Diagram Fasa. Latar Belakang Taufiqurrahman 1 LOGAM. Pemaduan logam

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Diagram Fasa. Latar Belakang Taufiqurrahman 1 LOGAM. Pemaduan logam"

Hartanti Tedjo
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Diagram Fasa Latar Belakang Umumnya logam tidak berdiri sendiri (tidak dalam keadaan murni Kemurnian Sifat Pemaduan logam akan memperbaiki sifat logam, a.l.: kekuatan, keuletan, kekerasan, ketahanan korosi, ketahanan aus, ketahanan lelah, dll LOGAM Logam lebih banyak dalam keadaan dipadu (logam paduan) Paduan Struktur Pemaduan logam membuat struktur dalam keadaan setimbang pada temperatur dan tekanan tertentu Taufiqurrahman 1

2 Definisi Fasa pada suatu material didasarkan atas daerah yang berbeda dalam struktur atau komposisi dari daerah lainnya. Fasa bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki sifat fisik dan kimia yang seragam. Untuk mempelajari paduan dibuatlah kurva yang menghubungkan antara fasa, komposisi dan temperatur. Diagram fasa adalah suatu grafik yang merupakan representasi tentang fasa-fasa yang ada dalam suatu material pada variasi temperatur, tekanan dan komposisi. 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. 3 Informasi Diagram Fasa 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 Taufiqurrahman 2

3 Jenis Pemaduan Unsur Logam Unsur Logam Contoh: Cu + Zn; Cu + Al; Cu + Sn Unsur Logam Unsur Non Logam Contoh: Fe + C 5 Contoh Pemaduan Pemaduan terjadi akibat adanya susunan atom sejenis ataupun ada distribusi atom yang lain pada susunan atom lainnya. Gula Minyak Air Alkohol Air Air Sirup Jenuh Kelebihan Gula Larutan Taufiqurrahman 3

4 Jenis Larutan Padat (Berdasarkan Posisi Atom) 1. Larutan padat substitusi Adanya atom-atom terlarut yang menempati kedudukan atom-atom pelarut. 2. Larutan padat interstisi Adanya atom-atom terlarut yang menempati ronggarongga diantara kedudukan atom/sela antara. Cu Fe C Ni 7 Faktor Kelarutan Padat (Hume-Rothery) 1. Faktor geometri (diameter atom dan bentuk sel satuan), mempengaruhi terbentuknya jenis kelarutan ditentukan oleh. Contoh: Jika A dan B memiliki sel satuan sama, maka: A + B C kelarutan yang tersusun disebut kelarutan sempurna, dimana sifat C sifat A atau B. Jika A dan B memiliki sel satuan yang berbeda, maka: a) A + B A (dimana A yang dominan) B (dimana B yang dominan) kelarutan yang tersusun disebut larut sebagian b) A + B A + B (tidak larut) Taufiqurrahman 4

5 Faktor Kelarutan Padat (Hume-Rothery) cont d 2. Faktor diameter atom, menetntukan jenis larutan padat (substitusi/interstisi). Larutan padat substitusi, perbedaan diameter atom yang larut <15% dibandingkan atom pelarut. Larutan padat interstisi, perbedaan diameter atom yang larut >15% dibandingkan atom pelarut. 3. Stabilitas hasil percampuran Ditandai oleh keelektronegatifan dan keelektropositifan, makin besar perbedaannya maka makin stabil, tetapi jika terlalu besar perbedaannya yang terjadi bukan larutan, melainkan senyawa (compound). 9 Pembentukan Diagram Fasa Memvariasikan komposisi kedua unsur (0 100%) Dipanaskan hingga mencair Didinginkan dengan lambat Kurva Pendinginan Perubahan komposisi akan merubah pola dari kurva pendinginan. Titik A, L 1, L 2, L 3 dan C awal terjadinya pembekuan, dan Titik B, S 1, S 2, S 3 dan D akhir pembekuan Taufiqurrahman 5

6 Garis Pada Diagram Fasa Garis Liquidus Menunjukkan temperatur terendah dimana logam dalam keadaan cair atau temperatur dimana awal terjadinya pembekuan dari kondisi cair akibat proses pendinginan. Gbr. diagram kesetimbangan fasa Cu-Ni Garis Solidus Menunjukkan temperatur tertinggi suatu logam dalam keadaan padat atau temperatur terendah dimana masih terdapat fasa cair. 11 Solubility Limit Gbr. Kelarutan dari Gula (C 12 H 22 O 11 ) di dalam air (sirup). Solubility Limit Menunjukkan konsentrasi maksimum pada sebuah fasa larutan, yang menyatakan batas kelarutan maksimum unsur terlarut didalam pelarutnya atau dapat juga disebut maximum solubility limit Taufiqurrahman 6

7 T( C) Temperature ( C) Contoh Solubility Limit Dari diagram fasa sistem air (sirup) dan gula di samping. Pertanyaan: Berapa solubility limit (batas kelarutan) pada temperatur 20??? Jawaban : Gula 65 wt% Jika Co < Gula 65 wt% : Jika Co > Gula 65 wt% : Diagram Fasa Gula/Air Solubility Limit L (Larutan cair, mis: sirup) L (Cair) + S (Gula padat) 65 Sirup Air C = Composition (Gula wt%) Gula Sirup + Gula Solubility limit bertambah bersama dengan peningkatan Temperatur (T): mis., jika T = 100 C, maka solubility limit = Gula 80 wt% 13 Pengaruh Temperatur (T) & Komposisi (C o ) Perubahan T dapat merubah jumlah fasa : komponen A ke B Perubahan C o dapat merubah jumlah fasa : komponen B ke D Sistem Cu-Ni Cu L (liquid) liquidus B A solidus a (FCC solid solution) Co (%wt) Ni 14 D Taufiqurrahman 7

