MATERI KULIAH KE-5 METALURGI FISIK

DOSENABDUL KARIM, ST

DIAGRAM FASA

SIFAT BAHAN

Yang mempengaruhi sifat suatu bahan:Jenis fasaJumlah/banyaknya fasaBentuk fasa

Sifat bahan akan berubah bila hal-hal tersebut diatas berubah

Pada transformasi cair-padat ada beberapa kemungkinan yang dapat terjadi pada paduan

1. Kedua komponen tetap larut tak terbatas pd keadaan padat

2. Kedua komp saling tidak melarutkan pd keadaan padat (terjadi reaksi eutektik)

3. Kedua komp saling melarutkan secara terbatas pd keadan padat

4. Kedua komp mengalami reaksi peritektik

Pada keadaan padat mungkin jg sudah tdk ada lagi perubahan fase, ttpi pd bberapa sistem paduan dpt terjadi transformasi padat-padat, antara lain:Transformasi allotropikReaksi eutektoidReaksi peritektoid

1. Diagram fase 2 komp larut padat tak terbatas

Manfaat diagram fasa

Dapat mengetahui fase/struktur apa yg akan terjadi pd suatu paduan dg komposisi tertentu pd temperatur tertentu

Untuk memperkirakan komposisi kimia suatu fase dari suatu paduan tertentu pd temperatur tertentu

Cara mencari komposisi kimia suatu fase pd temperatur tertentu

Berat fase cair : berat fase padat = mn : noBerat fase cair (persen) = mn/mo x 100%Berat fase padat (persen) = no/mo x 100%Panjang mn = 20 – 10 = 10Panjang no = 26 – 20 = 6Panjang mo = 26 – 6 = 16Berat fase padat = 6/16 x 100% = 37,5%

Diagram fase 2 komp tidak saling melarut padatkan

Raoult: “titik beku suatu zat murni akan menurun bila ditambahkan zat lain, asalkan zat lain itu dapat larut dlm keadaan cair ttp tdk larut dlm keadaan padat.

Diagram fase terdiri dari 4 daerah: 1 daerah di atas garis likuidus (fase cair, kedua logam membentuk larutan), 3 daerah lainnya adl daerah 2 fase (lihat gambar)

Diagram fase eutektik

REAKSI EUTEKTIK

liquidCoolingHeating

Solid A + solid B

Reaksi eutektik adl perubahan dr liquid dg komposisi eutektik menjadi dua fase solid pd

temperatur tetap

Diagram fase 2 komp dg kelarut-padatan terbatas

Jarang terjadi paduan antara dua logam yg sama sekali tidak melarutkan dlm keadaan padat, saling melarutkan dg kelarutan tak terbatas

Yg sering terjadi adl kedua logam dpt saling melarut-padatkan scra terbatas, logam A dpt melarutkan logam B sampai jumlah tertentu atau sebaliknya

Di luar batas tsb akan terbentuk eutektik.Diagram fase u/ sistem paduan ini spt pd

gambar:

Partial solid solubility

Garis liquidus adl daerah fase tunggal larutan cair (liquid)Krn A dpt melarut-padatkan B dan B dpt melarut-padatkan

A, maka liquid tidak akan dpt terbentuk krista logam A dan/atau logam B murni, ttp akan terbentuk larutan padat atau campuran larutan padat

Daerah di bawah TA-F adl fase tunggal larutan padat αDaerah di bawah TB-G adl fase tunggal larutan padat βGaris yg membatasi daerah fase tunggal larutan padat dg

daerah campuran larutan padat disebut garis SOLVUSGaris solvus mrpkan garis yg menunjukkan batas kelarutan

logam B pd logam A (larutan padat α) dan batas kelarutan logam B pd logam A (larutan padat β)

Paduan 1 (95A – 5B)

Titik T1 mulai terjadi pembekuan mjd larutan padat α yg sangat kaya A, pembekuan berlanjut dg pembentukan kristal yg makin kaya B (mengikuti garis solidus) dan larutan cair yg kaya B (mengikuti garis liquidus)

Titik T4 pembekuan selesai dan kristal larutan padat α bertumbuh dan difusi terus berlangsung hingga kristal mjd homogen.

Pada temperatur kamar diperoleh kristal larutan padat α dg 5%B yg homogen

Paduan 2

Merupakan komposisi eutektikEutektik yg terjadi antara larutan padat α

dan larutan padat β. Perbandingan berat larutan pd tem eutektik TE dpt dihitung dg lever rule, yaitu EG: FE

Pendinginan lebih lanjut pd α dan β terjadi perubahan komposisi krn perubahan batas elarutan (ditunjukkan garis solvus)

Pd temperatur di bawah TE terjadi perubahan perbandingan berat α : β

Reaksi peritektik

Pembahasan sebelumnya telah membahas menenai reaksi eutektik, reaksi yg terjadi pd liquid dari komposisi eutektik

Pada reaksi peritektik, dua fase yg berbeda (liquid + solid) bereaksi menjadi suatu solid baru. Biasanya solid baru ini berupa intermediate phase alloy

LiquidSolid 1 + Solid

2

Cooling

Heating

Reaksi peritektik secara umum dituliskan sebagai berikut

Liquid + Solid New Solid

Cooling

Heating

Transformasi allotropik

Beberapa logam tertentu dpt memiliki struktur kristal yg berbeda tergantung pd temperaturnya, biasa disebut memiliki sifat allotropi

Beberapa logam yg mempunyai sifat allotropi: besi, timah, mangan, cobalt

Yg dimaksud dg transformasi allotropi adl: perubahan dr satu bentuk kristal ke bentuk kristal lain pd keadaan padat

Pd diagram fase, perubahan alotropi ditunjukkan o/ sebuah atau beberapa titik pd garis vertikal yg menyatakan logam murni

Reaksi eutektoid

Mirip dengan reaksi eutektik, reaksi eutektoid tidak melibatkan fase cair.

Paduan dg komposisi di sebelah kiri komposisi eutektoid disebut paduan hipoeutektoid

Sebelah kanan disebut paduan hipereutektoid

Solid 1 Solid 2 + solid 3

Cooling

Heating Eutektoid mixture

Reaksi peritektoid

Suatu reaksi yg mirip dg reaksi peritektik tetapi tidak menyangkut fase cair.

Pd reaksi peritektik seringkali reaksi yg terjadi tidak selesai karena tidak cukupnya waktu u/ berdifusi, maka pada reaksi ini akan lebih sulit lagi

Karena semuanya adl fase padat yg mana lebih sulit terjadi difusi

Solid 1 + solid 2 New solid 3

Cooling

Heating

TERIMA KASIH