DEFINISI METALURGI FISIK DAN RUANG

LINGKUPNYA

1. DEFINISI METALURGI

Metalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan

dan perekayasaan mineral dan logam. Dan Teknik Metalurgi adalah bidang ilmu yang

menggunakan prinsip-prinsip keilmuan fisika, matematika dan kimia serta proses

enjiniring untuk menjelaskan secara terperinci dan mendalam fenomena-fenomena

proses pengolahan mineral (termasuk pengolahan batubara), proses ekstraksi logam dan

pembuatan paduan, hubungan perilaku sifat mekanik logam dengan strukturnya,

fenomena-fenomena proses penguatan logam serta fenomena-fenomena kegagalan dan

degradasi logam. Ketiga ilmu dasar sains digunakan dalam mengembangkan tiga sektor

dasar dalam Body Knowledge metalurgi yang meliputi metalurgi mimia, metalurgi fisika

dan enjiniring proses.

Metalurgi didefinisikan sebagai suatu ilmu yang mempelajari karakteristik/sifat/perilaku

logam, ditinjau dari sifat mekanik (kekuatan, keuletan, kekerasan, ketahanan lelah,

dsb.), fisik (konduktivitas panas, listrik, massa jenis, magnetik, optik, dsb), kimia

(ketahanan korosi, dsb) dan teknologi (kemampuan logam untuk dibentuk,

dilas/disambung,dimesin, dicor dan dikeraskan).

Sifat-sifat yang dimiliki oleh suatu logam akan berkaitan satu dengan lainnya. Suatu

komponen yang terbuat dari logam didalam aplikasinya sangat ditentukan dimana

logam tersebut berada sehingga pengetahuan yang meliputi berbagai karakteristik logam

haruslah dimiliki oleh orang yang berkecimpung didalamnya.

Contoh tadi menunjukkan bahwa metalurgi mempunyai peranan yang sangat penting

dalam proses pembuatan suatu komponen

Dapat dilihat bahwa untuk membuat suatu rangka kendaraan/mobil harus

memperhatikan berbagai aspek yaitu :

1. Komposisi kimia logam (logam apa yang akan dipilih, apakah baja atau aluminium

paduan, unsur-unsur apa yang dibutuhkan).

2. Struktur mikro (bagaimana struktur mikro yang ada dikaitkan dengan kekuatan dan

kemampuan logam tersebut akan dibuat, bagaimana mengontrol kekuatannya.

3. Proses pembuatan (pemilihan proses pembuatan yang dikaitkan dengan hasil yang akan

diperoleh).

4. Penampilan/harga (bagaimana rasio kekuatan terhadap massa jenis, bagaimana sifat

mampu bentuknya, berapa ongkos produksinya).

Sejarah ilmu metalurgi diawali dengan teknologi pengolahan hasil

pertambangan. Logam yang paling dini digunakan oleh manusia tampaknya adalah

emas, yang bisa ditemukan secara bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah

digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM

Perak, tembaga, timah dan besi meteor juga dapat ditemukan bebas, dan memungkinkan

pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat dari besi meteor

pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai "belati dari langit. Dengan pengetahuan

untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan memanaskan bebatuan, serta

mengkombinasikan tembaga dan timah untuk mendapatkan logam paduan yang

dinamakan sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada

masa Zaman Perunggu.

Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses

ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal

Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam

keberhasilan orang-orang Filistin.

Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan

peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di

Timur Tengah dan Timur Dekat, Mesir kuno, dan Anatolia (Turki sekarang), Kartago,

Yunani, Romawi kuno, Eropa abad pertengahan, Cina kuno dan pertengahan, India

kuno dan pertengahan, Jepang kuno dan pertengahan, dan sebagainya.

Banyak penerapan, praktek dan perkakas metalurgi mungkin sudah digunakan di Cina

kuno sebelum orang-orang Eropa menguasainya (seperti tanur, besi cor, baja, dan lain-

lain).

Berdasar kedekatan antara metalurgi dengan pertambangan inilah maka pada awalnya

pendidikan metalurgi lahir dari sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan

metalurgi di Colorado School of Mines.

Pendidikan metalurgi

Pada saat ini pendidikan metalurgi sudah sedemkian luas sehingga beberapa perguruan

tinggi mengkhususkan penekanan pada cabang-cabang ilmu metalurgi.

• Cabang pengolahan mineral dan metalurgi ekstraksi biasanya sangat ditekankan pada

pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Pertambangan.

• Cabang metalurgi mekanik biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di

jurusan Teknik Mesin dan Teknik Industri.

• Cabang metalurgi fisik biasanya diajarkan secara merata di berbagai perguruan tinggi

sebagai fundamen dari ilmu logam.

Perkembangan persoalan ilmiah dan teknis saat ini yang memerlukan pemecahan

multidisiplin mengharuskan adanya pertemuan antara berbagai disiplin ilmu yang

berbeda. Dalam hal ini seorang metalurgis (ilmuwan dan pekerja metalurgi) berada di

tengah-tengah pertemuan ilmu-ilmu tersebut. Metalurgi beririsan dengan beberapa

aspek ilmu kimia, teknik kimia, fisika, teknik fisika, teknik mesin, pertambangan,

lingkungan, dll.

Metalurgi Dibagi menjadi 3 divisi :

Metalurgi Ekstraktif

Metalurgi Fisik

Metalurgi Mekanik

2. DEFINISI METALURGI FISIK

Definisinya adalah mempelajari struktur dan sifat fisik lainnya dari logam dan

paduannya. Untuk mengetahui sifat fisik diperlukan peralatan seperti mikroskop optic,

mikroskop electron untuk mempelajari struktur logam dan sinar X untuk mempelajari

struktur kristal dasar. Juga dipelajari sifat magnetic, daya hantar listrik dan panas, susut

muai logam dan tahanan listriknya. Semua penelitian dilakukan dalam keadaan padat.

Sedangkan metalurgi fisik adalah pengetahuan-pengetahuan mengenai fisika

dari logam-logam dan paduan-paduan umpamanya tentang sifat-sifat mekanik

sifat-sifat teknologi serta pengubahan-pengubahan sifat-sifat tersebut yang umumnya

menyangkut segi-segi pengembangan atau development, pada penggunaan dan

pengolahan atau teknologi logam-logam dan paduan-paduan.

Metalurgi sebagai Industri Manufaktur

Industri Metalurgi dari segi kapasitas dan penghasilan uang termasuk industri

besar seperti PT. Krakatau Steel (KS), Ispatindo, Bakri, dsb. Lebih dari 4/5-nya industri

logam membuat besi dan baja dan 1/5-nya adalah non-fero seperti tembaga, aluminium,

timah berikut paduannya dan logam-logam lain.

Kelompok Logam Non Fero Unsur

a. Berat Cu, Ni, Pb, Zn, Sn

b. Ringan Al, Mg, be, Li, Ba, Ca, Sr, Na, K

c. Mulia Au, Ag, Pt, Os, In, Ru, Rh, Pd

d. Minor As, Sb, Bi, Cd, Hg, Co

e. Refractory/keras W, Mo, Ta, Nb, Ti, Zr, V

f. Scattered/terberai Be, In, Ga, Ti, Hf, Re

g. radio aktif Ra, Ac, Th, Pa, U

h. Rare earth/tanah jarang La, Sm, Eu, Sc

i. untuk paduan Cr, Mn

Tabel : Pengelompokan Logam Non Fero

Metalurgi tidak termasuk konstruksi dan perakitan dari produk akhir. Hanya banyak

sekali variasi dari sifat logam yang telah dibuat adalah untuk mencapai kebutuhan yang

diminta para pemakai.

Sering para metalurgis harus membuat dari logam yang sama tapi harus mempunyai

sifat berlainan. Kebutuhan logam yang selalu meningkat adalah logam yang lebih kuat,

ringan, aman, harga murah, keras, dsb. Ini adalah fungsi dari metalurgis yang sangat

penting dalam teknik material. Juga cara memilih logam, cara mengoplahnya, cara uji

adalah termasuk pekerjaan yang sangat besar.

Yang dimaksud metalurgis ialah yang menguasai ilmu mengubah logam hingga

sangat berguna, hingga jadi mempunyai sifat-sifatnya yang baik sesuai kebutuhan.

Juga mempelajari secara mendalam struktur logam dan hubungannya dengan

kekuatan dan sifat lain dari logam. Mampu meramalkan akibat baja kena panas,

mengejut dan laku panas lainnya. 

C.  Contoh-contoh praktis mengenai Metalurgi pada industri Modern

Bagaimana  fungsi  seorang  metalurgis  dapat  dilihat  dari  contoh di bawah ini :

1). Roda gigi pada suatu mesin harus berputar secara terus menerus dengan putaran tinggi

dan mendapat beban yang berat, bila dibuat dari logam yang lunak (perunggu,

kuningan) akan mudah lecet. Sebaliknya bila dibuat dari logam yang keras walaupun

tahan aus sering terjadi pecah karena getas. Untuk mengatasi hal ini maka harus dibuat

dengan logam yang dapat dikeras permukaan supaya bagian dalam tetap ulet hingga

tidak mudah pecah sedang bagian luar keras hingga tidak lekas aus.

2). Selongsong peluru  yang berbentuk botol bila langsung disusun lengkap, maka suatu

saat dapat terjadi retak pada leher selongsongnya. Hal ini akibat pembentukan yang

meninggalkan tegangan sisa yang sangat besar. Retaknya dapat terjadi seketika atau

setelah menunggu beberapa waktu (jam, hari). Untuk mengatasinya ialah dengan

dilakukan annil (salah satu laku panas), maka tegangan sisa akan sangat kurang hingga

tidak menimbulkan retak lagi.

3). Pemotong kertas dipabrik kertas yang bermutu tinggi harus mempunyai kekuatan dan

kekerasan yang tinggi agar mampu memotong kertas yang berlapis-lapis dan sangat

banyak.

D. Terminologi

1.  Unsur

Unsur dalam metalurgi akan selalu disebut-sebut unsur logam (elemen logam) artinya

unsur terbentuk hanya dari satu material. Unsur tidak dapat diubah menjadi unsur lain

(secara biasa). Walaupun unsur itu dicairkan, dibekuakan, dimesin, dipatahkan atau

dengan prosedur mekanik lainnya, maka unsur tetap saja seperti asalnya.

2.  Senyawa

Adalah hasil reaksi dari beberapa unsur yang terikat secara kimia seperti besi fosfida,

krom karbida, dsb. Biasanya senyawa mempunyai minimum dua unsur. Bila telah

menjadi senyawa logam dan berikatan dengan unsur lain, maka akan sukar untuk

diuraikan kembali selanjutnya sifat dari senyawa akan sangat berlainan dengan unsur-

unsur asalnya. Contohnya besi sulfide sangat berbeda dengan sifat besi dan belerang,

demikian juga dengan krom karbida, Alumunium oksida, dan silicon karbida yang

sangat berbeda dengan unsur-unsur awalnya.

3.  Campuran

Yang disebut campuran pada logam adalah logam itu mengandung lebih dari satu unsur

yang bercampur tapi tidak terbentuk senyawa kimia. Beda antara campuran dengan

senyawa logam ialah pada campuran relatif mudah dipisah. Contohnya pada vitamin

yang mengandung besi, dapat digerus dan besi nya dapat ditarik dengan magnet. Juga

pada kuningan yang berbentuk larutan padat yang dicampuri timbal yang akan tampak

terpisah bila kita lihat di bawah mikroskop. Sifat asal dari logamnya akan sangat

tampak pada campuran ini.

     

4.  Larutan Padat

Adalah larutan dari logam yang terdiri dari pelarutnya logam dan yang terlarutnya juga

logam. Contohnya pada uang logam Rp.100,- yang terdiri dari tembaga dan nikel.

Terjadinya larutan padat adalah melalui peleburan/pencairan. Contohnya tembaga kita

cairkan dan nikel juga dicairkan kemudian keduanya dicampurkan dengan perbandingan

sekehendak, maka keduanya akan saling melarutkan. Larutan yang perbandingannya

dapat sembarangan dan saling melarutkan dengan sempurna diberi nama “Larutan padat

tanpa batas”. Ada juga yang larut padat terbatas seperti halnya karbon, tembaga pada

besi akan larut hanya sebagian kecil. Lebih besar dari itu sudah bukan larutan padat lagi

tapi akan membentuk fasa lain.

     

5.  Paduan

Bila dua unsur logam atau lebih dilarutkan secara bersama-sama akan membentuk :

Larutan Padat

Senyawa kimia

Campuran

Sehingga terbentuk logam lain yang sifatnya lebih unggul dan menguntungkan, maka

hasilnya disebut paduan. Pada paduan ada logam induk yang jadi dasarnya yang

kadarnya paling besar sedang yang dibubuhkan adalah logam pemadu. Paduan yang

berbentuk paduan padat selalu terdiri atas logam paduan dan logam pelarutnya yang

disebut logam induk.

6.  Butiran logam dan kristal

bila jumlah atom yang sangat banyak bergabung jadi satu, maka akan membentuk

butiran logam yang dapat kita lihat dengan jelas di bawah mikroskop, butiran ini disebut

juga kristal. Atom-atom dalam kristal akan tersusun dengan siistem yang sangat teratur

dan ada beberapa susunan tertentu.

3. DEFINISI RUANG LINGKUP METALURGI FISIK

Definisi ruang lingkup bidang metalurgi ini sedemikian luas, dimulai dari

pengolahan bahan galian, ekstraksi logam dan pemurniannya, pembentukan dan

perlakuan panas logam, teknologi perancangan dan pengoperasian sistem-sistem

metalurgi hingga fenomena kegagalan struktur logam akibat beban mekanik dan

degradasi logam akibat berinteraksi dengan lingkungannya termasuk pengendaliannya,

serta teknologi daur ulang. Oleh karena itu dalam pengembangannya di bidang

keilmuan metalurgi ini dikembangkan dengan melibatkan topik-topik dasar tersebut

diatas secara terintegrasi dalam jabaran kurikulum.

Ruang lingkup metalurgi fisik meliputi :

Pengolahan mineral (mineral dressing)

Ekstraksi logam dari konsentrat mineral (metalurgi ekstraksi)

Proses produksi logam (metalurgi mekanik)

Perekayasaan sifat fisik logam (Metalurgi fisik)

Pengolahan mineral (mineral dressing) adalah pengolahan mineral secara fisik. Tujuan

dari pengolahan mineral adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara

membuang bagian-bagian dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses

mineral dressing akan dihasilkan tiga kategori produk.

Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya

menjadi tinggi.

Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.

Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.

Teknik pengolahan mineral bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung

pada jenis bijih atau mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik

didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih

tersebut.

Kurikulum Program Studi Teknik Metalurgi didesain untuk menyediakan sarjana

metalurgi dengan kompetensi sebagai berikut :

1. Mampu memisahkan mineral berharga dari mineral pengotornya (mineral

processing) di dalam bijih (ores) hasil penambangan agar siap untuk diekstraksi

secara teknis dan ekonomis. Termasuk dalam mineral processing ini misalnya

adalah pencucian batubara.

2. Mampu mengekstraksi (extraction) logam berharga dan memurnikannya

(refining) menjadi logam murni, misalnya emas, perak, timah, tembaga,

aluminium, atau menghasilkan paduan seperti nickel matte dan ferro-nickel.

Termasuk dalam extraction ini misalnya adalah pembuatan alumina (Al2O3)

dari bijih bauksit dan pencairan batubara, serta daur ulang.

3. Mampu melakukan evaluasi kinerja pabrik pengolahan mineral/bahan galian dan

ekstraksi logam ditinjau berdasarkan aspek efisiensi penggunaan bahan baku dan

sumberdaya energi serta kualitas produknya.

4. Mampu memadukan logam dengan unsur lain (alloying) membentuk paduan

logam, misalnya berbagai jenis baja, besi cor, paduan alumunium, kuningan,

paduan nikel, superalloy.

5. Mampu melakukan pembentukan logam (misalnya rolling terhadap produk baja)

serta memperbaiki struktur mikro paduan logam melalui perlakuan panas (heat-

treatment) untuk mendapatkan sifat-sifat yang diperlukan dalam aplikasi

(preparing them for use). Termasuk, misalnya pengecoran logam (metal

casting), metalurgi pengelasan (welding metallurgy), dan metalurgi serbuk

(powder metallurgy).

6. Mampu mendapatkan hubungan antara struktur mikro (micro structure) dengan

sifat (properties) logam dan paduannya, misalnya pengaruh partikel karbida

terhadap kekuatan tarik (tensile strength) dan ketahanan korosi baja.

Diagram Fasa Fe3C

1. Definisi Diagram Fasa

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.

2. Tipe-tipe Diagram Fasa

Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas bersifat non-

analitis. 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, 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.

3. Tinjauan

Komponen-komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan atau sempadan

fase, yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase.

Titik tripel adalah titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda,

biasanya padat, cair, dan gas.

Solidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan padat. Likuidus

adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan cair. Adalah mungkin

terdapat celah di antara solidus dan likuidus; di antara celah tersebut, zat tersebut terdiri

dari campuran kristal dan cairan.

4. 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.

5. Diagram Fasa 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.

Klasifikasi Logam dan Paduannya

Logam dan paduannya adalah salah satu matrial teknik yang porsinya paling banyak

diperlukan dalam kegunaan Teknik. Jika diperhatikan komponen mesin, maka sebagian

besar sekitar 80% dan bahkan lebih terbuat dari logam. Selebihnya digunakan material

non logam seperti keramik, glass, polimer dan bahkan material maju seperti komposit.

Material Logam dikelompokan menjadi dua yaitu

1. Logam Besi (ferrous)

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, keras, penghantar listrik

dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara

penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur.

2. Logam Non Besi (Non Ferrous)

Logam non besi merupakan semua unsur logam yang komposisi utamanya bukan besi.

Logam non besi juga sering digunakan walaupun pada umumnya jarang sekali di

industri. Itu karena Logam besi lebih banyak dipakai semua industri.

Logam Besi (Ferrous) juga terdiri menjadi dua yaitu;

A. Baja (Steel)

Baja paduan adalah baja paduan dengan berbagai elemen dalam jumlah total antara

1,0% dan 50% berat untuk meningkatkan sifat mekanik. Baja Paduan dipecah menjadi

dua kelompok:

1). Baja paduan rendah (low alloy steel)

Baja paduan rendah biasanya digunakan untuk mencapai hardenability lebih baik, yang

pada gilirannya akan meningkatkan sifat mekanis lainnya. Mereka juga digunakan

untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam kondisi lingkungan tertentu. Dengan

menengah ke tingkat karbon tinggi, baja paduan rendah sulit untuk las. Menurunkan

kandungan karbon pada kisaran 0,10% menjadi 0,30%, bersama dengan beberapa

pengurangan elemen paduan, meningkatkan weldability dan sifat mampu bentuk baja

dengan tetap menjaga kekuatannya. Seperti logam digolongkan sebagai baja paduan

rendah kekuatan tinggi.

Baja paduan rendah dikelompokan menjadi 3 yaitu:

a). Baja Karbon Rendah (low carbon steel)

Baja ini dengan komposisi karbon kurang dari 2%. Fasa dan struktur mikronya adalah

ferrit dan perlit. Baja ini tidak bisa dikeraskan dengan cara perlakuan panas (martensit)

hanya bisa dengan pengerjaan dingin. Sifat mekaniknya lunak, lemah dan memiliki

keuletan dan ketangguhan yang baik. Serta mampu mesin (machinability) dan mampu

las nya (weldability) baik.

b). Baja Karbon Sedang (medium carbon steel)

Baja Mil memiliki komposisi karbon antara 0,2%-0,5% C (berat). Dapat dikeraskan

dengan perlakuan panas dengan cara memanaskan hingga fasa austenit dan setelah

ditahan beberapa saat didinginkan dengan cepat ke dalam air atau sering disebut

quenching untuk memperoleh fasa ang keras yaitu martensit. Baja ini terdiri dari baja

karbon sedang biasa (plain) dan baja mampu keras. Kandungan karbon yang relatif

tinggi itu dapat meningkatkan kekerasannya. Namun tidak cocok untuk di las, dengan

kata lain mampu las nya rendah. Dengan penambahan unsur lain seperti Cr, Ni, dan Mo

lebih meningkatkan mampu kerasnya. Baja ini lebih kuat dari baja karbon rendah dan

cocok untuk komponen mesin, roda kereta api, roda gigi (gear), poros engkol

(crankshaft) serta komponen struktur yang memerlukan kekuatan tinggi, ketahanan aus,

dan tangguh.

c). Baja Karbon Tinggi (high carbon steel)

Baja karbon tinggi memiliki komposisi antara 0,6- 1,4% C (berat). Kekerasan dan

kekuatannya sangat tinggi, namun keuletannya kurang. baja ini cocok untuk baja

perkakas, dies (cetakan), pegas, kawat kekuatan tinggi dan alat potong yang dapat

dikeraskan dan ditemper dengan baik. Baja ini terdiri dari baja karbon tinggi biasa dan

baja perkakas. Khusus untuk baja perkakas biasanya mengandung Cr, V, W, dan Mo.

Dalam pemaduannya unsur-unsur tersebut bersenyawa dengan karbon menjadi senyawa

yang sangat keras sehingga ketahanan aus sangat baik.

2). Baja Paduan Tinggi (high alloy steel)

Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut dengan stainless steel dan

baja tahan panas.

Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada kondisi atmosfer. Unsur

utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan komposisi paling sedikit 11%

(berat). Ketahanan korosi dapat juga ditingkatkan dengan penambahan unsur Ni dan

Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan

austenitik. jenis martensitik dapat dikeraskan dengan menghasilkan fasa martensit. baja

tahan karat austenitik memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi

hingga temperatur kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC. Untuk

jenis austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin (cold working).

Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis sedangkan jenis austenitik tidak

magnetis.

B. Besi Cor (cast iron)

Besi cor adalah kelompok paduan besi memiliki kadar karbon diatas 1,7%(berat).

Biasanya berkisar antara 3-4,43% C(berat). Dikarnakan elemen utamanya selain C dan

Si juga ada elemen-elemen pemadu lainnya seperti Mn, S, P, Mg dan lain-lain dalam

jumlah yang sedikit. Sifatnya sangat getas namun mampu cornya baik dibanding baja.

Titik cairnya lebih rendah, ketahanan korosinya lebih baik, hal ini dikarenakan adanya

grafit yang tersebar didalam besi cor. Berdasarkan jenis matriksnya besi cor terdiri dari

besi cor kelabu (gray cast iron), besi cor putih, besi cor noduler, besticor mampu bentuk

(malleable).

