah, dalam % atom – atas).
3 daerah pada kurva : - a (fase a) ® struktur fcc - L (fase cair) - a + L (fase a + cair). Fase a adalah solid solution Ni – Cu ® substitusi Solid solution ni – cu : - Ni dan Cu sama – sama mempunyai struktur FCC. - jari –jari atom yang hampir sama. - elektro-negatif yang hampir sama. - valensi yang sama. · Garis liquidus : garis antara l dan a + L. · Garis solidus : garis antara a dan a + L.
Pada sistem biner, jika diketahui komposisi dan temperatur kesetimbangan, 3 informasi yang diperoleh : 1. Fase paduan 2. Komposisi fase 3. Persen atau fraksi fase.
Mencari komposisi fase pada daerah 2 fase :
- titik B pada gb. 9.2 : ( 35 wt%Ni – 65 wt%Cu pada 1250 0c) 1. Tarik garis horisontal melalui B (“tie line”) 2. Tandai perpotongan garis dengan kurva di kedua garis 3. Tarik garis tegak lurus pada perpotongan kurva terhadap sumbu x, komposisi paduan bisa didapat. · Perpotongan dengan garis liquidus Cl : 32 wt%Ni – 68 wt%Cu · Perpotongan dengan garis solidus Ca : 43 wt%Ni – 57 wt%Cu.
Mencari persen atau fraksi fase
· Pada daerah 1 fase : titik A pada gb. 9.2b ® 100 % a. · Pada daerah 2 fase : titik B pada gb 9.2b : Digunakan garis horisontal (tie line) dan prosedur lever rule (hukum tuas). Prosedurnya hukum tuas sbb: 1. Tarik garis horisontal pada temperatur yang diketahui (titik b) (garis tie line). 2. Diperoleh komposisi alloi keseluruhan, Co. 3. Fraksi sebuah fase dihitung dengan mengambil panjang dari komposisi alloi keseluruhan, Co kebatas fase yang lainnya dan dibagi dengan panjang total tie line (pjg Cl - Ca). 4. Fraksi fase yang lain dilakukan dengan cara yang sama. 5. Jika di inginkan dalam persen, fraksi dikali 100. Jika komposisi dalam % berat, maka fraksi adalah fraksi massa (berat). WL = S . WL = C a - Co R + S C a - CL WL
= fraksi berat fase l
C a
= komposisi fase a
CL
= komposisi fase l
Co
= komposisi keseluruhan
PERKEMBANGAN STRUKTUR MIKRO
Pada gambar 9.3 diperlihatkan diagram fase Cu – Ni, jika pendinginan terjadi sangat lambat dari fase L ke fase a untuk bahan 35 wt% Ni – 65 wt% Cu dari temperatur 1300 0C maka terjadi :
TITIK a = fase L : 35 Wt% Ni. Fase a : b = Fase L : 35 Wt% Ni. Fase a : 49 Wt% Ni. c = Fase L : 30 Wt% Ni. Fase a : 43 Wt% Ni.
d = Fase L : 23 Wt% Ni. Fase a : 35 Wt% Ni. e = Fase L : 35 Wt% Ni. Jika pendinginan terjadi lebih cepat maka terjadi segregasi yaitu distribusi yang tidak merata yang terjadi di dalam butir. Pada pusat butir yang pertama mambeku akan kaya oleh bahan yang mempunyai titik leleh tinggi, bahan yang mempunyai titik leleh rendah akan naik manjauhi pusat butir. Jadi terjadi gradient konsentrasi pada butir (gb. 9.4). Fenomena ini disebut “ cored structure”.
Kelemahan “cored structure” : - jika dipadatkan, akan cepat meleleh. - mengurangi kekuatan mekanik pada temperatur tinggi.
Komposisi bahan akan mempengaruhi kekuatan tarik dan keuletan bahan tersebut (gb. 9.5).
SISTEM EUTECTIC BINER :
Reaksi eutectic : phase liquid berubah menjadi dua fase padat pada proses pendinginan. L (CE) a (CaE) + b (CbE). Diagram fase untuk reaksi eutectic adalah paduan Cu – Ag. (gb. 9.6). Pada diagram fase Cu – Ag terdapat tiga daerah 2 fase yaitu : a + L, b + L, a + b a adalah fase kaya Cu. b adalah fase kaya Ag. Titik E : titik eutectic.
PERKEMBANGAN STRUKTUR MIKRO PADA PADUAN EUTECTIC.
