Diagram Fase Disusun oleh : Anggota : 1. Yanuar Ischak (H1A019041) 2. Fahri Basharat (H1A019043) 3. Julian Pratama (H1A019045) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN BAB 10 : DIAGRAM FASE 1. Pengenalan Pemahaman diagram fase untuk sistem paduan sangat penting karena ada korelasi kuat antara struktur mikro dan sifat mekanik, dan pengembangan mikrostruktur paduan terkait dengan karakteristik diagram fase. Selain itu, diagram fase memberikan informasi berharga tentang peleburan, pengecoran, kristalisasi, dan fenomena lainnya. Bab ini menyajikan dan membahas topik-topik berikut: (1) terminologi yang terkait dengan diagram fase dan transformasi fase; (2) interpretasi fase diagram; (3) beberapa diagram fase biner umum dan relatif sederhana, termasuk untuk sistem besi-karbon; dan (4) pengembangan keseimbangan struktur mikro, saat pendinginan, untuk beberapa situasi. 2. Batas Solabilitas Batas kelarutan adalah batas maksimum dari konsentrasi atom terlarut yang akan larut dalam pelarut ketika membentuk padatan. Penambahan zat pelarut lebih dari batas kelarutan akan menyebabkan pembentukan larutan atau senyawa yang sangat berbeda komposisinya. Contohnya seperti pada system gula-air (C12H22O11-H2O), air yang tadinya hanya berupa air akan berubah menjadi larutan air gula dalam bentuk sirup. Semakin banyak gula ditambahkan, solabilitasnya akan semakin bertambah sampai batas kelarutan tercapai dan solabilitasnya akan jenuh terhadap gula. 3. Fase Fase adalah bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki karakteristik khusus dalam fisik dan kimianya. Setiap bahan murni dianggap sebagai sebuah fase, seperti padat, gas, dan cair. Jika lebih dari satu fase hadir dalam sistem yang diberikan, masing-masing fase akan memiliki sifat yang berbeda, dan batas yang memisahkan fase akan ada, di mana akan ada diskontinyu dan perubahan mendadak dalam karakteristik fisik dan atau kimia. Ketika dua fase hadir dalam suatu sistem, tidak perlu ada perbedaan dalam keduanya sifat fisik dan kimia; perbedaan dalam satu atau set properti lainnya Cukup. 4. Mikrostruktur Banyak hal seperti sifat fisik, khususnya perilaku mekanis dari suatu bahan bergantung pada mikrostruktur bahannya. Mikrostruktur sebuah subjek yang mengarah pada pengamatan mikroskopis yang menggunakan mikroskop optik. Paduan mikrostruktur bergantung pada jumlah fase yang ada, proporsi dan cara mereka di sebarkan. Variabel tersebut sebagai paduan dari elemen yang ada, konsentrasi, dan paduan perlakuan panas. 5. Fase Equilibria Ekuilibrium paling baik dijelaskan di dalam thermodinamika kuantitas dengan sebutan energi bebas. Energi bebas adalah fungsi dari energi internal dalam suatu sistem dan juga keacakan atau kelainan atom atau molekulnya. Sistem akan berada pada titik seimbangnya jika energi bebasnya minimum di bawah kombinasi suhu, tekanan dan komposisi yang ditentukan. Perubahan suhu, tekanan, dan atau komposisi untuk suatu sistem dalam kesetimbangan akan menghasilkan peningkatan energi bebas dan kemungkinan perubahan spontan ke keadaan lain dimana energi bebas diturunkan. 6. Sistem Isomorphous Binary Mungkin jenis diagram fase biner termudah untuk dipahami dan ditafsirkan apa yang ditandai dengan sistem tembaga-nikel (Gambar 10.2a). Suhu diplot sepanjang ordinat, dan absis mewakili komposisi paduan, dalam persen berat (bawah) dan persen atom (atas) nikel. Komposisi berkisar dari 0% berat Ni (100% berat Cu) pada ekstremitas horizontal kiri hingga 100% berat Ni (0% wt% Cu) di sebelah kanan. Tiga wilayah fase yang berbeda, atau bidang, muncul di jendela diagram, bidang alpha (), bidang cair (L), dan bidang L dua fase. Setiap wilayah didefinisikan oleh fase atau fase yang ada pada kisaran suhu dan komposisi dibatasi oleh garis batas fase. L cair adalah larutan cair homogen yang terdiri dari tembaga dan nikel. Fase ini merupakan solusi padatan substitusi yang terdiri dari Cu dan Ni atom, dan memiliki struktur kristal FCC. Pada suhu di bawah sekitar 1080 C, tembaga dan nikel saling larut satu sama lain dalam keadaan padat untuk semua komposisi. Kelarutan lengkap ini dijelaskan oleh fakta bahwa Cu dan Ni memiliki struktur kristal yang sama (FCC), jari-jari atom dan