LOGAM DAN PADUAN LOGAM

Transkripsi

1 LOGAM DAN PADUAN LOGAM SATU KOMPONEN digunakan luas, kawat, kabel, alat RT LEBIH SATU KOMPONEN, utk memperbaiki sifat PADUAN FASA TUNGGAL, MRPKAN LARUTAN PADAT, KUNINGAN (Tembaga + Seng) perunggu (paduan tembaga dan timah putih) Paduan fasa ganda mengandung fasa tambahan karena batas daya larutnya dilampaui. Kebanyakan jenis baja dan logam lainnya merupakan paduan fasa ganda.

2 LARUTAN PADAT LOGAM LARUTAN PADAT SUBTITUSI Bila atom-atom pelarut digantikan oleh atomatom terlarut di dalam kisi kristal pelarut (contoh kuningan atom seng menggantikan atom tembaga). lihat gbr hal.118 Van Vlack. Proses Subtitusi (Hume-Rothery Solubility rules) ini dibatasi oleh : perbedaan diameter atom (< 15%) mempunyai struktur kristal yg sama elemen2nya tdk mudah membentuk senyawa (spt Ni dan Cu pd tabel berkala).

3

4 Bila perbedaan atom-atomnya kurang dari 8% dan kondisi lainnya terpenuhi, maka atom2 tsb dpt tersubstitusi sempurna. Contoh: Pada logam monel (Ni-Cu), dimana jari2 (r) atom Ni = 0,157 nm dan Cu = 0,162 nm. kedua-duanya memp.struktur kps (fcc) dan no.atom 28 dan 29, hal ini kemungkinan besar kelarutan Ni dalam Cu dari 0% s/d 100%. Monel Alloy (30% Cu) yg memp.sifat high strength dan good corrosion resistance. Pada logam Kuningan (Brass = Cu Zn) Jari-jari atom Seng (Zn) = 0,153 nm dgn. No. atom 30 dan dapat menggantikan atom Cu sampai 50%.

5 LARUTAN PADAT INTERSTISI Bila atom-atom yang kecil (H, C, B, N, He) menyusup dalam ruang kisi kristal dari atom-atom yang besar. Contoh: Atom karbon (C) ke dalam besi (Fe) Pada suhu kamar, besi murni memp. Struktur kristal kpr (bcc) alpha iron dan pada suhu > 912 o C strukturnya kps (fcc) gamma iron. Pada struktur kpr, ruang antar atomnya kecil, shg sedikit sekali menampung atom karbon (0,025%). Bila dipanaskan sampai 912 o C atom karbon dpt menyusup sampai 2%, larutan pdt intersiti ini biasanya disebut sebagai Austenite.

6 DIAGRAM FASA (DIAGRAM KESEIMBANGAN) Digunakan untuk: Mengetahui fasa apa yang berada dlm keseimbangan pada suhu tertentu Menentukan komposisi logam pada fasa tertentu Menghitung kuantitas fasa yang ada

7 a). Mengetahui fasa - fasa tunggal, fasa ganda (dua fasa) & tiga fasa Gbr. Diagram fasa Pb-Sn

8 Eutectic System: Eutectic system is a phase transformation that takes place when a single-phase liquid transforms directly to a two-phase solid. L ---> S1 + S2 Liquid ---> Solid 1 + Solid 2 (This is a reversible phase transformation)

9 b). Mengetahui Komposisi fasa Paduan 80% Pb-20% Sn pd suhu 150 o C, terdiri dari α dan β

10 c). Kuantitas fasa dinyatakan dlm fasa α dan β atau α dan L

11 Pada suhu 250 o C untuk paduan 80% Pb-20% Sn (lihat gbr.) bahwa: Fasa α (88% Pb 12% Sn) Fasa Cairan (L) (64% Pb 36% Sn) Kuantitas fraksi cairan (L) = 1/3 dan α = 2/3. Balan Bahan: Misalkan 600 g dan A adalah gram α (88% Pb 12% Sn) Dan L adalah gram cairan (64% Pb 36% Sn) Neraca Total : A + L = 600 g Neraca komponen Pb: 0,88 A + 0,64 L = 0,8 (A +L) A = 2L cairan (L) = 200 g dan α = 400 g

