3-struktur mikrobahan berfasa ganda.pdf

7/25/2019 3-struktur mikrobahan berfasa ganda.pdf

1/38

ATURAN LEVER

PQ R

q %C r %C

+ L

eutectoid

eutectie

TEKNIK KIMIA - WIDI ASTUTI


2/38

Jumlah fase padat (fase Q) = x =

r - p

r - q100%

Jumlah fase cair (fase R) = y =

SoalSuatu campuran Fe-C yang mengandung 3% C diturunkansuhunya hingga mencapai suhu eutectoidnya. Hitung komposisi

kimia dari fasa-fasa dalam campuran tersebut sebelum dansetelah reaksi eutectoid terjadi !

p - q

r - q 100%

ATURAN LEVER



3/38


timah patri


4/38

1. Mulai titik eutektik, jika dilakukan pendinginan, suhu tidak dapat turun

sebelum semua fase berubah

2. Pada titik eutektik, dengan komposisi eutektik Sn 61,9 % dan suhu

eutektik 183 C, cairan akan terurai menjadi 2 fase padat

EUTEKTIK


cooling

heating 19,2 % Sn 97,5 % Sn

cairan 61,9 % Sn

3. Hanya pada suhu eutektik terjadi kesetimbangan 3 fasa

Permasalahan : tidak dapat menentukan komposisi 3 fasa secara tepat

contoh : paduan 70 Pb 30 Sn pada suhu eutektik 183 C


5/38


timah patri


6/38

Widi Astuti

MATERI 3


7/38

REAKSI FASA PADAT

Reaksi fasa padat dapat dikelompokkan dalam beberapa cara

1. Pertumbuhan butir

2. Rekristalisasi

3. Perubahan polimorfi

4. Pelarutan dan pengendapan5. Reaksi eutektoid

6. Transformasi martensitik

Parameter yang diamati pada bahan akibat reaksi tersebut1. Terbentuk tidaknya suatu fasa baru

2. Pergerakan atom yang terjadi (pengaturan kembali ( 1nm))



8/38

PERTUMBUHAN BUTIR

Adanya pergerakan atom yang menyebabkan pertumbuhan

melewati batas butir akibat kenaikan suhu. Pada reaksi ini tidak

ada perubahan komposisi, bentuk kristal maupun butir baru



9/38

PERTUMBUHAN BUTIR



10/38


11/38

REKRISTALISASI

Kemajuan reaksi kristalisasi mengikuti kurva sigmoidal.

Sebagai contoh

Aluminium hampir tidak

terekristalisasi saatdipanaskan selama 50

jam pada suhu 310oC,

namun setelah 70 jam

proses, aluminium telah

terekristalisasi hampir

50%. Berlaku rumus....



12/38

PERUBAHAN POLIMORFI

Reaksi ini menyebabkan terbentuknya fasa baru sehingga terjadi

koordinasi atom baru dengan pengaturan kembali secara lokal (


13/38

Pelarutan

Perubahan fasa akibat proses pelarutan dan difusi atom secara

besar-besaran (>>1nm)

bahan padat A# + bahan padat B bahan padat A

Pengendapan

Pemisahan dan pembentukan fasa baru dari larutan padat lewatjenuh dan difusi atom secara besar-besaran (>>1nm)

bahan padat A bahan padat A# + bahan padat B

pemanasan

pendinginan

PELARUTAN DAN PENGENDAPAN



14/38

CONTOH 90 Pb 10 Sn



15/38

Dekomposisi satu fasa saat pendinginan menjadi dua fasa

baru pada suhu tertentu

Bahan padat 2 Bahan padat 1+ bahan padat 3pendinginan

REAKSI EUTEKTOID



16/38

Perubahan polimorfi melalui pergeseran bidang

atom yang berdekatan akibat pendinginan

perlahan dan melibatkan pengaturan kembalisecara lokal (


17/38

STRUKTUR MIKRO FASA GANDA

Struktur mikro fasa ganda memiliki parameter sebagai berikut:

1. ukuran fasa

2. jumlah fasa

3. bentuk fasa dan distribusinya



18/38

SIFAT MEKANIK

Sifat mekanik material berfasa ganda meliputi kekerasan dan kekuatan dan

tidak dapat ditentukan dari sifat masing-masing fasanya.

Parameter yang mempengaruhi sifat mekanik

1. Kuantitas fasa

Daya tahan terhadap deformasi dapat ditingkatkan dengan penambahan

fasa baru. Seperti: karbon pada karet, pasir pada lempung

2. Ukuran fasa

Semakin kecil ukuran fasa yang ditambahkan maka peningkatankekuatan yang didapat akan semakin tinggi.

3. Bentuk dan distribusi fasa

dapat mempengaruhi ketangguhan dan kekerasan suatu bahan



19/38

SIFAT MEKANIK



20/38

SIFAT FISIK

Sifat fisik dari material fasa ganda antara lain :

1. Transmisi cahayatransmisi cahaya untuk benda padat bukan logam

dipengaruhi oleh jenis-jenis fasa.



21/38

SIFAT FISIK

2. Berat jenis ()

Berat jenis dari bahan berfasa ganda dapat

dihitung dengan cara:

m= f11+ f22+ fnn

dimana f adalah fraksi volum



22/38

SIFAT FISIK

3. Koefisien muai panas

Merupakan nilai pemuaian yang terjadi pada

material. Koefisien muai panas mengikuti aturancampuran linier. Pemuaian panas yang berbeda

dapat menimbulkan tegangan2 intern sehingga

terdapat regangan-regangan elastik pada bahan.