elektro negativitas yang hampir identik, dan valensi serupa. Tembaga-nikel Sistem ini disebut isomorf karena cairan ini dan kelarutan padatnya lengkap dari dua komponen. Beberapa komentar dalam urutan mengenai nomenklatur. Pertama, untuk logam paduan, larutan padat biasanya ditunjuk oleh huruf Yunani kecil. Selanjutnya, berkenaan dengan batas fase, garis yang memisahkan L dan bidang fase L disebut garis liquidus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10.2a; itu fase cair hadir pada semua suhu dan komposisi di atas garis ini. Itu garis solidus terletak di antara daerah dan L, di bawah ini hanya solid fase ada. Untuk Gambar 10.2a, garis solidus dan liquidus berpotongan pada dua komposisi ekstremitas; ini sesuai dengan suhu leleh komponen murni. Sebagai contoh, suhu leleh tembaga murni dan nikel adalah 1085 C dan 1453 C, masing-masing. Pemanasan tembaga murni berhubungan dengan bergerak secara vertikal atas sumbu suhu sebelah kiri. Tembaga tetap padat sampai suhu lelehnya tercapai. Transformasi padat-ke-cair terjadi di lebur suhu, dan tidak ada pemanasan lebih lanjut yang mungkin sampai transformasi ini terjadi telah selesai. Untuk komposisi apa pun selain komponen murni, fenomena peleburan ini akan terjadi pada kisaran suhu antara garis solidus dan liquidus. Gambar 10.2 7. Interpretasi dari fase diagram Untuk sistem biner komposisi dan suhu yang dikenal yang berada pada kesetimbangan, setidaknya ada tiga jenis informasi yang tersedia yaitu fase saat ini, penentuan komposisi fase dan persentase atau fraksi fase. Prosedur untuk membuat penentuan ini akan ditunjukkan dengan menggunakan sistem tembaga-nikel. a. Fase saat ini Pembentukan fase apa yang hadir relatif sederhana. Satu saja menempatkan titik suhu-komposisi pada diagram dan mencatat fase dengan dimana bidang fase yang sesuai diberi label. Misalnya, paduan komposisi 60 wt% Ni – 40 wt% Cu pada 1100 C akan ditempatkan di titik A pada Gambar 10.2a; sejak ini ada di wilayah, hanya fase tunggal yang akan hadir. Sebaliknya, paduan 35% Ni-65% berat Cu pada 1250 C (titik B) akan terdiri dari keduanya dan fase cair pada kesetimbangan. b. Penentuan Komposisi Fase Langkah pertama dalam penentuan komposisi fase (dalam hal konsentrasi komponen) adalah untuk menemukan titik suhu-komposisi pada diagram fase. Metode yang berbeda digunakan untuk daerah fase tunggal dan dua fase. Jika hanya satu fase yang ada, prosedurnya sepele: komposisi fase ini adalah sama seperti komposisi keseluruhan paduan. Sebagai contoh, pertimbangkan 60 wt% Ni – 40 wt% Cu alloy pada 1100 C (titik A, Gambar 10.2a). Pada komposisi ini dan suhu, hanya fase yang ada, memiliki komposisi 60% berat Ni – 40% berat Cu. Untuk paduan yang memiliki komposisi dan suhu yang terletak di wilayah dua fase, situasinya lebih rumit. Di semua wilayah dua fase (dan di daerah dua fase hanya), orang dapat membayangkan serangkaian garis horizontal, satu pada setiap suhu; setiap dari ini dikenal sebagai garis dasi, atau kadang-kadang sebagai isoterm. Garis dasi ini memanjang melintasi wilayah dua fase dan berakhir pada garis batas fase pada keduanya sisi. Untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan dari dua fase, berikut ini prosedur digunakan: 1) Garis pengikat dibangun melintasi wilayah dua fase pada suhu dari paduan. 2) Perpotongan garis dasi dan batas fase di kedua sisi dicatat. 3) Perpendiculars dijatuhkan dari persimpangan ke horisontal sumbu komposisi, dari mana komposisi masing-masing fase dibaca. c. Penentuan Jumlah Fase Jumlah relatif (sebagai fraksi atau persentase) dari fase hadir pada kesetimbangan juga dapat dihitung dengan bantuan diagram fase. Jika posisi komposisi dan suhu berada dalam dua fasewilayah, hal-hal lebih kompleks. Garis pengikat harus digunakan bersamaan dengan sebuah prosedur yang sering disebut aturan tuas (atau aturan tuas terbalik), yaitu diterapkan sebagai berikut: 1) Garis pengikat dibangun melintasi daerah dari paduan. 2) Komposisi paduan keseluruhan terletak di garis dasi. dua fase pada suhu 3) Fraksi satu fase dihitung dengan mengambil panjang garis ikat dari komposisi paduan keseluruhan ke batas fase untuk yang lain fase, dan membaginya dengan total panjang garis dasi. 4) