transformasi-fasa2

MAKALAH TEKNOLOGI BAHAN

TRANSFORMASI FASA

DISUSUN OLEH : ISTI USWA U SWATUN TUN HASANAH HASANA H

FAKULTAS FAKULTAS TEKNIK  TEKNI K  TEKNIK KIMIA UNIVERSI UNIV ERSITAS TAS SULT SU LTAN AN AGENG TIRTAY TIRTAYASA 2014

2

KATA PENGANTAR 

Puji syukur kami ucapkan kehadirat Allah yang telah melimpahkan taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini dengan judul “Tran!"r#a$ Faa%. Makalah ini merupakan merupakan salah satu tugas dalam menempuh mata kuliah teknologi

 bahan Universitas Sultan Ageng Ageng irtayasa. irtayasa. !alam penyusunan makalah ini" penulis penulis telah  banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan memberikan bimbingan"  bantuan dan dukungan material material maupun spiritual sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

#ilegon"

September $%&'

Penyusun

!A(A) *S*

 TRANSFORMASI  TRANSFORMASI FASA FASA  TEKNOLOGI  TEKNOLOGI BAHAN

2

KATA PENGANTAR 

Puji syukur kami ucapkan kehadirat Allah yang telah melimpahkan taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini dengan judul “Tran!"r#a$ Faa%. Makalah ini merupakan merupakan salah satu tugas dalam menempuh mata kuliah teknologi

 bahan Universitas Sultan Ageng Ageng irtayasa. irtayasa. !alam penyusunan makalah ini" penulis penulis telah  banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan memberikan bimbingan"  bantuan dan dukungan material material maupun spiritual sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

#ilegon"

September $%&'

Penyusun

!A(A) *S*

 TRANSFORMASI  TRANSFORMASI FASA FASA  TEKNOLOGI  TEKNOLOGI BAHAN

3

+alaman +A,AMAN U!U,...i /AA P0N1ANA)ii !A(A) !A(A) *S*..iii 2A2 * P0N!A+U,UAN &.& ,atar 2elakang 2elakang  .. ...& .& &.$ ujuan ujuan  ... ... .$ .$ 2A2 ** *NAUAN PUSA/A $.& ransform ransformasi asi (asa (asa  ..3 ..3 $.$ ransform ransformasi asi (asa Padat Padat . ...' ..' $.3 /inetika /inetika Pada ransform ransformasi asi (asa (asa ..4 ..4 $.' Pertimbangan Pertimbangan /inetika Pada ransformasi ransformasi 2enda Padat. Padat.4 4 $.4 Anil Anil     $.4.& $.4.& 0fek 0fek Umum Umum dari Anil nil      $.4. $.4.$ $ Pemu Pemuli lihan han          . ... $.4.3 $.4.3 )ekrist )ekristali alisasi sasi . .     .. $.4.' $.4.' Pertum Pertumbuha buhan n 2utir 2utir   .. ..  ... ... $.5 ransform ransformasi asi Multifasa Multifasa. . . . $.6 !iagram rnsformasi rnsformasi *sotermal 7 !iagram .... .... $.8 #ontinous #ontinous #ooling ransformation ransformation 9##:. 9##:.... ...

2A2 *** /0S*MPU,AN !AN SA)AN 3.& /esimpulan /esimpulan   . . 3.$ Saran Saran   ... ... 2A2 *; P0NUUP !A(A) PUSA/A

 TRANSFORMASI  TRANSFORMASI FASA FASA  TEKNOLOGI  TEKNOLOGI BAHAN

4

BAB I PENDAHULUAN

1&1 La'ar B()a*an+

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

5

Apabila logam mengalami pengerjaan dingin dengan  berbagai operasi pembentukan industri" terjadi perubahan pada sifat fisik dan mekanik. Meskipun kekerasan dan kekuatan yang meningkat yang dihasilkan oleh perlakuan pengerjaan mungkin  bermanfaat untuk beberapa aplikasi tertentu" seringkali sifat logam  perlu

di

kembalikan

ke

kondisi

a
untuk

operasi

 pembentukan selanjutnya 9seperti penarikan dalam:. +al ini harus dilakukan bila aplikasi tertentu memerlukan sifat fisik optimum" seperti konduktivitas listrik. Perlakuan terhadap logam untuk  mengurangi kekerasan dan menigkatkan keuletan disebut anil. Artinya" logam yang telah mengalami deformasi dibiarkan pada temperature melampaui sepertiga titik leleh aboslut selama jangka
rekristalisasi

