materi 5_diagram fasa
DESCRIPTION
Metalurgi FisikTRANSCRIPT
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