Phase Transformation

  • View
    64

  • Download
    12

Embed Size (px)

Transcript

POLITEKNIK MANUFAKTUR ASTRA

PHASE TRANSFORMATIONEngineering MaterialAgung Kaswadi

Campuran > adalah material dengan lebih dari satu fasa.

Larutan > fasa dengan lebih dari satu komponen.Ilustrasi dari fasa dan kelarutan: a. Uap air cairan padat masing-masing adalah fasa b. Larut tidak terbatas c. Larut terbatas d. Tidak larut

Material Teknik Prodi P4

Faktor geometri dari atom

Jika diameter atom > 15%, kemungkinan terbentuk larutan padat interstisi. Contoh: Cu dengan Al, membentuk larutan padat subtitusi, Fe dengan C, membentuk larutan padat interstisi. Bentuk sel satuan - Jika sel satuanya sama, maka akan menjadi mudah larut satu sama lain (larut sempurna) , jika sel satuanya berbeda, maka akan larut terbatas atau tidak larut.

Faktor Valensi Faktor Elektronegatifitas dan elektropositifitasMaterial Teknik Prodi P4

Valensi makin tinggi menyebabkan makin mudah larut, atau sebaliknya.

Makin Elektropositifitas unsur A makin elektonegatifitas unsur B maka A dan B akan semakin mudah larut dan kecenderungan terbentuknya senyawa akan makin besar. Contoh: C akan larut di Fe (larutan padat)

Parameter PaduanTemperatur Makin tinggi temperaturnya maka larutan akan makin mudah terbentuknya paduan, karena dengan temperatur tinggi fibrasi atom akan makin besar.

Komposisi Dalam berat (%) dikaitkan dengan bilangan Avogrado. Dalam jumlah atom (%)

Fasa Fasa cair (liquid) dan padat (solid)

Limit kelarutan adalah yang membatasi antara Fasa (antara 1-2 atau lebih). Macamnya: Limit Kelarutan Cairan Limit Kelarutan PadatMaterial Teknik Prodi P4

Kurva Kelarutan

Material Teknik Prodi P4

FasaAdalah bagian dari material yang memiliki struktur dan komposisi yang berbeda dari yang lainnya. Contoh: Es batu = es batu terdiri dari 2 fasa yaitu fasa padat dan fasa cair,meskipun memiliki komposisi yang sama,es batu adalah padatan kristalin dengan kisi heksagonal, sedangkan air adalah cairan.

Material Teknik Prodi P4

DIAGRAM FASA / DIAGRAM KESETIMBANGAN FASAPengertian Yaitu diagram yang menghubungkan ketiga parameter paduan ( temperature, Komposisi, dan Fasa ). Fungsi diagram Fasa : untuk menganalisis Proses pembekuan / pencairan paduan pada berbagai komposisi. Untuk melihat fasa apa yang akan terjadi pada temperatur dan komposisi tertentu.Jenis-jenis diagram fasa tergantung pada jenis paduannya, yaitu: Diagram Fasa Biner Diagram Fasa Terner. Diagram Fasa Quartener

Material Teknik Prodi P4

Diagram Fasa BinerPengertian Diagram fasa yang terbentuk oleh 2 unsur (paduan biner). Diagram fasa biner terdiri dari 3 kelompok, yaitu: Diagram fasa yang menunjukan adanya kelarutan yang sempurna dalam keadaan cair atau padat. Diagram fasa yang menunjukan adnya kelarutan yang terbatas dalam keadaan padat yang mengandung:

Reaksi fasa Eutektik. Reaksi fasa peritektik. Senyawa.

Diagram fasa yang menunjukan adanya ketidaklarutan satu sama lain dalam keadaan padat.

Material Teknik Prodi P4

DIAGRAM FASA Ag-Cu

Material Teknik Prodi P4

CRYSTAL STRUCTURE OF IRON

Material Teknik Prodi P4

DIAGRAM Fe-Fe3C

Material Teknik Prodi P4

DIAGRAM Fe-Fe3C

Material Teknik Prodi P4

Fasa-fasa dalam diagram Fe-Fe3C

Cementite

Material Teknik Prodi P4

Fasa-fasa dalam diagram Fe-Fe3C

Material Teknik Prodi P4

Fasa-fasa dalam diagram Fe-Fe3C

Material Teknik Prodi P4

Three Invariant Reactions

Material Teknik Prodi P4

Eutectoid Steel (Pearlitic steel)

Material Teknik Prodi P4

Eutectoid Steel (Pearlitic steel) Transforming one phase into another takes time.

Fe

(Austenite)FCC

Eutectoid transformation

Fe 3 C(cementite)

C

+ (ferrite)

(BCC)

Reaction rate increases with DT.

Material Teknik Prodi P4

NUCLEATION AND GROWTH Reaction rate is a result of nucleation and growth of crystals.

Adapted from Fig. 10.1, Callister 6e.

Examples:

5

Formation of Pearlitic

Material Teknik Prodi P4

Hypoeutectoid steel

Material Teknik Prodi P4

Hypoeutectoid steel (0.38%C)

Material Teknik Prodi P4

Hypereutectoid steel

Material Teknik Prodi P4

Hypereutectoid steel (1.4%C)

Material Teknik Prodi P4

PENGARUH DARI BEBERAPA ELEMEN PADUAN :

Belerang (S) dan Phospor (P). Bila kadar S tinggi baja akan rapuh pada suhu yang tinggi, sebaliknya jika kaar P yang tinggi baja akan rapuh pada suhu yang rendah. Silisium (Si) Si terdapat pada semua baja, dinamakan elemen paduan jika kadarnya mencapai 0.5%, Adanya Si akan menaikkan batas mulur. Si juga menurunkan kecepatan pendinginan kritis. Mangan (Mn) Jika kadarnya melebihi 0,6% maka dikatakan sebagai elemen paduan. Semakin tinggi kadar Mn maka akan semakin turun temperature ubah gamma- alpha. Kadar Mn yang sangat kecil; sudah sangat berpengaruh pada kecepatan pendinginan kritis, pada kadar 1 1,2% baja sudah dapat dikeraskan dengan oli (baja keras oli). Crom (Cr) Sama seperti Mn, Cr juga akan menurunkan kecepatan pendinginan kritis. Cr juga dapat membentuk senyawa Crom Karbid yang keras, dan dengan adanya Cr maka material akan tahan aus. Baja dengan kadar Cr mulai 1,5% dapat dikeraskan dengan oli dan pada kadar Cr diatas 13% dengan kadar karbon kurang dari 0,6% maka baja bersifat anti karat. Nickel (Ni) Ni menurunkan titik ubah gamma- alpha dan menurunkan kecepatan pendinginan kritis. Baja dengan kadar Ni tinggi berstruktur austenit, anti karat, tahan panas dan tidak dapat dikeraskan. Wolfram (W) Dengan terbentuknya Wolfram Karbid maka akan menaikan kekerasan, kemampuan potong dan sifat tahan aus material baja tersebut. Kecepatan pendinginan kritis tidak terlalu banyak berubah sehingga baja wolfram murni atau elemen paduan yang lain dalam kadar yang rendah merupakan baja keras air. Vandium (V) Vandium membuat baja menjadi tahan panas, menaikan kemampuan potong dan tahan aus. Cobalt (Co) Cobalt tidak memiliki pengaruh yang besar terhadap struktur baja, sebagai elemen paduan hanya dapat digunakan jika bersenyawa dengan elemen yang lain.

Material Teknik Prodi P4

PENGARUH DARI BEBERAPA ELEMEN PADUAN :

Material Teknik Prodi P4

COOLING EX: Fe-C SYSTEM (1)

Adapted from Fig. 10.15, Callister 6e.

COOLING EX: Fe-C SYSTEM (2)

Adapted from Fig. 10.15, Callister 6e.

COOLING EX: Fe-C SYSTEM (3)

Adapted from Fig. 10.15, Callister 6e.

MECHANICAL PROP: Fe-C SYSTEM (1)

Adapted from Fig. 9.27,Callister 6e. (Fig. 9.27 courtesy Republic Steel Corporation.)

Adapted from Fig. 9.30,Callister 6e. (Fig. 9.30 copyright 1971 by United States Steel Corporation.)

Adapted from Fig. 10.20, Callister 6e. (Fig. 10.20 based on data from Metals Handbook: Heat Treating, Vol. 4, 9th ed., V. Masseria (Managing Ed.), American Society for Metals, 1981, p. 9.)

MECHANICAL PROP: Fe-C SYSTEM (2)

Adapted from Fig. 10.21, Callister 6e. (Fig. 10.21 based on data from Metals Handbook: Heat Treating, Vol. 4, 9th ed., V. Masseria (Managing Ed.), American Society for Metals, 1981, pp. 9 and 17.)

MECHANICAL PROP: Fe-C SYSTEM (3) Fine Pearlite vs Martensite:

Adapted from Fig. 10.23, Callister 6e. (Fig. 10.23 adapted from Edgar C. Bain, Functions of the Alloying Elements in Steel, American Society for Metals, 1939, p. 36; and R.A. Grange, C.R. Hribal, and L.F. Porter, Metall. Trans. A, Vol. 8A, p. 1776.)

Hardness: fine pearlite