dan pertumbuhan

butir. Pemulihan

9recovery: didefinisikan sebagai perbaikan 9restorasi: sifat-sifat fisis logam pengerjaan dingin tanpa adanya perubahan apapun yang dapat dilihat dalam struktuk mikro. )ekristalisasi merupakan  penggantian struktur pengerjaan dingin oleh kumpulan butir bebas regangan yang baru. Setelah rekristalisasi selesai selanjutnya material menurunkan energinya dengan mereduksi luas permukaan  butir keseluruhan. Pada anil

sempurna sering dijumpai bah
 batas butir menjadi lurus" butir yang kecil menyusut dan butir yang  besar tumbuh" gejala umum ini disebut pertumbuhan butir. Pembuatan makalah ini bertujuan untuk memberikan informasi tentang transformasi fasa dan perilaku mekanik pada material khususnya perlakuan terhadap logam untuk mengurangi kekerasan dan meningkatkan keuletan 9anil:. !iharapkan makalah yang menjelaskan proses anil ini dapat dipergunakan sebagai landasan teori dalam pencapaian spesifikasi produk logam yang direncanakan.

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

6

1&2 T,-,an Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah = &. Memenuhi tugas kuliah teknologi bahan. $. Mengetahui proses anil pada logam yang dibagi dalam tiga

 proses yaitu = pemulihan" rekristalisasi dan pertumbuhan  butir secara terperinci.

BAB II TIN.AUAN PUSTAKA

2&1 TRANSFORMASI FASA

ransformasi fasa adalah proses perubahan struktur atau keadaan dari suatu keadaan a
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

7

Sedangkan ransformasi fasa padat adalah proses perubahan berbagai fase ke fase padat" bisa dengan sistem multi-fasa ataupun sistem satu fasa. ransformasi fasa dapaat dilakukan dengan memvariasikan temperatur " komposisi dan tekanan. Perubahan panas yang terjadi bisa dilihat pada diagram fasa. Namun kecepatan perubahan temperatur berpengaruh terhadap perkembangan pembentukan struktur mikro. Sebagian besar  transformasi bahan padat tidak terjadi terus menerus sebab ada hambatan yang menghalangi jalannya reaksi dan bergantung terhadap
2&2 Tran!"r#a$ Faa Pa/a' ransformasi fasa dibagi menjadi tiga golongan= •

!iffusion-dependent transformations tanpa perubahan dalam nomor dan komposisi fasa9 pembekuan logam murni"transformasi allotropic" dll.:

•

!iffusion-dependent transformations dengan perubahan nomor dan komposisi fasa 9reaksi eutectoid:

•

!iffusionless transformations 9transformasi martensite dalam campuran logam:

2& K$n('$*a Pa/a Tran!"r#a$ !aa

/inetika pada transformasi fasa terdiri dari dua proses yaitu necleation 9nukleasi: dan 1ro
terjadi pada transformasi fasa adalah nukleasi yaitu pembentukan partikel sangat kecil atau nuklei dari fasa baru.  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

8

& Gr"5'6  Nuklei ini

akhirnya

tumbuh

membesar

membentuk

fasa

baru.

Pertumbuhan fase ini akan selesai jika pertumbuhan tersebut berjalan sampai tercapai fraksi baru. 2&4 P(r'$#an+an K$n('$*a Pa/a Tran!"r#a$ B(n/a Pa/a' ,aju transformasi yang merupakan fungsi
transformasi: adalah hal yang penting dalam perlakuan panas bahan. Pada  penelitian kinetik akan didapat kurva S yang di plot sebagai fungsi fraksi  bahan yang bertransformasi vs & ? [email protected] 9 - kt n : t > konstanta yang tidak tergantung
1ambar $.&

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

9

1ambar $.$ ,aju transformasi " r terhadap jangkauan temperatur dirumuskan =

 R > konstanta gas T > temperatur mutlak   A > konstanta " tidak tergantung Baktu. Q > 0nergi aktivasi untuk reaksi ertentu. 2&7 An$) 2&7&1 E!(* U#,# /ar$ An$)

Apabila logam mengalami pengerjaan dingin dengan berbagai operasi  pembentukan industri" terjadi perubahan pada sifat fisik dan mekanik. Meskipun kekerasan dan kekuatan yang meningkat yang dihasilkan oleh  perlakuan pengerjaan mungkin bermanfaat untuk beberapa aplikasi tertentu" seringkali sifat logam perlu di kembalikan ke kondisi a
10

seperti konduktivitas listrik. Perlakuan terhadap logam untuk mengurangi kekerasan dan menigkatkan keuletan disebut anil. Artinya" logam yang telah mengalami deformasi dibiarkan pada temperature melampaui sepertiga titik leleh aboslut selama jangka
dingin

menyebabkan

peningkatan

kerapatan

dislokasiC

kebanyakan logam umumnya mengalami peningkatan P dari nilai tipikal &%&% ? &%&$  garis m-$

untuk keadaan anil menjadi &%&$ ? &%&3  setelah

deformasi beberapa persen" dan mecapai

&%&4 ? &%&5  garis m-$  untuk 

kondisi deformasi berat. Susunan dislakasi seperti ini menghasilkan  penumpukan energy regangan yang cukup besar dalam kisi" sehingga kondisi pengerjaan dingn secara termodinamika relative tidak stabil. Akibatnya" logam terdeformasi akan berusaha kembali ke keadaan dengan energy bebas yang lebih rendah" yaitu keadaan yang lebih sempurna. Umumnya" pengembalian ke struktur yang lebih seimbang tidak mungkin terjadi secara spontan. +al ini hanya dapat terjadi pada temperature tinggi dimana proses aktivasi termal seperti difusi" slip-silang dan gerak panjat. Sama dengan nonkesetimbangan lain" laju pendekatan ke keadaan kesetimbangan di kendalikan oleh persamaan arhenius La-, 8 A (9;<=>*T?

!imana energy aktivasi D bergantung pada kandungan pengotor" regangan dan sebagainya. Pembentukan lingkungan oleh penuaan regangan merupakan salah satu metode dimana logam mengurangi energy kisi berlebih" tetapi proses ini merupakan proses yang khas karena menghasilkan peningkatan sifat yang  peka struktur dan tidak menghasilkan pengurangan nilai yang merupakan karakteristik kondisi anil. Eleh karena itu" temperature dari logam terdeformasi perlu ditingkatkan melampaui temperature penuaan regangan sebelum logam mengalami pemulihan dari lunak seperti pada keadaan a
11

Penghilangan kondisi pengerjaan dingin terjadi karena kombinasi tiga  proses yaitu = 9&: pemulihan" 9$: rekristalisasi" dan 93: penumbuhan butir. ahapan tahapan ini telah diteliti dengan cukup berhasil menggunakan mikroskopik optic" mikroskop electron transmisi" atau difraksi sinar @C  pengukuran sifat mekanik 9seperti kekerasan:C dan pengukuran sifat fisika 9seperti kerapatan" tahanan listrik dan energy yang disimpan:. Selama tahap pemulihan terjadi penurunan energy yang disimpan dan resistivitas listrik diikuti oleh penurunan kekerasan yang kecil. Perubahan sifat simultan terbesar terjadi pada tahap rekristalisasi primer. Namun" meskipun pengukuran tersebut sangat berarti dan sangat bermanfaat" perlu dipahami untuk dapat menarik korelasi antara hasil penelitian ini dengan  perubahan struktur yang terjadi.

1ambar $.' 9a: laju pelepasan energy

yang

tersimpan

9FP:"

 peningkatan tahanan listrik 9FG: dan

kekerasan

9;PN:

untuk 

specimen nikel yang mengalami deformasi torsi dan dipanaskan 5 /7menit 9#lareborough" +argreaves and Best" &H44:

2&7&2 P(#,)$6an  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

12

Proses ini menguraikan perubahan yang terjadi pada distribusi kerapatan cacat berkaiatan dengan perubahan sifat fisik dan mekanik yang terjadi  pada /ristal yang mengalami pengerjaan sebelum terjadi rekristalisasi atau perubahan orientasi. Perlu dingiat bah
sistematik digambarkan pada gambar $.' disini dislokasi

dengan tanda yang sama mengatur diri membentuk dinding dan membentuk batas butir sudut kecil atau subbatas butir. Se
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

13

 berlebih dengan tanda yang sama yang tertinggal setelah proses peniadaan" menyusun diri membentuk dinding. Poligonisasi adalah bentuk sederhana dari pembentukan subbatas dn  pergerakan dasar adalah panjat dimana dislokasi sisi mengubah susunan dari pengelompokan horiIontal menjadi pengelompokan vertical. Proses ini melibatkan migrasi dari kekosongan dari dank e tepi setengah bidang dislokasi. Pelenyapan kekosongan dari kisi" bersama dengan penurunan energy regangan dislokasi yang terjadi" merupakan penyebab perubahan  besar pada tahanan listrik dan energy yang tersimpan. Sedangakan  perubahan kekerasan terjadi karena perubahan penyusunan kembali dislokasi dan pengurangan kerapatan dislokasi. Proses poligonisasi dapat diamati dengan bantuan metode laue untuk  difraksi sinar @. difraksi dari krystal tunggal seng yang melengkung menghasilkan bercak bercak radial yang kontinu. /etika dianil" asterisk ini teruari menjadi noktah seperti tampaka pada gambar $.'c. setiap titik  difraksi bersal dari subbutir poligonisasai yang sempurna" dan jarak antara titik menggambarkan salah orientasi angular pada batas subbutir. 2ukti langsung dari prosesini dapat diamati dengan bantuan mikroskopik  electron" dan pada agregat polikritalin yang menglamai deformasi yang  berat pemulihan terkait dengan pembentukan subbutir dari jaringan dislokasi oleh proses peniadaan dan penyusunan kembali dari dislokasi .  pada beberapa jenis logam dan paduan yang tedeformasi" dislokasi sudah tersusun kembali secara parsial menjadi subbatas yang membentuk  struktur sel difus dengan pemulihan dinamik 9lihat gambar $.4:. proses  pemulihan konvensional yang terjadi merupakan proses dimana sel tersebut di pertajam dan tumbuh. Pada logam yang lain" setelah deformasi distribusi dislokasi lebih merata dan hamper tidak tampak struktur sel"  proses pemulihan menckup pembentukan" panajamn" dan penumbuhan subbatas butuir. /etajaman" struktur sel yang terbentuk akibat deformasi

