DIAGRAM FASA - 6623 – Taufiqur Rachman

TIN107 - Material Teknik 6 - Diagram Fasa

6623 - Taufiqurrahman 1

Diagram Fasa

Logam lebih banyak dalam keadaan dipadu (logam

paduan)

Pemaduan logam membuat struktur dalam keadaan setimbang pada temperatur dan tekanan tertentu

Pemaduan logam akan memperbaiki sifat logam al kekuatan keuletan kekerasan ketahanan korosi ketahanan aus ketahanan lelah dll

Umumnya logam tidak berdiri sendiri

(tidak dalam keadaan murni

Latar Belakang

Kemurnian Sifat

Paduan Struktur

LOGAM

TIN107 - Material Teknik 26623 - Taufiqur Rachman



Definisi

bull Fasa pada suatu material didasarkan atas daerah yang berbeda dalamstruktur atau komposisi dari daerah lainnya

bull Fasa ⟹ bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki sifat fisik dankimia yang seragam

bull Untuk mempelajari paduan dibuatlah kurva yang menghubungkanantara fasa komposisi dan temperatur

bull Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentangfasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperaturtekanan dan komposisi

bull Pada umumnya diagram fasa dibangun pada keadaan kesetimbangan(kondisinya adalah pendinginan yang sangat lambat) Diagram inidipakai untuk mengetahui dan memprediksi banyak aspek terhadapsifat material


Informasi Diagram Fasa

Informasi penting yang dapat diperoleh dari diagram fasa adalah

1 Memperlihatkan fasa-fasa yang terjadi pada perbedaankomposisi dan temperatur dibawah kondisi pendinginan yangsangat lambat

2 Mengindikasikan kesetimbangan kelarutan padat satu unsuratau senyawa pada unsur lain

3 Mengindikasikan pengaruh temperatur dimana suatu paduandibawah kondisi kesetimbangan mulai membeku dan padarentang temperatur tertentu pembekuan terjadi

4 Mengindikasikan temperatur dimana perbedaan fasa-fasamulai mencair




Jenis Pemaduan

Contoh Cu + Zn Cu + Al Cu + Sn

Unsur Logam Unsur Logam

Contoh Fe + C

Unsur Logam Unsur Non Logam


Air

Gula

Sirup Jenuh

Kelebihan Gula

Contoh Pemaduan

Minyak

Air

Alkohol

Larutan

Air

Pemaduan terjadi akibat adanya susunan atom sejenis ataupun adadistribusi atom yang lain pada susunan atom lainnya




Jenis Larutan Padat (Berdasarkan Posisi Atom)

1 Larutan padat substitusi

Adanya atom-atom terlarutyang menempati kedudukan

atom-atom pelarut

2 Larutan padat interstisi

Adanya atom-atom terlarutyang menempati rongga-

rongga diantara kedudukanatomsela antara

Cu

Ni

FeC


Faktor Kelarutan Padat (Hume-Rothery)

1 Faktor geometri (diameter atom dan bentuk sel satuan)mempengaruhi terbentuknya jenis kelarutan ditentukan oleh

Contoh

bull Jika A dan B memiliki sel satuan sama maka

A + B C ⤳ kelarutan yang tersusun disebut kelarutansempurna dimana sifat C sifat A atau B

bull Jika A dan B memiliki sel satuan yang berbeda maka

a) A + B Arsquo (dimana A yang dominan)

Brsquo (dimana B yang dominan)

⤳ kelarutan yang tersusun disebut larut sebagian

b) A + B A + B (tidak larut)




Faktor Kelarutan Padat (Hume-Rothery) contrsquod

2 Faktor diameter atom menetntukan jenis larutan padat(substitusiinterstisi)

bull Larutan padat substitusi perbedaan diameter atom yanglarut lt15 dibandingkan atom pelarut

bull Larutan padat interstisi perbedaan diameter atom yanglarut gt15 dibandingkan atom pelarut

3 Stabilitas hasil percampuran

Ditandai oleh keelektronegatifan dan keelektropositifan makinbesar perbedaannya maka makin stabil tetapi jika terlalu besarperbedaannya yang terjadi bukan larutan melainkan senyawa(compound)


Pembentukan Diagram Fasa

Memvariasikan komposisi kedua unsur (0 minus 100)

