Subscribe to RSS Feed

Diagram Fasa

28 February 2012 by

Diagram Fasa

Pendahuluan

Sifat mekanik dari suatu bahan salah satunya ditentukan oleh struktur mikro bahan tersebut. Untuk mengetahui struktur mikro tersebut maka perlu mengetahui fasa diagram dari bahan. Diagram fasa digunakan untuk acuan dalam proses peleburan, pengecoran, kristalisasi dan lain-lain.

Komponen yaitu bagian yang menyusun suatu paduan (alloy). Komponen dapat berupa unsur atau senyawa. Dalam suatu paduan ada komponen yang bertindak sebagai solute dan ada yang bertindak sebagai solvent. Contoh Kuningan, Cu sebagai unsur pelarut dan Zn sebagai unsur yang dilarutkan. Dalam senyawa larutan tersebut terdapat batas kelarutan yaitu merupakan konsentrasi atom maksimum yang dapat dilarutkan oleh pelarut untuk membentuk larutan padat (solid solution).

Fasa adalah bagian homogen dari sistem yg mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang beraturan. Contoh dari fasa yaitu material murni, larutan padat, larutan cair dan gas. Untuk material yang mempunyai dua atau lebih struktur maka disebut polimorfik.

Definisi Diagram Fasa

Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentang fasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperatur, tekanan dan komposisi. Diagram ini merupakan dasar pemahaman untuk semua operasi – operasi perlakuan panas.

Pada umumnya diagram fasa dibangun pada keadaan kesetimbangan (kondisinya adalah pendinginan yang sangat lambat). Diagram ini dipakai untuk mengetahui dan memprediksi banyak aspek terhadap sifat material.

Kegunaan Diagram Fasa

Diagram fasa dapat digunakan untuk memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik proses anil, normalizing maupun proses pengerasan.

Informasi penting yang dapat diperoleh dari diagram fasa adalah:

  1. Memperlihatkan fasa-fasa yang terjadi pada perbedaan komposisi dan temperatur dibawah kondisi pendinginan yang sangat lambat.
  2. Mengindikasikan kesetimbangan kelarutan padat satu unsur atau senyawa pada unsur lain.
  3. Mengindikasikan pengaruh temperatur dimana suatu paduan dibawah kondisi kesetimbangan mulai membeku dan pada rentang temperatur tertentu  pembekuan terjadi.
  4. Mengindikasikan temperatur dimana perbedaan fasa-fasa mulai mencair.

 

Beberapa Contoh Diagram Fasa

Diagram Fasa Fe – Fe3C

phase diagram fe fe3c

Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk memahami struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon, suatu jenis logam paduan besi (Fe) dan karbon (C). Karbon larut di dalam besi dalam bentuk larutan padat (solid solution) hingga 0,05% berat pada temperatur ruang. Baja dengan atom karbon terlarut hingga jumlah tersebut memiliki alpha ferrite pada temperatur ruang. Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam bentuk hard intermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai cementite atau carbide. Selain larutan padat alpha-ferrite yang dalam kesetimbangan dapat ditemukan pada temperatur ruang terdapat fase-fase penting lainnya, yaitu delta-ferrite dan gamma-austenite.

 

Logam Fe bersifat polymorphism yaitu memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda. Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati temperature 910oC. Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1400oC gamma-austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan Delta) Ferrite dalam hal ini memiliki struktur kristal BCC sedangkan (Gamma) Austenite memiliki struktur kristal FCC.

Untuk ferrit dengan struktur kristal BCC, dapat melarutkan C maks. 0,022% pada temperatur 727°C, sedangkan austenite dengan struktur kristal FCC, dapat melarutkan C hingga 2,11% pada temperatur 1148°C, untuk sementit, dengan struktur kristal BCT, dapat melarutkan C hingga 6,7%.

 

Diagram Fasa Cu – Ag

ag cu1

Pada diagram fase sistem Cu – Ag didapatkan 3 daerah yang terdiri dari fase tunggal yaitu fase α, β, dan L. Fase α adalah daerah yang kaya akan tembaga. Fase ini adalah solid solution yang memiliki atom perak sebagai solute dan memiliki struktur FCC. Solid solution fase β juga memilki struktur kristal FCC, tetapi dengan atom perak sebagai solvent dan atom tembaga sebagai solute. Pada temperatur tertentu  fase α dan β dapat terdiri dari 100% solvent (tembaga murni atau perak murni).