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

14

 bergantung pada energy salah susun logam" temperature deformasi dan tingkat deformasi 9lihat gambar $.5:

(a) (b) Gamba 2!5 (a) "#"#$a$ a%a& 'a '"*&a" "" "+,a,a b++b'a$ (b) .+$/+baa$ m+mb+$#& '$'$ '"*&a"! ('a a-$ 1949)

2&7& R(*r$'a)$a$

Perubahan terpenting yang terjadi pasa sifat peka struktur terjadi selama tahap rekristalisasi primer. Pada tahap ini kisi yang terdeformasi secara memye7luruh digantikan oleh kisi baru tanpa regangan melalui proses nukleasi dan pertumbuhan " dimana burir tanpa tegangan tumbuh dari nuklei yang terbentuk dalam matriks terdeformasi. Erientasi butir baru  berbeda sekali dengan butir kristal yang digantikannya" sehingga proses  prtumbuhan harus dianggap sebagai proses inkoheren" yaitu terjadi karena  batas sudut besar bergerak memisahkan kristal baru dari matriks yang mengalami regangan. Selama pertumbuhan butir terjadi transfer atom dari butir yang satu ke  butir yang lain menembus batas. Proses seperti ini merupakan proses aktivasi termal 9lihat 1ambar $.J: dan sesuai dengan teori laju reaksi" frekuensi transfer atomik atau arah adalah

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

15

!an dalam arah berla
!imana F( adalah perbedaan energi bebas per atom antar dua butir" yang memasok energi penggerak migrasi" dan F(K adalah energi aktivasi. Pada setiap transfer" batas bergerak maju sejauh b dengan kcepatan v berikut

dimana M adalah mobilitas batas butir" yaitu kecepatan yang dicapai akibat satuan gaya penggerak" sehingga

Umumnya" struktur terbuka dari batas sudut-besar menghasilkan mobilitas tinggi. Namun batas ini peka terhadap segregasi ketidakmurnian. /onsentrasi pengotor yang rendah dapat mengurangi mobilitas batas butir  dengan beberapa orede. Sebaliknya" batas khusus yang berdekatan dengan #,S hampir tidak dipengaruhi oleh segregasi ketidakmurnian sehingga menghasilkan mobilitas relatif yang lebih besar.

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

16

1ambar $.J ;ariasi energy bebas selama pertumbuhan butir  elah diketahui bah
9alumunium pemurnian Iona

 berekristalisisai di ba
17

Gamba

2!

aa"

'am++

b#

'+$a$

a&#

.a'a

+m.+a#+ &*$"a$

Selama periode pertumbumbuhan linear jari-jari nukleus adalah ) > 19tt%:" dimana 1 adalah laju pertumbuhan yaitu d)7dt. !engan asumsi bah
Atau

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

18

Persamaan di atas berlaku pada tahap a
Persamaan ohnson-Mehl ini diharapkan berlaku untuk setiap transformasi fasa dengan nukleasi acak" N dan 1 konstandan t% kecil. !alam praktek  nukleasi tidak bersifat acak dan lajunya tidak konstan sehingga persamaan di atas tidak berlaku mutlak. Untuk kasus di mana laju nukleasi berkurang secara eksponensial. Avrami mengembangkan persamaan

!i mana k dan n adalah konstanta. Untuk pengurangan laju nukleasi yang cepat n > 3" dan n > ' untuk pengurangan laju nukleasi yang lambat. Asalkan tidak terjadi perubahaan pada mekanisme nukleasi" n tidak   bergantung pada temperatur tetapi k sangat peka terhadap temperatur . Pada persaman di atas ternyata LN1373 dan baik N maupun 1 bergantung  pada . *nterpretasi alternatif adalah bah
19

demikian nukei rekristalisasi aktifO dibentuk oleh pertumbuhan subbutir  tertentu dengan mengorbankan yang lain. Proses rekristalisai dapat digambarkan sebagai berikut. Setelah deformasi" terjadi poligonisasi daerah kisi yang melengkung pada skala halus dan terbentuk beberapa daerah dalam kisi di mana energi regangan lebih rendah dibandingkan dalam matriks sekitarnya. *ni merupakan kondisi  primer yang dipersyaratkan untuk nukleasi. Pada periode a
di antara subbutir memiliki orde beberapa derajat"