Centrifugal Casting

Definisi

Centrifugal Casting atau roto casting adalah teknik pengecoran yang biasanya

digunakan untuk melemparkan silinder berdinding tipis. Perlu dicatat untuk kualitas

tinggi hasil dicapai, terutama untuk kontrol yang tepat dari metalurgi dan struktur

kristal. Tidak seperti kebanyakan teknik casting lain, Centrifugal Casting yang terutama

digunakan untuk memproduksi bahan saham dalam ukuran standar untuk mesin lebih

lanjut, daripada bagian berbentuk disesuaikan dengan penggunaan-akhir tertentu.

Proses

Dalam casting sentrifugal, sebuah cetakan tetap diputar terus menerus terhadap

sumbunya dengan kecepatan tinggi (300 sampai 3000 rpm) sebagai logam cair dituang.

Cairan logam sentrifugal dilemparkan ke arah dinding cetakan dalam, dimana ia

membeku setelah pendinginan. pengecoran biasanya casting halus dengan diameter luar

yang sangat halus, karena dingin terhadap permukaan cetakan. Kotoran dan inklusi

dibuang ke permukaan diameter dalam, yang dapat mesin jauh.

Mesin tuang dapat berupa vertikal horisontal atau sumbu. Sumbu horisontal mesin lebih

disukai untuk panjang, silinder tipis, mesin vertikal untuk cincin. Kebanyakan tuang

dipadatkan dari pertama di luar. Ini dapat digunakan untuk mendorong pembekuan arah

pengecoran, dan dengan demikian memberikan sifat metalurgi berguna untuk itu. Sering

kali lapisan dalam dan luar dibuang dan hanya zona kolumnar perantara digunakan.

Manfaat

Silinder dan bentuk dengan simetri rotasi yang paling sering dilemparkan oleh teknik

ini. “Tall” tuang (dalam arah gaya menetap akting, biasanya gravitasi) selalu lebih sulit

daripada coran pendek. Dalam teknik casting sentrifugal jari-jari rotasi, sepanjang yang

bertindak gaya sentrifugal, menggantikan sumbu vertikal. Mesin pengecoran dapat

diputar ke tempat ini dalam orientasi yang nyaman, relatif terhadap gravitasi vertikal.

Horisontal dan vertikal sumbu mesin keduanya digunakan, cukup untuk menempatkan

dimensi casting terpanjang nyaman horisontal. silinder berdinding tipis sulit untuk

dilemparkan dengan cara lain, tetapi Centrifugal Casting terutama cocok untuk mereka.

Untuk jari-jari rotasi, ini adalah efektif dangkal coran datar dan dengan demikian

sederhana. Centrifugal casting juga diterapkan pada pengecoran disk dan benda-benda

berbentuk silinder seperti roda kereta rel kereta api atau alat kelengkapan mesin mana

gandum, aliran, dan keseimbangan yang penting untuk daya tahan dan utilitas dari

produk jadi. Memberikan yang membentuk relatif konstan di jari-jari, bentuk lingkaran

yang tidak mungkin juga cor.

Bahan

Bahan khas yang dapat cor dengan proses ini adalah besi, baja, baja tahan karat, kaca,

dan paduan dari aluminium, tembaga dan nikel. Dua bahan ini dapat dicetak bersama

dengan memperkenalkan bahan kedua selama proses tersebut.

Aplikasi

Bagian-bagian khas yang dibuat oleh proses ini adalah pipa, boiler, bejana tekan (lihat

autofrettage), roda gaya, liner silinder dan bagian lain yang axi-simetris. Hal ini

terutama digunakan untuk membuang liner silinder dan katup lengan untuk mesin

piston, bagian-bagian yang tidak bisa diandalkan diproduksi sebaliknya.

A. Sifat Mekanik Logam

Sifat mekanik logam merupakan sifat yang menyatakan kamampuan suatu

logam dalam menerima suatu beban atau gaya  tanpa mengalami kerusakan pada logam

tersebut. Sifat-sifat mekanik logam antara lain:

1. Kekuatan (strength)

Yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa tegangan tanpa

mengalami patah. Ada beberapa jenis kekuatan tergantung jenis bahan yang dipakai

diantaranya: kekuatan tekan, tarik, kerja dan geser.

2. Kekerasan (hardness)

Yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa penetrasi.pengikisan

dan pergeseran sifat ini berhubungan dengan sifat ketahanan aus.

3. Kekakuan (stiffness)

Kemampuan material dalam mempertahankan bentuk setelah mendapat gaya dari arah

tertentu.

4. Ketangguhan (toughtness)

Merupakan sifat yang menyatakan kemampuan bahan dalam menyerap gayayang

diberikan.

5. Kelenturan (elasticity)

Menyatakan kemempuan material kembali kebentuk asal setelah gaya dihilangkan. Hal

ini terjadi sebelum masuk wilayah plastis.

6. Plastisitas (plasticity)

Kemampuan bahan dalam mengalami sjumlah deformasi permanen sebelum terjadi

patah, hal ini setelah masuk wilayah plastis.

7. Mulur (creep)

Meyatakan kecenderunngan logam mengalami deformasi plastis apabila diberi gaya

dalam jangka waktu tertentu.

8. Kelelahan (fatigue)

Merupakan kemampuan material dalam menahan beban secara terus menerus

                        

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi sifat material :

1. Ukuran Butir

Ukuran butir mempengaruhi faktor kekerasan , keuletan, kege-tasan material, semakin

kecil material  semakin  keras dan getas material, semakin besar

butiran  material  makin ulet material.