23/38

23

4.KonduktivitasKonduktivitas panas maupun listrik suatu campuran fasa sangat

bergantung dari geometri struktur mikronya.

Misalkan koefisien konduktivitas panas adalah k maka :

(a) k = k1f1+ k2f2+ .....

(b) 1/k = f1/k1+ f2/k2+ ...

(a) (b)

Arah hantaranpanas

SIFAT FISIK



24/38

Widi Astuti

MATERI 4


25/38

Pengertian

Merupakan proses laku panas

dimana bahan mengalami

pemanasan yang agak lamakemudian dilanjutkan dengan

proses pendinginan secara

perlahan-lahan.

Jenis teknis proses anil

- Anil

- Menghilangkan tegangan

- Rekristalisasi- Anil sempurna

- Speroidisasi

- Laku mampu tempa

(Malleabilization)

PROSES ANIL



26/38

ANIL

Bahan : Gelas

Tujuan: Menghilangkan tegangan sisa

Menghindarkan terjadinya retakan panas

Prosedur:

Pemanasan hingga mendekati suhu transisi gelas (Tg)agar memungkinkan penurunan tegangan.

Pendinginan lambat (pendinginan perlahan-lahan).Perubahan struktur mikro : tidak ada



27/38

Bahan : Semua logam, baja khususnya

Tujuan:

Menghilangkan tegangan sisa

Menghindarkan terjadinya distorsi dan pelengkunganpada permesinan

Prosedur:

Pemanasan hingga 600o

C Pendinginan lambat (pendinginan perlahan-lahan).

Perubahan struktur mikro : tidak ada

MENGHILANGKAN TEGANGAN



28/38

REKRISTALISASI

Bahan : Logam murni dan paduan, khususnya baja

Tujuan : Pelunakan dengan meniadakan

pengerasan regangan

Prosedur : Pemanasan

Pendinginan perlahan

Perubahan struktur mikro: Butir baru



29/38

ANIL SEMPURNA

Bahan : Baja

Tujuan : Pelunakan

Prosedur : Pemanasan dapur hingga 900o

CAustenisasi 25-30oC

Pendinginan dapur perlahan

Perubahan struktur mikro: Perlit kasar



30/38

SPEROIDISASI

Bahan : Baja karbon tinggi

Tujuan : Meningkatkan ketangguhan baja yg rapuh

Prosedur:struktur awal perlit : Pemanasan 16-24 jam dg suhu

sekitar suhu eutektoid (700oC)

struktur awal martensit : Pemanasan 1-2 jam dg suhusekitar suhu eutektoid (700oC)

Perubahan struktur mikro : speroidit



31/38

LAKU MAMPU TEMPA (MALLEABILIZATION)

Bahan : Besi cor

Tujuan: Agar besi cor memiliki keuletan

Prosedur:Proses anil pada suhu dibawah suhu eutektik (750oC).

Pendinginan normal

Perubahan struktur mikro :terbentuk gumpalan grafit



32/38

PROSES NORMALISASI

Kebanyakan produk memerlukanstruktur yang seragam

Struktur seragam dapat dicapai

dengan proses laku panas yang sesuai

Homogenisasi (perendaman)

Normalisasi



33/38

PROSES HOMOGENISASI (PERENDAMAN)

Bahan : logam cor

Tujuan : menyeragamkan komposisi bahan

Prosedur: Proses anil pada suhu dibawah suhu eutektik (750oC).

Pendinginan normal

Perubahan struktur mikro :

terbentuk gumpalan grafit



34/38

PROSES NORMALISASI

Bahan : Baja

Tujuan: membentuk struktur mikro denganbutir halus dan seragam

Prosedur:Pemanasan hingga temperatur austenit

Austenisasi 50-60oC

Pendinginan udaraPerubahan struktur mikro :

perlit halus

34TEKNIK KIMIA - WIDI ASTUTI


35/38

PROSES NORMALISASI

Waktu

Suhu

Austenit

Normalisasi(Pendinginanudara)

Suhu austenit 100%

Anil (Pendinginandapur)



36/38

PROSES PENGENDAPAN

Pengertian

Merupakan proses penguatan berdasarkan pemisahan fasa.

Keuntungan yang dapat diperoleh dari proses ini adalah

dispersi halus fasa yang keras dalam matriks yang ulet.

Jenis proses pengendapan

1. Proses pengerasan presipitasi (pengerasan sepuh)

2. Proses pengerasan lewat sepuh3. Proses pengerasan kombinasi



37/38

PROSES PENGERASAN SEPUH

PengertianMerupakan prosespeningkatan kekuatan menurutfungsi waktu.

Syarat untuk paduan yangakan mengalami pengerasansepuh adalah bahwa dayapelarutan turun dengan

menurunnya suhu, sehinggaakan didapat larutan padatlewat jenuh.



38/38

PROSES PENGERASAN KOMBINASI

Pengertian

Merupakan proses gabungan pengerasan dingin danpengerasan sepuh

Terdapat dua metode :

1. Pengerasan sepuh dilanjutkan dengan pengerasan dingin.

Kelemahan: keuletan bahan dapat menurun dan energiyang dibutuhkan untuk pengerasan dingin cukup besar.

2. Pengerasan dingin dilanjutkan dengan pengerasan panas

Kelemahan: kekerasan akhir lebih rendah dari prosespertama.

TEKNIK KIMIA WIDI ASTUTI

3-struktur mikrobahan berfasa ganda.pdf

Documents

Transcript of 3-struktur mikrobahan berfasa ganda.pdf