 pertumbuhan subbutir tertentu dengan mengorbankan subbutir lainnya sangat lambat. Akhirmya ukuran salah satu subbutir mencapai ukuran di mana mobilitas-batas mulai meningkat dengan membesarnya sudut. 2atas sudut-besar"  Q 3% - '%%" memiliki mobilitas tinggi karena ketidakteraturan kisi yang besar atau gapO yang terdapat dibatas lapisan transisi. Atom  pada batas seperti ini mudah berpindah dari kristal yang satu ke kristal yang lainnya. Subbutir ini kemudian mampu tumbuh dengan laju yang lebih jauh lebih cepat dibandingkan dengan subbutir yang mengelilinginya dan dengan demikian merupakannukleus butir rekristalisasi. Semakin tumbuh subbutir tersebut" makin besar perbedaan orientasi antara nekleus dan matriks yang ditemui dan dikonsumsinya" sehingga subbutir akhirnya dapat dikenali sebagai sebua kristal bebas-renggangan baru yang terpisah dari daerah sekitarnya oleh suatu batas bersudut besar. adi nekleus rekristalisasi berasal dari subbutir dalam mikrostruktur  terdeformasi. Pertumbuhanya menjadi butir-bebas regangan bergantung  pada tiga faktor= 9&: energi pengerjaan-dingin yang tersimpan harus cukup tinggi sehingga dapat memasok gaya penggerak yang diperlukan" 9$: ditinjau dari segi ukuran" bakal nukeus harus mempunyai kelebihan terhadap tetangganya" dan 93: harus mampu tumbuh terus karena berada dilengkungan dengan kelengkungan ksi yang tinggi 9pita transisi: agar   TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

20

nukleus yang tumbuh cepat memiliki batas sudut besar. Percobaan in situ menggunakan +;0M membuktikan kebenaran faktor tersebut. ,ebar  subbutir barvariasi dari 4% hingga 4%% nm" dan berada di antara daerah & dan 8 sebagai pita transisi di mana terjadi perubahan orientasi yang tajam. 2ilamana dipanaskan hingga $%%%#" subbutir daerah $ tumbuh menjadi daerah transisi dan derah orientasi butir baru telah berkembang dengan  baik pada 3%%%# identik dengan orientasi subbutir a
beberapa

variabel

yang

ternya

mempengaruhi

prilaku

rekristalisasi. Sebagai contoh" deformasi sebelumnya menegndalikan kelengkungan kisi. Akibatnya" makin kecil ukuran subbutir yang tumbuh ketika mencapai batas sudut-besar. +al ini berarti bah
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

21

dengan regangan yang lebih besar dipicu oleh regangan bersifat tidak  teratur dan berasal dari butir dengan regangan rendah 9ukuran sel rendah: ke butir dengan regangan yang lebih besar dan ukuran sel yang lebih kecil. Agar batas dapat tumbuh dengan cara ini" perbedaan energi regangan peer  satuan volume melintasi batas harus mencukupi sehingga dapat memasok   pertambahan energi untuk mendorongn keluar batas butir sepanjang & Rm. 0gregasi atom terlarut" dan presipitasi pada batas butir cenderung menghalangi nukleasi intergranular dan memberikan peluang untuk  nukleasi interglanular" aslakan dispersi tidak terlalu halus. Umumnya"  perilaku rekristalisasi dari paduan dua fasa sangat peka terhadap dispersi fasa kedua. Partikel terdispersi kecil dan rapat menghambat rekristalisasi karena mereduksi laju nukleasi dan mobilitas batas-butir" sedangkan  partikel terdispersi yang besar dan jarang memacu rekristalisasi dengan meningkatkan laju nukleasi. Selama deformasi di sekitar partikel yang tidak dapat di deformasi terbentuk Iona dengan kerapatan dislokasi yang tinggi dan salah orientasi yang besar " dan se
dilampaui.

meningkatnya

Ukuran

deformasi.

partikel !ispersi

kritis

ini

yang

lebih

berkurang halus

dengan

cenderung

menghomogenisasi mikrostruktur 9yaitu distribusi dislokasi: dan dengan demikian meminimalkan kelengkungan kisi lokal dan mengurangi nukleasi. Pembentukan nuklei menjadi sulit apabila jarak partikel fasa-kedua demikian kecilnya sehingga setiap subbutir yang berkembang berinteraksi dengan partikel sebelum menjadi nukleus yang dapat tumbuh. /asus ekstrim adalah SAP 9sintered aluminium pa
22

dipanaskan hingga mencapai temperatur mendekati titik lelehnya sebelum  berekristalisasi.