2. Tegangan Dalam

Tegangan dalam merupakan tegangan yang ada pada material karena desakan antar

butiran material untuk memperkeras material hendaknya memperbesar tegangan dalam

material

3. Heat Treatment

Perlakuan panas berfungsi mendapatkan struktur Kristal dan fasa material yang

diinginkan baik untuk mengeraskan maupun menguletkan material.

4. Unsur paduan

Penambahan unsur paduan ialah untuk menutupi kekurangan suatu material dengan sifat

yang dimiliki oleh unsur paduan, dian-taranya unsur paduan yang biasa dipakai adalah:

a. Carbon (C)

Karbon berfungsi untuk mengeraskan material

b. Silicon (Si)

Berfungsi untuk menambah keuletan material

c. Nikel (Ni)

Meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus

d. Crommium (cr)

Meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosi

e. Molybdenum (Mb)

Meningkatkan kekuatan dalam

f. Vanadium (Vn)

Fungsinya  menaikkan kekerasan dan kekuatan baja, bila dicampur Cr menjadi baja

tahan aus.

g. Cobalt (Co)

Fungsinya meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus.

h. Boron (Br)

Fungsinya menaikkan kekerasan bila kadar karbon  kurang 0,6% dapat menyebabkan

rapuh

i. Titanium (Ti)

Fungsinya sebagai deoksidasi elektrik dalam menambah partum-buhan butiran, serta

meningkatkan kekerasan baja.

Cacat pada material

Cacat pada material berpengaruh pada sifat – sifat mekanik dari material. Jenis-

jenis dari cacat diantaranya: cacat titik, cacat garis, dislokasi, twinning dll.

Perlakuan Panas

Proses pemanasan dan pendinginana yang terkontrol dengan maksud mengubah

sifat fisik dan mekanik dari spesimen (baja)

   

Macam-macam pelakuan panas:

1. Hardening

Perlakuan panas yang bertujuan untuk memperoleh kekerasan maksimum logam

baja. Untuk baja eutectoid dipanaskan sampai (20oC-30oC) diatas AC3dan

untuk hypoeutectoid dan hyper eutectoid sampai (20oC-30oC) diatas AC, kemudian

didinginkan secara cepat didalam air atau  komponen kimia bentuk dan dimensinya,

kecepatan pendinginan harus sesuai  agar terjadi transformasi yang sempurna dari

austenite menjadi martensit. Kekerasan maksimum yang dicapai tergantung dari

kadar karbon, semakin tinggi kadar karbon, semakin tinggi kekerasan yang didapat.

2. Anealling

Perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan keuletan , menghilangkan

tegangan dalam, menghaluskan permukaan butir, meningkatkan sifat mampu

mesin. Prosesnya adalah dengan memanaskan material sampai suhu tertentu lalu

didinginkan perlahan dalam dapur pemanas atau dalam ruang terisolasi.

a.    Full anealling

Adalah satu proses anil yang mampu digunakan untuk meningkatkan keuletan.

Jenis baja yang digunakan pada proses ini adalah baja hypereutectoid dan baja karbon

rendah . proses panasnya pada temperature sekitar AC3+(20oC+30oC) dan AC2 +

(20oC+30oC)

Sedangkan untuk rata-ratapendinginan dibawah (500oC-600oc) adalah(50-100oC)

perjam untuk baja karbon dan (20oC-60oC) untuk baja

b.    Bright anealling

Dalam beberapa kasus pencerahan permukaan komponen sangat penting pada

proses seperti ini. Proses pemanasan dilakukan dihadapan media inert sehingga

mencegah oksidasi permukaan logam. Secara umum bahan yang digunakan untuk

menyediakan lingkungan lembam di seluruh bagian baik argon atsu nitrogen, selain

mengurangi tindakan media sebagai perisai  pelindung disekitar objek . dalam proses ini

mempertahankan warna permukaan.

c.    Box annealing

Proses anil dapat disebut dengan berbagai nama seperti anil hitam, anil panas.

Dalam proses menjaga baja yang akan dikeraskan dalam nedia tertutup membawa

proses anil . Ling-kungan dari bahan baja yang ditutupi dengan chip, besi cor, pasir dan

arang, proses anil akhir adalah sama dengan anil penuh, tetapi satu-satunya perbedaan

adalah sarana yang digunakan untuk proses ini. Latar belakang dan proses ini adalah

untuk mencegah oksidasi dari logam baja.

d.    Isothermal Anealling

Proses ini disebut siklus anealling . dalam proses ini , material dipanaskan sampai

diatas suhu A3 dan kemudian didinginkan secara lambat . keuntungan dari proses ini

adalah:

1. Tingkat homogenitas tinggi

2. Sifat mampu mesinnya tinggi

Secara umum proses isothermal anealling ini digunakan untuk karbon menengah

dan rendah . proses ini bahkan digunakan untuk baja paduan agar sifat mampu

mesinnya meningkat. Peningkatan dalam machinability adalah karena pembentukan

struktur sphorozoid.

e.    Spheraidized Anealling

Jika baja berisi gelembung-gelembung cementit, dalam matrik ferit itu sudah

disebut benda yang bulat atau padat, secara umum, mikro ini dibentuk oleh beberapa

cara yaitu:

1. Hardening dengan suhu ringan

2. Dilakukan dengan suhu dibawah A1

f.    Subkritis Anealling

Dalam proses ini baja dipanaskan hingga suhu dibawah suhu kritisnya. Secara

umum prosesnya dilakukan untuk:

1.    Mengurangi tegangan dalam

2.    Memperbaiki struktur butir

3.    Meningkatkan kekuatan material

Anealling jenis ini dilakukan melalui tiga tahap yaitu:

1.    Strees reliefing anealling

2.    Proses krstalisasi

3.    Anealling luber mediato

g. Strees Reliefing Anealling

Dalam proses ini, baja dipanaskan hingga mencapai suhu 525oC, yaitu tepat

dibawah temperature rekristalisasi, jadi dengan proses pemanasan ini tidak terjadi

perubahan dalam struktur mikro baja dimana suhunya ditahan 2-3 jam dan kemudian

didinginkan melalui media pendinginana udara. Karena tidak terjadi perubahan struktur

mikro. Proses ini tidak mempengaruhi kekerasan dan keuletan bahan. Proses ini

mengurangi deformasi material.

h. Rekristalisasi anealling

Baja dipanaskan hingga temperatur A1, yaitu sekitar 625-659oC. Selama proses

pemanasan cementit mengubah steroid hingga kemam-puan material untuk menjadi

ductile diperoleh. Proses ini juga mengurangi tegangan dalam.