12 LEVER RULE (Dalil Pengungkit Terbalik) Misalkan paduan 80% Pb- 20% Sn pd suhu 250 o C, berapa kuantitas fasa solid dan fasa cairan? :

13 Tie Line S 1 ke L 1 berat total 100% dr kedua fasa yg ada, selanjutnya tarik grd.sejajar sb. Y pd keadaan diatas dan memotong grs. Tie line Bgn. Kiri banyak mengandung solid (S) dan bgn. Kanan banyak mengandung cairan (L). Penerapan terhadap 80 Pb 20 Sn pada suhu 250 o C. Fasa liquid (L) = 8/24 x 100% 1/3 bagian atau L = 200 gr. Dan Fasa padat = 16/24 x 100% 2/3 bagian = 400 gr.

14 DIAGRAM FASA BESI-KARBON (Fe-C) PADUAN Fe-C BAJA FERIT (BESI ALPHA) MRPKAN MODIFIKASI BESI MURNI PD SUHU RUANG, LUNAK, ULET DAN KARENA BESI FERIT MEMP. STRUKTUR KPR DIMANA RUANG ANTAR ATOMNYA KECIL, SHG SEDIKIT SEKALI DPT MENAMPUNG ATOM C (DAYA LARUTNYA: 1 DALAM 1000 ATOM BESI) AUSTENIT (BESI GAMMA) MODIFIKASI BESI DGN STRUKTUR KPS, BESI INI STABIL PD.SUHU 912 O C DAN 1394 O C. (PD SUHU INI LUNAK DAN ULET). RUANG ANTAR ATOMNYA LBH BESAR (~ 9% C), DAYA LARUT C LBH BESAR MAX. 2,11%

15 BESI DELTA (δ) DIATAS SUHU 1394 O C BESI AUSTENIT TDK LAGI STABIL, KRN STRUKTURNYA BERUBAH MENJADI KPR, DAYA LARUT ATOM C LBH BESARDIBANDINGKAN DLM BESI FERIT BESI KARBIDA (SEMENTIT) ATOM C MEMPUNYAI DAYA LARUT YG LEBIH MEMBENTUK FASA KEDUA YG DISEBUT SEBAGAI BESI KARBIDA (Fe 3 C), ATOM C NYA ~ 6,7%. (SPT DIAGRAM SBB)

16 DIAGRAM FASA BESI-BESI KARBIDA (Fe- Fe 3 C) γ + Fe 3 C

17 BAGIAN YG TERPENTING ADALAH PD DAERAH 0-1% C SUHU OC, KARENA PD BGN INI MIKROSTRUKTURNYA DPT DIATUR SESUAI DGN KEINGINAN REAKSI EUTEKTOID (SPT EUTEKTIK) Pendinginan EUTEKTIK : L2 S1 + S3 Pemanasan Pendinginan EUTEKTOID : S2 S1 + S3 Pemanasan

18 Sistem Eutektoid : Perubahan fase eutektoid terjadi jika fase tunggal padat berubah secara langsung menjadi dua fase padat, seperti reaksi sbb: S1 S2 + S3 (reversible)

19 REAKSI EUTEKTOID PD PADUAN Fe-C : γ (0.77% C) 727 O C α (0.02%C) + Fe3C(6.7%C) DEKOMPOSISI AUSTENIT: SELAMA PENDINGINAN TERJADI DEKOMPOSISI AUSTENIT SPT REAKSI SBB: γ (0.77% C) α + C (karbida 12%)

20 BESI FERIT ALPHA DAN KARBIDA BERCAMPUR DGN BAIK, SPT LAMEL. DAN MIKRO STRUKTUR YG DIHASILKAN BERBENTUK PERLIT (Lht gbr)