Perubahan mikro struktur untuk bahan Pb – Sn bisa dilihat pada gb. 9.9, 9.10, 9.11. Pada gambar 9.9 adalah terbentuknya fase tunggal a pada pendinginan dari temperatur 350 0C, 2 wt% Sn s/d 20 0C. Pada gambar 9.10 adalah terbentuknya fase a + b pada proses pendinginan pada titik eutektoid.
KATA PENGANTAR
Puji syukur yang dalam saya sampaikan ke hadirat Allah Swt, karena berkat kemurahanNya makalah ini dapat saya selesaikan sesuai yang diharapkan.Dalam makalah ini Terdapat pembahasan tentang“diagram fase”, suatu pembahasan materi dalam mata kuliah ilmu logam. Makalah ini dibuat untuk menyelsaikan tugas kuliah sangat diperlukan dalam suatu harapan mendapatkan pemahaman dan manfaat dari mata kuliah ilmu logam. Dalam proses pendalaman materi diagram fase ini, tentunya kami mendapatkan banyak manfaat dan pemahaman. Demikian makalah ini saya buat semoga bermanfaat bagi saya dan orang banyak,
Mataram , 25 juli 2011 Penyusun’
Rian Utama F1C 110 0034
Kesimpulan.
Dari pembahasan diatas saya dapat menarik kesimpulan : Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem. Dari diagram fasa,Kita dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih lanjut, kita dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif pada perbatasan padatan-cairan memiliki implikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian kanan diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal ini berarti air memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan semua kita telah hafal dengan fakta bahwa s mengapung di air. Komponen : adalah logam murni atau senyawa yang menyusun suatu logam paduan. Contoh : Cu - Zn (perunggu) komponennya adalah Cu dan Zn Solid solution (larutan padat) : terdiri dari beberapa atom, minimal dua atom yang berbeda, atom terlarut menempati posisi substitusi interstisi pada kisi pelarut dan struktur kristal mengikuti struktur kristal pelarut. Batas kelarutan (solubility limit). Suatu logam paduan akan mempunyai maksimum konsentrasi dari atom terlarut yang akan larut pada pelarut.Jika atom terlarut konsentrasinya melampaui batas kelarutan maka sebagianatom tersebut tidak akan terlarut lagi. Untuk menggambarkan keadaan ini bisa dilihat contoh larutan air gula.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sampai saat ini sebagian besar material rekayasa terdiri dari campuran fasafasa,misalnya : Baja, solder, semen portland, batu gerinda, cat, dan fiber glass. Campurandari dua atau lebih fasa dalam satu material memungkinkan terjadinya interaksi antara fasa.D i a g r a m f a s e s a n g a t m e m b a n t u d a l a m m e n g a t u r d a n me rin gk as ek sp eri men ta l, da ta pengamatan serta dapat digunakan untuk mem bu at pre dik si ten tan g pro ses -pr ose s yan gmelibatkan reaksi kimia antara fase. Kekuatan listrik atau medan magnet dapat diterapkanseb ag ai pe ng ga nti suhu , tekanan, dan komposisi lainnya. Untuk memberikan informasitentang struktur dan fasa-fasa kesetimbangan khususnya pada dua komponen unsur a ta ut e m p e r a t u r , m a k a d a p a t d i g u n a k a n s a t u j e n i s p l o t d i a g r a m f a s e te mpe ra tu r te rha da pkonsentrasi relatif dari dua zat dalam biner campuranyang disebut diagram fase biner. Oleh karena itu, disusunlah makalah tentang diagram fasa dengan spesifikasi diagram fasabiner ini agar dapat mempermudah pembacaan fasa kesetimbangan paduan dua komponenunsur. 1.2 Tujuan Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut : 1.Mengetahui gambaran umum dan spesifikasi diagram fasa khususnya diag ram fasa biner. 2.Memahami pembacaan diagram fasa biner.3. Memahami contoh soal yang berhubungan dengan diagram fasa biner.
1.3 Permasalahan Permasalahan yang dihadapi adalah sebagai berikut :1. Ba ga iman ak ah ga mb aran umum dan spesifikasi diagr am fasa khus usnya diagram fasabiner? 2.Bagaimana cara membaca diagram fasa biner? 3.B a g a i m a n a c a r a m e m a h a m i c o n t o h s o a l y a n g b e r h u b u n g a n d e n g a n di ag ra m fa sa biner? 1.4 Sistematika Penulisan Makalah ini disusun meliputi Bab I terdiri dari latar belakang, tujuan, permasalahan,d a n s i s t e m a t i k a p e n u l i s a n . B a b I I t e r d i r i d a r i d a s a r t e o r i . B a b I I I t e r d i r i d a r i pembahasan dan contoh soal. Bab IV terdiri dari kesimpulan dan saran.