3. Normalizing

Perlakuan panas yang dilakukan untuk memperhalus struktur butiran yang

mengalami pemanasan berlabihan (overheated). Menghilangkan tegangan dalam,

meningkatkan kemampuan permesinana dan memeperbaiki sifat mekanik material,

prosesnya dengan pemanasan sama (30oC-50oC) diatas AC3 dan didinginkan pada udara

sampai temperatur ruang. Pendinginan disini lebih cepat disbanding full anealling

sehingga pearlite yang terbentuk lebih halus dank eras disbanding yang diperoleh

anealling. Normalizing juga menghasilkan struktur kimia yang lebih homogen sehingga

akan memberikan respon yang lebih baik terhadap proses pengerasan (hardening)

karena itu baja yang dikeraskan  perlu dinormalizing terlabih dahulu. Pada normalizing

hendaknya tidak dilakukan pemanasan yang telalu tinggi karena butir Kristal austenite

yang akan terjadi terlalu besar sehingga pendinginan lambat dan diperoleh butri-butir

pearlite atau ferit kasar dan mengakibatkan berkurangnya keuletan dan ketangguhan.

4.    Tempering

Digunakan untuk mengurangi tegangan sisa, melunakan bahan setelah dihardening

dan meningkatkan keuletan, hal ini karena baja yang dikeraskan dengan

pembentukan  martensit biasanya sangat getas sehingga tidak cukup untuk berbagai

pemakaian. Pembentukan martensite juga meninggalkan tegangan sisa yang sangat

tinggi dan kurang menguntungkan. Karena itu biasanya setelah pengerasan diikuti

tempering. Prosesnya adalah dengan memanasakan baja sampai diatas suhu kritis,

ditahan kemudian didinginkan dengan kecepatan tinggi untuk menghasilkan martensit,

kemudian untuk melunakkan martensit dengan mengubah strukturnya menjadi besi

karbid dan ferit.

B. Perlakuan Panas Kimiawi

1. Carburizing

Suatu proses penjenuhan lapisan permukaan baja dengan karbon baja yang diikuti

dengan hardening akan mendapatkan kekerasan permukaan yang sangat tinggi

sedangkan bagian tengahnya tetap lunak.

a.      Pack carburizing

Prosesnya material dimasukan dalam kotak yang berisi medium kimia aktif pada kotak

tersebut dipanaskan sampai 900o-950oC waktu total ditentukan kedalaman kekerasan

yang rendah dicapai.

b.      Paste carburizing

Medium kimia yang digunakan berbentuk pasata prosesnya yaitu bagian yang

dikeraskan ditutup dengan pasta, dengan ketebalan 3-4mm kemudian dikeringkan dan

dimasukkan dalam kotak, prosesnya dilakukan pada suhu 900o-950oC

2. Nitriding

Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan baja dengan nitrogen yaitu dengan

cara melakukan holding dalam waktu yang agak lama pada temperature 480o-650oC

dalam lingkungan amoniak (NH3) macam-macamnya:

a. Straight nitriding

Digunakan  untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan fatigue.

b. Anti corrotion nitriding.

Bahan yang digunakan biasanya besi tuang dan baja paduan. Derajat kelaruatn

yang dapat dicapai adalah 30o-70oC

3. Colorizing

Proses ini merupakan proses pelapisan  baja dengan pemanasan alumunium bubuk

dalam ruang tertutup. Untuk alumunium paduan pada permukaan baja dan untuk lapisan

pelindung terhadap oksidasi dilakukan pada suhu 800o-1000oC

Kelebihan colorizing:

a.       Penambahan alumunium pada baja karbon untuk  alumunium pada baja karbon

untuk ketahanan korosi yang juga mem-perbaiki sifat mekanik baja agar kebih baik.

b.      Carburizing tidak menghasilkan racun.

4. Cyaniding

Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan baja dengan unsur karbon dan

nitrogen, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan kelelahan , bila

proses ini dilakukan diudara disebut denagn karbon nitriding.

Macamnya:

a.      High temperature liquid cyaniding

b.      High temperature gas cyaniding

c.       Low temperature liquid cyaniding

d.      Low temperature gas cyaniding

e.       Low temperature solid cyaniding

5. Sulphating

perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan bagian-bagian mesin

maupun alat-alat tertentu dari bahan HSS dengan jalan penjenuhan permukaan sulfur.

C.     Perlakuan Panas Permukaan

1.      Flame hardening

prosesnya dengan pemanasan cepat permukaan baja diatas temperature kritisnya dengan

menggunakan gas oksigen etilen, selanjutnya diikuti dengan pendinginan.

2.      Induction surface hardening.

Pemanasan yang digunakan dengan menggunakan arus listrik frekuensi tinggi. Logam

yang berbentuk silindris diletakkan pada indicator ini jadi pemanasan permukaan

dipengaruhi frekuensi dan waktu pemanasan. Pendinginan dengan penyemprotan air

setelah proses pemanasan selesai.