1ambar Photomicrographs menunjukkan beberapa tahapan rekristalisasi dan pertumbuhan butir tembaga. 9a: 9#B 33: struktur butir pengerjaan dingin. 9b: ahap a
Setelah rekristalisasi primer selesai 9yaitu apabila /ristal yang tumbuh telah mengkonsumsiO seluruh material yang mengalami regangan: selanjutnya material menurunkan energinya dengan mereduksi luas  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

23

 permukaan butir keseluruhan. Pada anil sempurna sering dijumpai bahenrgi bebas permukaan  per satuan luas: karena atomnya mempunyai energy bebas yang lebih tinggi dibandingkan dengan atom didalam butir. adi untuk mengurangi energy ini" polikristal cenderung meminimalkan permukaan batas butirnya dan bilaman ini terjadi konfigurasi suatu kumpulan batas butir 9lihat gambar $.6: dikendalikan oleh kondisi dimana A7sinA > 27sin2 > #7sin# /ebanyakan batas butir bertipe sudut besar dengan energy yang hamper  tidak bergantung pada orientasi" sehingga untuk agregat butiran acak A > 2 > # dan kesetimbangan sudut batas butir sama dengan &$%%. 1ambar  $.6b memperlihatkan butir ideal dalam dua dimensional yang dikelilingi oleh butir lain yang berurkuran merata" dan dapat dijaabarkan bah
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

24

1ambar $.6 9a: hubungan antara sudut dan tegangan permukaan pada titik  tripel batas butirC 9b: struktur butir polygonal ideal Partikel fase-kedua memilii efek penghambar utama terhadap migrasi  batas butis dan khususnya efektif dalam mengendalikan ukuran butir. Proses penguncian berasal dari gaya tegangan permukaan antar muka  partikel-matriks pada batas butir ketika batas butir bergerak mele
!imana  adalah energi antar muka spesifik dari batas butirC ( > ([email protected] >

L

r  jika  > '4 %. 2ila terdapat N partikel persatuan volume" maka fraksi volume adalah 'Lr 3 N73 dan jumlah n yang memotong satuan luas batas  butir adalah

1aya penggerak untuk batas butir yang bermigrasi diba
ditentukan oleh kondisi

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

25

Atau

Persamaan tahanan 9drag: Iener ini ternyata menghasilkan perkiraan gaya  penggerak yang berlebih untuk pertumbuhan butir karna diturunkan untuk   butir sferis yang terisolasi. !iperlukan ukuran butir yang heterogen agar  terjadi pertumbuhan butir dan dengan pertimbangan ini diturunkan rumus yang sudah direvisi sebagai berikut

!imana V adalah rasio diameter butir yang tumbuh terhadap butir  disekelilingnya. +al ini menjelaskan penerapan yang berhasil dari partikel halus untuk menghaluskan ukuran butir paduan komersial

1ambar $.8 !iagram yang memperlihatkan hambatan terhadap batas butir  oleh suatu partikel Selama proses tersebut diatas pertumbuhan bersifat kontinu dan biasanya terjadi pengasaran merata dari agregat polikristalin. Meskipun demikian"  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

26

 bahkan sesudah pertumbuhan selesai" dalam specimen yang sebelumnya mengalami pengerasan kerja yang besar" ukuran butir relative tetap kecil karna

perlakuan

pengerjaan menghasilkan sejumlah

besar

nuklei.

Pertumbuhan butir yang berlebihan sering dapat dipicu" antara lain dengan cara" 9&: specimen diberi perlakuan anil regangan kritis atau 9$: dengan  proses rekristalisasi sekunder. !engan menerapkan deformasi kritis 9umumnya beberapa persen regangan: terhadap specimen" jumlah nuclei akan tetap minimalC dan bila peregangan ini diikuti dengan anil temperature tinggi dengan gradient termal tertentu" beberapa nuclei  berpeluang untuk tumbuh lebih cepat dibandingkan nuclei lainnya. !engan teknik ini" apabila kondisi dikendalikan dengan cermat" keseluruhan specimen dapat berubah menjadi /ristal tunggal. *stilah rekristalisasi sekunder menggambarkan proses dimana specimen yang telah mengalami perlakuan rekristalisai primer pada temperature rendah dinaikan temperaturnya agar terjadi pertumbuhan cepat luar biasa dari  beberapa butir. Satu-satunya gaya penggerak rekristalisasi sekunder adalah reduksi energy bebas batas butir" sama seperti pada pertumbuhan butir  normal" sehinggal diperlukan kondisi khusus agar hal ini dimungkinkan. Salah satu kondisi agar pertumbuhan luar biasaO terjadi" ialah menghalangi pertumbuhan kontinu yang normal dengan inklusi. +al ini terjadi pada pertumbuhan butir luar biasa dari ka
27

