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