Dipanaskan hingga mencair

Didinginkan dengan lambat

Kurva Pendinginan

Perubahan komposisi akan merubah pola darikurva pendinginan

bull Titik A L1 L2 L3 dan C ⤳ awal terjadinyapembekuan dan

bull Titik B S1 S2 S3 dan D ⤳ akhir pembekuan




Garis Pada Diagram Fasa

Gbr diagram kesetimbangan fasa Cu-Ni

Garis LiquidusMenunjukkan temperatur

terendah dimana logam dalamkeadaan cair atau temperatur

dimana awal terjadinyapembekuan dari kondisi cairakibat proses pendinginan

Garis SolidusMenunjukkan temperatur

tertinggi suatu logam dalamkeadaan padat atau temperatur

terendah dimana masih terdapatfasa cair


Solubility Limit

Gbr Kelarutan dari Gula (C12H22O11) di dalam air (sirup)

Solubility LimitMenunjukkan

konsentrasi maksimum pada

sebuah fasa larutan yang

menyatakan bataskelarutan

maksimum unsurterlarut didalampelarutnya atau

dapat juga disebut

maximum solubility limit




Contoh Solubility LimitDari diagram fasa sistem air (sirup) dan gula di samping

Pertanyaan

Berapa solubility limit (batas kelarutan) pada temperatur 20

Jawaban

Gula 65 wt65

Jika Co lt Gula 65 wt Sirup

Jika Co gt Gula 65 wt Sirup + Gula

Solubility limit bertambah bersama dengan peningkatan Temperatur (T)mis jika T = 100degC maka solubility limit = Gula 80 wt

Diagram Fasa GulaAir

Gula

Tem

per

atu

re (

degC)

0 20 40 60 80 100C = Composition (Gula wt)

L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air


Pengaruh Temperatur (T) amp Komposisi (Co)

bull Perubahan T dapat merubah jumlah fasa komponen A ke B

bull Perubahan Co dapat merubah jumlah fasa komponen B ke D

Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a

(FCC solid solution)

liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A




Kurva Pendinginan Logam(1) Pemanasan logam hingga titik Ta

(2) Pendinginan logam dari titik a ndash b

(3) Di titik b logam mulai mengendapmenjadi larutan

(4) Di titik c logam menjadi padat garis horisontal lurus kurva dari bke c menunjukkan suhu konstan (Tb-c ) karena energi panas yang diserap dalam perubahan dari cair ke padat

(5) Logam padat didinginkan kembali dari c ke d dan temperatur mulai turun kembali

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)


Kurva Pendinginan Besi

Kurva Pendinginan Bentuk Allotropic




Kurva Pendinginan Logam Paduan


Klasifikasi Diagram Fasa

1 Larut sempurna dalam keadaan cair dan padat

2 Larut sempurna dalam keadaan cair tidak larut dalam keadaanpadat (reaksi eutektik)

3 Larut sempurna dalam keadaan cair larut sebagian dalamkeadaan padat (reaksi eutektik)

4 Larut sempurna dalam keadaan cair larut sebagian dalamkeadaan padat (reaksi peritektik)

5 Larut sempurna dalam keadaan cair tidak larut dalam keadaanpadat dan membentuk senyawa

6 Larut sebagian dalam keadaan cair (reaksi monotektik)

7 Tidak larut dalam keadaan cair maupun padat




Aturan Penentuan Jumlah amp Tipe Fasa(The Lever Arm RulesAturan Kaidah Lengan) ①

1) Aturan 1 jika diketahui Tamp Co maka akan diketahuijumlah dan jenis fasa

Contoh Diagram Fasa Cu-Ni

A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()


Aturan Penentuan Jumlah amp Tipe Fasa(The Lever Arm RulesAturan Kaidah Lengan) ②

2) Aturan 2 jika diketahui Tamp Co maka akan diketahuikomposisi dari fasa


wt NiCu

T ()

CL C0 Cα

bull Hanya cair liquid (L)bull CL = C0 = 35 wt Ni

Pada TA1320

bull Hanya padat solid (a)

bull Ca = C0 = 35 wt NiPada TD1190

bull Keduanyaa dan Lbull CL = CLiquidus = 32 wtNi

bull Ca = CSolidus = 43 wtNi

Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni




Aturan Penentuan Jumlah amp Tipe Fasa(The Lever Arm RulesAturan Kaidah Lengan) ③

3) Aturan 2 jika diketahui Tamp Co maka akan diketahuijumlah setiap fasa (=wt)


wt NiCu

T ()