&$%%# terjadi pelengkungan tajam pada sekmen batas butir diantara titik   potong"dan terjadi perluasan daerah batas butir. Pergerakan lengkungan sekmen batas yang mengarah kepusat lengkungan harus terjadi dan hal ini menghasilkan konfigurasi seperti tampak pada gambar $.Hc. jelas bah
Gamba 2!9 +#mb#-a$ b# .a'a +&"a"a" "+&#$'+

Perilaku fasa terdispersi sangat penting pada rekristalisasi sekunder dan  banyak contoh di bidang metalurgi dimana dimanfaatkan engendalian rekristalisasi sekunder dengan partikel terdispersi. Salah satu contoh adalah

penggunaan

(e-3

Si

untuk

memproduksi

?

laminasi

transformator. Material ini mempersyaratkan tekstur 1oosO 9&&%: W%%&X karena arah Wmerupakan arah magnetisasi mudah" dan diketahui bah
hingga

mencapai

kerapatan

sekitar

H4

karena

terjadi

 peenggabungan batas dan pori. 2ilaman pori sangat kecil" mereka tidak  mampu lagi mengunci batas butir terhadap pengaruh gaya pertumbuhan  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

28

 butir" sehingga kecepatan sinter

pori diperlambat" karena mungkin

tersangkut dalam butir pada jarak tertentu dari batas butir. Untuk memacu  pensinteran secara menyeluruh" ditambahkan dispersi efektif. Namun" disperse bersifat kritis karena harus menghasilkan hambatan untuk  memperlambat pertumbuhan butir. Selama kurun
Gamba 2!10 H#b#$a$ a$aa #&#a$ b# '+*ma" 'a$ +m.+a#+ #$#& a#m$#m ('a B#++" "+$ A&a'+m+: +a":G+"+"%-a)

[email protected] TRANRFORMASI MULTI FASA

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

29

ransformasi

fasa

bisa

dilakukan

dengan

memvariasikan

temperatur" komposisi" dan tekanan. Perubahan panas yang terjadi bisa dilihat pada diagram fasa. Namun kecepatan perubahan temperatur   berpengaruh terhadap perkembangan pembentukan struktur mikro. +al ini tidak bisa diamati pada diagram fasa. Posisi kesetimbangan yang dicapai pada proses pemanasan atau  pendinginan sesuai dengan diagram fasa bisa dicapai dengan laju yang sangat pelan sekali " sehingga hal ini tidak praktis. #ara lain yang dipakai adalah

,(r"")$n+

yaitu

transformasi pada proses pendinginan

dilakukan pada temperatur yang lebih rendah" atau ,(r6(a'$n+ yaitu transformasi pada proses pemanasan dilakukan pada temperatur yang lebih tinggi. S,(r6(a'$n+ Proses pemanasan pada umum nya terdiri dari dua tahap =  Proses heating yaitu proses pemanansan yang dilakukan dari temperatur  •

kamar sampai suhu yang diinginkan.perlakuan panas bertujuan untuk  memperoleh sifat ? sifat yang diinginkan dari logam dengan batas ? batas tertentu  Proses holding time yaitu proses penahanan pada temperatur tertentu sehingga

terjadi

transformasi

yang

sempurna

dan

homogen.2ila

transformasi tidak sempurna maka benda kerja masih mengandung fasa 9ferit:.Proses ini bertujuan agar karbon yang terdapat dalam karbida dapat larut kepada fasa autenit secara merata dan temperatur yang diterima pada. Proses dari superheating di representasikan dengan menggunakan !iagram ransformasi *sotermal 7 diagram 9time-temperatur-transformation:. •

S,(r"")$n+ Proses pendinginan yaitu proses dimana benda kerja tidak mengalami

 pemanasan lagi melainkan pelepasan strukturmikro yang diinginkan. Proses pendingan ada $ yaitu = &.Proses pendinginan cepat Pencelupan 9 Zuenching : dengan media = air"minyak  $.Proses pendingan lambat  TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

30

Pendinginan dengan media udara Pada proses ini direfresentasikan dengan menggunakan grafik continous cooling transformation 9##:. 2& D$a+ra# Tran!"r#a$ I"'(r#a) > /$a+ra# TTT '$#(<'(#(ra',r< 'ran!"r#a'$"n& !engan menggunakan reaksi eutektoid =

!engan reaksi tersebut mengahasilkan diagram =

1ambar $.&&

Ada 4 jenis fasa yang terdapat dalam diagram fasa (e-(e3# yaitu fasa cair"fasa alfa"besi delta"besi gamma dan senya
9politropik:"sedangkan