Kurva Pendinginan Logam (1) (2) (1) Pemanasan logam hingga titik T a ; (2) Pendinginan logam dari titik a b; (3) (4) (5) (3) Di titik b, logam mulai mengendap menjadi larutan; (4) Di titik c, logam

8 Kurva Pendinginan Logam (1) (2) (1) Pemanasan logam hingga titik T a ; (2) Pendinginan logam dari titik a b; (3) (4) (5) (3) Di titik b, logam mulai mengendap menjadi larutan; (4) Di titik c, logam menjadi padat; garis horisontal lurus kurva dari b ke c menunjukkan suhu konstan (T b-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 15 Kurva Pendinginan Besi Kurva Pendinginan Bentuk Allotropic Taufiqurrahman 8

Kurva Pendinginan Logam Paduan 17 Klasifikasi Diagram Fasa 1. Larut sempurna dalam keadaan cair dan padat. 2. Larut sempurna dalam keadaan cair, tidak larut dalam keadaan padat (reaksi eutektik). 3.

9 Kurva Pendinginan Logam Paduan 17 Klasifikasi Diagram Fasa 1. Larut sempurna dalam keadaan cair dan padat. 2. Larut sempurna dalam keadaan cair, tidak larut dalam keadaan padat (reaksi eutektik). 3. Larut sempurna dalam keadaan cair, larut sebagian dalam keadaan padat (reaksi eutektik). 4. Larut sempurna dalam keadaan cair, larut sebagian dalam keadaan padat (reaksi peritektik). 5. Larut sempurna dalam keadaan cair, tidak larut dalam keadaan padat dan membentuk senyawa. 6. Larut sebagian dalam keadaan cair (reaksi monotektik). 7. Tidak larut dalam keadaan cair maupun padat Taufiqurrahman 9

Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan) 1 1) Aturan 1: jika diketahui T & Co, maka akan diketahui jumlah dan jenis fasa.

10 Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan) 1 1) Aturan 1: jika diketahui T & Co, maka akan diketahui jumlah dan jenis fasa. Contoh : Diagram Fasa Cu-Ni T ( ) A (1100, 60): B (1250, 35): 1 Fasa: α 2 Fasa: L + α Cu %wt 19 Ni Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan) 2 2) Aturan 2: jika diketahui T & Co, maka akan diketahui komposisi dari fasa. Contoh : Diagram Fasa Cu-Ni T ( ) Pada C 0 = 35 %wt Ni Pada TA: 1320 Hanya cair/ liquid (L) C L = C 0 = 35 %wt Ni Pada TD: 1190 Hanya padat/ solid (a) C a = C 0 = 35 %wt Ni Pada TB: 1250 Keduanya a dan L C L = C Liquidus = 32 wt%ni C a = C Solidus = 43 wt%ni Cu C L C 0 %wt C α Ni Taufiqurrahman 10

11 Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan) 3 3) Aturan 2: jika diketahui T & Co, maka akan diketahui jumlah setiap fasa (=%wt) Pada C 0 = 35 %wt Ni Contoh : Diagram Fasa Cu-Ni T ( ) Pada TA: Hanya cair/ liquid (L) W L = 100 %wt ; W a = 0 Pada TD: Hanya padat/ solid (a) W L = 0 ; W a = 100 %wt Pada TB: Keduanya a dan L Cu C L C 0 %wt C α Ni 21 Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan) 3 1 Untuk W L : W L C C α α C C 0 L % 100% 73%wt Untuk W α : W a C C α C C L % 100% L 7 %wt Taufiqurrahman 11

The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan Untuk menghitung persentase fasa-fasa yang ada pada komposisi tertentu, digunakan metoda kaidah lengan.

12 The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan Untuk menghitung persentase fasa-fasa yang ada pada komposisi tertentu, digunakan metoda kaidah lengan. x adalah komposisi paduan yang akan dihitung persentase fasafasanya pada temperatur T, maka tarik garis yang memotong batas kelarutannya (garis L-S). Jika x = w o ; L = w l dan S = w s maka % fasa cair dan padat : w w L s o w w x100% S o l x100% w w w w s l 23 s l Daftar Pustaka Sekian & Terima Kasih Taufiqurrahman 12

dokumen-dokumen yang mirip

Background 12/03/2015. Ayat al-qur an tentang alloy (Al-kahfi:95&96) Pertemuan Ke-2 DIAGRAM FASA. By: Nurun Nayiroh, M.Si

Background 12/03/2015. Ayat al-qur an tentang alloy (Al-kahfi:95&96) Pertemuan Ke-2 DIAGRAM FASA. By: Nurun Nayiroh, M.Si Background Pertemuan Ke-2 DIAGRAM FASA Umumnya logam tidak berdiri sendiri (tidak dalam keadaan murni) Kemurnian Sifat Pemaduan logam akan memperbaiki sifat logam, a.l.: kekuatan, keuletan, kekerasan,