ISOTHERMAL TRANSFORMATION DIAGRAM

Diagram TTT atau Isothermal Transformation Diagram (I-T diagram) merupakan

sebuah diagram yang menghubungkan transformasi austenite terhadap waktu (dalam skala

log) dan temperatur. Dalam proses laku panas pada baja, biasanya pemanasan dilakukan

hingga mencapaitemperature austenite, kemudian ditahan pada temperature tersebut beberapa

saat lalu didinginkan dengan laju pendinginan tertentu. Struktur mikro yang terjadi setelah

pendinginan akan tergantung pada laju pendinginan. Karenanya sifat mekanik dari baja

setelah akhir suatu proses laku panas akan banyak ditentukan oleh laju pendinginan. Proses

transformasi ini dibaca dengan diagram TTT karena kondisi tidak setimbang. Setiap baja

(komposisi penyusun baja yang berlainan) akan mempunyai I-T diagram sendiri.

Gambar 1. Diagram TTT untuk Baja Eutektoid (0.8%)

            Kurva sebelah kiri menunjukkan saat mulainya transformasi isothermal dan kurva

sebelah kanan menunjukkan saat selesainya transformasi isothermal. Diatas garis A1 austenit

dalam keadaan stabil (tidak terjadi transformasi walaupun waktu penahannya bertambah). Di

bawah temperature kritis A1 pada daerah di sebelah kiri kurva awal transformasi austenite

tidak stabil (suatu saat ia akan bertransformasi) dan disebelah kanan kurva akhir transformasi

terdapat hasil transformasi isothermal dari austenite, sedang pada daerah diantara dua kurva

tersebut terdapat sisa austenite (yang belum bertransformasi) dan hasil transformasi

isotermalnya. Titik paling kiri dari kurva awal transformasi disebut hidung (nose) diagram

ini. transformasi austenite diatas nose akan menghasilkan perlit sedangkan di

bawah nose akan menghasilkan bainit. Tetapi bila transformasi berlangsung pada temperature

yang lebih rendah lagi (dibawah garis Ms = Martensite start) akan diperoleh martensit.

Mekanisme Transformasi

            Perubahan austenite menjadi perlit berlangsung dengan difusi, suatu proses yang

berlangsung dengan difusi selalu temperature activated dan time dependent serta berlangsung

dengan mekanisme pengintian dan pertumbuhan.

            Bila austenite dipaksa berada pada temperature di bawah temperature kritis A1 maka

dorongan untuk berubah makin besar, perubahan terjadi lebih awal tetapi pertumbuhan makin

lambat, sehingga perlit yang terjadi makin halus. Makin rendah temperaturnya, maka

dorongan termodinamik ini berubah menjadi gaya geser (shear force) yang dapa menggeser

atom besi pada posisi tertentu (agar dapat berubah dari FCC menjadi BCC).

            Sebenarnya belum ferrit BCC yang terjadi namun suatu struktur BCT (Body Centered

Tetragonal) karena austenite mengandung banyak karbon ketika berada di bawah temperatur

A1.  Atom karbon yang terperangkap dalam ferrit tersebut membuat BCC memanjang.

Karbon yang banyak ini akan keluar melalui proses difusi membentuk sementit dan BCT

akan menjadi BCC (ferrit). Sementit yang keluar dari BCT akan keluar pada arah/bidang

kristallografik tertentu dari ferrit yang terbentuk ( struktur bainit). Proses ini terjadi bila

austenite didinginkan cepat sampai dibawah nose dan temperature berada diatas Ms.  Bainit

akan terjadi pada transformasi isothermal dari austenite pada temperature di bawah nose.

Pada temperature lebih tinggi diperolehupper bainite (bainit atas) atau feathery

bainite sedangkan pada temperature lebih rendah diperoleh lower bainite (bainit bawah)

atau acicular bainite. Perbedaan dari kedua bainit tersbeut terletak pada susunan lamellarnya.

            Selain itu, dari phase austenite pada suhu diantara A1 dan dibawah nose, terbentuk

pulaperlit (struktur eutectoid 0.8% C yang terdiri dari phasa ferit yang diselingi dengan

lapisan-lapisan Fe3C). dekomposisi dimulai dari nucleus cementit yang nantinya membentuk

nodule dari ferrit. Nodul perlit terbentuk dari plat-plat ferit yang diselingi dengan pelat-pelat

cementit. Pada  suhu  dekomposisi  austenit  pada  daerah  nose  akan  menghasilkan

campuran perlit dan bainit dalam periode waktu tertentu.

Ketika austenite berada dibawah Ms, maka yang terjadi adalah difusi telah terhenti

(karena atom karbon sudah tidak memiliki cukup energi) dan timbul struktur baru dari atom

karbon menjadi BCT yaitu martensit. Karena adanya karbon yang terperangkap maka

struktur itu menjadi tegang dan kekerasannya tinggi, tetapi juga getas. Banyaknya austenite

yang bertransformasi menjadi martensit hanya tergantung pada temperature (mulai Ms dan

berakhir di Mf).

CONTINOUS COOLING TRANSFORMATION DIAGRAM

Diagram continous

cooling transformation atau

biasa disebut CTT diagram,

merupakan diagram yang

menggambarkan hubungan

antara laju pendinginan

kontinyu dengan fasa atau

struktur yang terbentuk setelah

terjadinya transformasi fasa.

Gambar dibawah menunjukkan diagram CCT untuk baja secara skematika. Terlihat

bahwa kurva-kurva pendinginan kontinyu dengan laju pendinginan yang berbeda akan

menghasilkan fasa atau struktur baja yang berbeda. Setiap kurva pendinginan yaitu kurva (a),

(b), (c), memperlihatkan permulaan dan akhir dari dekomposisi austenite menjad fasa atau

struktur baja akhir.

Sebagai ilustrasi, baja mengandung 0,2% karbon yang telah diaustenisasi pada temperatur

920 celcius, kemudian didinginkan dengan laju yang berbedasampai temperature 200 dan 250

celcius.

Kurva pendinginan (a) menunjukkan pendinginan secara kontinyu yang sangat cepat

dari temperatureaustenite sekitar 920 celcius ke temperature 200 celcius.laju pendinginan

cepat ini menghasilkan dekomposisi fasa austenite menjadi martensit. Fasa austenite akan

mulai terdekomposisi menjadi martensit pada temperature Ms, martensite start. Sedangkan

akhir pembentukan martensite akan berakhir ketika pendinginan mencapai temperature

Mf,martensite finish.

Kurva pendinginan (b) menunjukkan pendinginan kontinyu dengan laju

sedang/medium dari temperature 920 celsius ke 250 celcius. Dengan laju pendinginan

kontinyu ini fasa austenite terdekomposisi menjadi struktur bainite.

Kurva pendinginan (c) menunjukkan pendinginan kontinyu dengan laju pendinginan

lambat dari temperature 920 celsius ke 250 celcius. Pendinginan lambat ini menyebabkan

fasa austenite terdekomposisi menjadi fasa ferit dan perlit.