#

9karbon

:

merupakan

unsur 

nonlogam.Paduan dari kedua jenis ini menghasilkan $ material yaitu besi

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

31

cor dan baja. Adapun sifat ? sifat dari fasa yang terbentuk = &: (errit 9 2esi Alfa : Pada reaksi eutektoid" austenite dengan kandungan karbon sedang akan berubah menjadi ferit dengan kadar karbon kecil dan sementit dengan kadar karbon tinggi. Pada saat pembentukan  pearlite" gerakan atom # bergerak dari ferit ke sementit. (errit memiliki bentuk sel satuan 2## dan dapat melarutkan carbon mencapai %"%$4 .+al ini dikarenakan struktur 2## dimana ruang ruang antar atom kecil dan padat"sehingga daya larut nya rendah. Sifat =  ,unak   Ulet  Mampu las tinggi  Sifat korosi rendah $: Austenit Austenit memiliki bentuk sel satuan (## dan jarak atom nya lebih  besar dari pada (errit.Austenit stabil pada temperature antara H&$ ? 

# dengan daya larut karbon sebesar $"&& .Pada temperature stabil nya Austenit bersifat lunak dan ulet"sehingga mudah dibentuk dan besifat ferromagnetik. 3: 2esi delta 2esi delta memiliki bentuk sel satuan 2## dengan daya larut

karbon %"& "tetapi terjadi pada temperature &34% ?

#.

': Sememtit Sememtit merupakan suatu senya
32

2& C"n'$n", C"")$n+ Tran!"r#a'$"n CCT3& D$a+ra# C"n'$n", C"")$n+ Tran!"r#a'$"n F(
1ambar $.&$

1ambar $.&3 diagram ##

+ubungan antara laju pendinginan dan mikrostruktur yang terbentuk  digambarkan dalam diagram yang menghubungkan
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

33

transformasi

yang

dikenal

dengan

diagram

continous

cooling 

transformation 9##:. 1ambar $.&3 menunjukkan bah
fasa austensit dalam fasa ferrit 9

: [ karbida 9c: .+al ini berarti bah
ada
laju transformasi martensit adalah tidak 

 bergantung
yang disebut tempering. empering

dilakukan dengan memanaskan baja martensit sampai temperatur diba
34

temperatur antara $4%-54%% #.egangan internal akan hilang pada suhu \ $%%%%#. Proses tempering akan membentuk '(#(r(/ #a('(n$'( O.

1ambar $.&' (oto struktur mikro tempered (oto struktur mikro tempered martensite sama dengan spheroidit hanya  partikel sementit lebih banyak dan lebih kecil. empered martensit mempunyai sifat sekeras dan sekuat matensit namun ketangguhan dan keuletan lebih baik. +ubungan antara tegangan tarik" kekuatan luluh dan keuletan terhadap temperatur temper pada baja paduan bisa dilihat pada gambar diba
1ambar $.&4 +ubungan antara tegangan tarik" kekuatan luluh dan keuletan terhadap temperatur temper pada baja paduan Pada proses tempering beberapa baja bisa mengalami penurunan ketangguhan" hal ini disebut (ra,6an '(#(r. (enomena ini terjadi bila

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

35

 baja ditemper pada suhu diatas 464%# dan diikuti pendinginan lambat sampai temperatur ruangan" atau jika tempering dilakukan pada suhu antara 364 ? 464%#. Perapuhaan ini disebabkan oleh kandungan elemen lain dalam jumlah yang cukup signifikan seperti mangan" nikel" crom dan phospor" arsen" timah putih. Perapuhan temper bisa dicegah dengan =  Pengontrolan komposisi  empering diatas 464%# atau diba
kira-kira 5%%%#" dan kemudian secara cepat

didinginkan sampai temperatur diba
 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

36

BAB III KESIMPULAN DAN SARAN

&1 K($#,)an

2erikut ini merupakan kesimpulan yang dapat diberikan yaitu = &. ransformasi fasa adalah proses perubahan struktur atau keadaan dari suatu keadaan a
butir

bebas

regangan yang

baru.

Setelah

rekristalisasi selesai selanjutnya material menurunkan energinya dengan mereduksi luas permukaan butir keseluruhan.

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN

37

4. Pada anil sempurna sering dijumpai bah
serta didukung dengan buku maupun jurnal-jurnal yang kompeten agar dalam pembuatannya sesuai dengan kaidah-kaidah pembuatan makalah. BAB IV PENUTUP

Segala puji kepada Allah karena pada akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. erimkasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini dapat terselesaikan khususnya kepada dosen mata kuliah teknologi bahan. Penyusun memohon maaf apabila pada makalah ini terdapat kesalahan kata dan terdapat kekurangan dalam  penyampaiannya. Semoga makalah ini dapat memberikan
#ilegon" September $%&'

 TRANSFORMASI FASA  TEKNOLOGI BAHAN