Pada fase α dan β kelarutan masing-masing solute terbatas pada garis BEG pada diagram fase. Garis ini bersesuaian dengan temperatur 779oC. Garis BEG membatasi kelarutan maksimum solute pada masing-masing fase. Untuk fase α, kelarutan Ag memiliki nilai maksimal sebesar 8.0 wt%, sebagaimana ditunjukkan oleh titik B. Sementara itu pada fase β batas kelarutan Cu adalah 8.8 wt% (ditunjukkan oleh titik G).

Garis batas fase yang memisahkan fase α dan fase α + β pada temperatur di bawah 779 oC disebut dengan solvus line. Sedangkan garis batas fase yang memisahkan fase α dan fase α + L pada temperatur di atas 779 oC disebut dengan solidus line. Sementara itu, fase L dan fase α + L dipisahkan oleh garis batas fase yang disebut liquidus line.

Titik E merupakan titik pertemuan antara garis AE dan EF. Garis AE menunjukkan penurunan titik lebur Cu sebagai fungsi kenaikan konsentrasi Ag yang ditambahkan. Sedangkan garis EF menunjukkan penurunan titik lebur Ag akibat peningkatan konsentrasi Cu dalam solid solution.

Titik E disebut invariant point. Titik ini menunjukkan temperatur terendah di mana fase L masih ada sebelum berubah menjadi fase α + β. Pada titik E komposisi sistem adalah 71.9 wt% Ag – 28.1 wt% Cu.

Diagram Fasa Cu – Ni
cu ni

Terdapat tiga fase yang teramati yaitu fase liquid (L), fase alpha (α), dan fase liquid-alpha (α+L). keberadaan tiap fase dibatasi oleh garis batas fase yang terdapat disepanjang rentang komposisi dan temperatur tertentu.

Fase liquid L terdiri dari Cu dan Ni dalam liquid. Fase α adalah substitusional solid solution dari atom Cu dan Ni, serta memiliki struktur kristal FCC. Dari diagram fase dapat terlihat pada temperatur di bawah 1080 oC Cu dan Ni dapat membentuk solid solution pada sembarang komposisi.

Fase yang diberi nama dengan huruf Yunani (α, β, γ, dll) menunjukkan fase solid solution dari paduan logam. Daerah fase L dan α+L dipisahkan oleh suatu garis yang disebut liquidus line. Daerah di atas liquidus line hanya terdiri dari L. Sementara itu daerah fase α dan α+L dipisahkan oleh suatu garis yang disebut solidus line. Daerah di bawah solidus line hanya terdiri dari fase α.

Titik potong dari solidus dan liquidus line menunjukkan titik lebur dari masing-masing bahan murni. Untuk diagram fase Cu-Ni, kedua garis berpotongan di dua titik yaitu pada temperatur 1085 oC yang bersesuaian dengan komposisi 0 wt% Ni (100 wt% Cu) dan pada temperatur 1453 oC yang bersesuaian dengan komposisi 100 wt% Ni (0 wt% Cu).

Untuk suatu paduan dengan komposisi tertentu, titik lebur akan terletak sedikit di atas solidus line. Jika temperatur dinaikkan secara perlahan-lahan sedikit demi sedikit fase solid akan berubah menjadi fase liquid. Sebelum mencapai liquid line, fase solid (α) dan liquid akan hadir bersamaan.

Saat temperatur mencapai liquidus line, semua fase solid berubah menjadi fase liquid. Jika temperatur dinaikkan terus, hanya fase liquid (L) yang terdapat dalam sistem.

 

Sumber :

http://www.google.co.id/search?q=diagram+fasa+besi&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a

ratubilqiis.files.wordpress.com/2009/02/diagram-fasa.ppt

ratubilqiis.wordpress.com/downloads-zone/diagram-fasa-lanjutan/

http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/pengantar_teknologi_baja/bab1_besi_dan_baja.pdf

staff.ui.ac.id/internal/131644936/material/HOEkstraksi.ppt

http://ftp.gunadarma.ac.id/handouts/S1_MESIN/Material%20teknik%2000.ppt

ai3.itb.ac.id/~basuki/usdi/TPB-kuliah/materi/…/WujudZat.pdf

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *


*


Stay in Tune

    Twitter

    Follow Me on Twitter!

    Recent Comments