Besi merupakan salah satu logam yang memiliki sifat allotropi, sifat allotropi dimiliki

besi sendiri ada 3 yaitu:

1.        Delta iron(δ)mampu melarutkan karbon max 0,1% pada 1500oC

2.        Gamma iron(γ)mampu melarutkan karbon max 2% pada 1130oC

3.        Alpha iron(α) mampu melarutkan karbon max 0,025% pada 723oC

Transformasi allotropic pada besi, Fe(δ), Fe(γ) dan Fe(α) terjadi secara difusi sehingga

membutuhkan waktu tertentu pada temperature konstan Karena reaksi mengeluarkan

panas laten.

Struktur Definisi Kondisi

pembentukan

Stabil

pada

suhu(oC)

Ciri-ciri fisik Brinnel

hardness

number

Austenite Larutan padat

antara karbon

dan unsur lain

pada besi

dengan kadar

Pemanasan

diatas suhu

kritis

Diatas

ACm,AC

Lunak non

magnetic

dapat

ditempa, ulet

tahan listrik

170-200

karbo 2% tegangan

tinggi

Ferrite Larutan padat

antara karbon

dan unsur lain

Pendinginan

lambat

larutan unsur

dan padat

Dibawah

A3

Keras, rapuh

non magnetis

sampai suhu

210oC dan

magnetis

diatas suhu

210oC

60-100

Sementit Kombinasi

kimai daei besi

dan karbon dari

karbida

mengandung

6,67 karbon

Pendinginan

lambat

larutan unsur

dan padat

Dibawah

723oC

Keras, rapuh

non magnetis

sampai suhu

210oC dan

magnetis

diatas suhu

210oC

820

Pearlite Campuran

antara cementit

dan ferit

Terbentuk

pada

kerusakan

austenite

Dibawah

150

Lebih kuat

dan keras dari

ferit tapi lebih

ulet dan

magnetis

160-200

Martensit Larutan padat

antara karbon

dan unsur lain

pada distorsi

berkisicampuran

yang tersebar

antara ferit dan

karbida

Terbentuk

pada

pendinginan

garis yang

sangat

konstan pada

austenite

diatas suhu

kritis

+/- 400 Konduktivitas

magnet,

panas, dan

listrik rapuh,

kekerasan

bergantung

kandungan

karbon

650-700

Trooslite Larutan padat

antara karbon

dan unsur lain

Terbentuk

pada

martensit

Hingga

500

Keras agak

ulet magnetik

Lebih

kerastrooslite

pada distorsi

berkisi

campuran yang

tersebar antara

ferit dan karbida

pada 250-

400oC atau

pendinginan

lambat

Sarbite Campuran

merata antara

ferit dan

sementit

Pada

austenite

terbentuk

pada

pengerasan

mastensit

pada suhu

350o-400oC

atau

pendinginan

austenite

sangat

lambat

Hingga

Ac

Ulet dan

kenyal sedikit

lebih keras

dan kuat

disbanding

trooslite

magnetik

270-300

Tabel 1.1 Perubahan  Fasa

Dirangkum dari mata kuliah  ilmu dan teknik material

Fe3C dibagi menjadi

1.      Terkandung karbon 0,008% disebut besi murni

2.      Kandungan karbon 0,008%-0,83% disebut baja hypoeutectoid

3.      Kandungan karbon 0,83% disebut baja eurtectoid

4.      Kandungan karbon 0,83%-2% disebut baja hyper euctoid

5.      Kandungan karbon > 2% disebuut besi cor

D. Solid Solution

Solid solution adalah  larutan padat yang terdiri dari dua atau lebih jenis atom

yang berkombinasi dalam satu jenis space lattice.

Solid tidak terjadi pada sutau temperatur tertentu, biasanya pembekuaan terjadi pada

suatu range temperatur tertentu .pembekuan biasanya terjadi bers-amaan dengan

penurunan temperatur.

Ada 3 kondisi larutan :

1.      Larutan  Tak Jenuh (unsaturated)

Bila jumlah solute yang terlarut mesih lebih sedikit disbanding solvent pada temperature

dan tekanan tertentu.

2.      Larutan jenuh (saturated)

Bila solute yang terlarut tepat mencapai batas kelarutan dalam solvent

3.      Larutan lewat jenuh (supersaturated)

Bila solute yang terlarut melewati batas kelarutan dalam solvent. Pada temperature dan

tekanan tertentu, larutan ini dalam konsidi tidak setimbang. Dalam waktu lama atau

dengan penambahan sedikit saja energy cenderung akan menjadi stabil dengan

terjadinya pengendapan sehingga menjadi larutan jenuh.

Solid solution ada dua macam yaitu.

1.      Subtitusion solid solution

Pada larutan ini atom solute akan mengisi tempat atom solvent pada struktur lattice

solvent.

2.      Interstitial solid solution

Pada larutan ini atom solute yang kecil menyisip dirongga atom pada struktur lattice

dari solvent.

E. Diagram Pendinginan Besi Murni

          Kalau besi dalam keadaan lebar didinginkan mula-mula pada suhu

konstan 1530oC akan terbentuk Kristal besi dengan tata ruang besi  , kalau besi telah

membeku ini didinginkan terus pada suhu konstan yaitu 1400oC akan terbentuk Kristal

besi δ berubah menjadi J dengan struktur ruang FCC biladilanjutkan terjadi perubahan

pada temperature konstan yaitu 910oC. Besi J  sekarang berubah menjadi J dengan

struktur FCC

Suhu oC Bentuk Kristal Panjang besi Nama besi

1535-1590 BCC a=2,93 δ

1390-910 FCC a=3,65 γ

910-768 BCC a=2,9 β

768-suhu ruang BCC a=2,87 α

Tabel 1.2 Pendinginan Besi Murni

Dirangkum dari materi kuliah ilmu dan teknik material