CL C0 Cα

bull Hanya cair liquid (L)

bull WL = 100 wt Wa = 0Pada TA


bull WL = 0 Wa = 100 wtPada TD

bull Keduanyaa dan LPada TB

Pada C0 = 35 wt Ni


Aturan Penentuan Jumlah amp Tipe Fasa(The Lever Arm RulesAturan Kaidah Lengan) ③1

Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a




The Lever Arm RulesAturan Kaidah Lengan

bull Untuk menghitung persentasefasa-fasa yang ada pada komposisitertentu digunakan metodakaidah lengan

bull x adalah komposisi paduan yangakan dihitung persentase fasa-fasanya pada temperatur T makatarik garis yang memotong bataskelarutannya (garis L-S)

bull Jika x = wo L = wl dan S = ws

maka fasa cair dan padat

100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka

bull httpratubilqiisfileswordpresscom

bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih




Definisi

bull Fasa pada suatu material didasarkan atas daerah yang berbeda dalamstruktur atau komposisi dari daerah lainnya

bull Fasa ⟹ bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki sifat fisik dankimia yang seragam

bull Untuk mempelajari paduan dibuatlah kurva yang menghubungkanantara fasa komposisi dan temperatur

bull Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentangfasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperaturtekanan dan komposisi

bull Pada umumnya diagram fasa dibangun pada keadaan kesetimbangan(kondisinya adalah pendinginan yang sangat lambat) Diagram inidipakai untuk mengetahui dan memprediksi banyak aspek terhadapsifat material


Informasi Diagram Fasa

Informasi penting yang dapat diperoleh dari diagram fasa adalah

1 Memperlihatkan fasa-fasa yang terjadi pada perbedaankomposisi dan temperatur dibawah kondisi pendinginan yangsangat lambat

2 Mengindikasikan kesetimbangan kelarutan padat satu unsuratau senyawa pada unsur lain

3 Mengindikasikan pengaruh temperatur dimana suatu paduandibawah kondisi kesetimbangan mulai membeku dan padarentang temperatur tertentu pembekuan terjadi

4 Mengindikasikan temperatur dimana perbedaan fasa-fasamulai mencair




Jenis Pemaduan



Contoh Fe + C



Air

Gula

Sirup Jenuh

Kelebihan Gula

Contoh Pemaduan

Minyak

Air

Alkohol

Larutan

Air








atom-atom pelarut




Cu

Ni

FeC




Contoh






















Kurva Pendinginan
















Solubility Limit







dapat juga disebut






Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih




Jenis Pemaduan



Contoh Fe + C



Air

Gula

Sirup Jenuh

Kelebihan Gula

Contoh Pemaduan

Minyak

Air

Alkohol

Larutan

Air








atom-atom pelarut




Cu

Ni

FeC




Contoh






















Kurva Pendinginan
















Solubility Limit







dapat juga disebut






Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih







atom-atom pelarut




Cu

Ni

FeC




Contoh






















Kurva Pendinginan
















Solubility Limit







dapat juga disebut






Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih















Kurva Pendinginan
















Solubility Limit







dapat juga disebut






Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih













Solubility Limit







dapat juga disebut






Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih





Pertanyaan


Jawaban

Gula 65 wt65





Gula

Tem

per

atu

re (

degC)


L(Larutan cair

mis sirup)

SolubilityLimit L

(Cair)+S

(Gula padat)

20

40

60

80

100

Air





Co (wt) Ni20 40 60 80 1000

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

T(deg

C)

L(liquid)

a


liquidus solidus

Cu

Sistem Cu-Ni

B D

A









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)























A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih




















A

(1100 60)

1 Fasa

α

B

(1250 35)

2 Fasa

L + α

wt NiCu

T ()





wt NiCu

T ()

CL C0 Cα


Pada TA1320





Pada TB1250

Pada C0 = 35 wt Ni







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih







wt NiCu

T ()

CL C0 Cα






Pada C0 = 35 wt Ni



Untuk WL

Untuk Wα

wt 73100 3243

3543 100

CC

CC

Lα

0α

LW

wt 2100 3243

33 100

CC

CC

Lα

L0 725

W

a









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih









100xww

wwL

ls

os

100x

ww

wwS

ls

lo


Daftar Pustaka


bull wwwcsunedu

Sekian

amp

Terima Kasih


DIAGRAM FASA - 6623 – Taufiqur Rachman

Documents

Transcript of DIAGRAM FASA - 6623 – Taufiqur Rachman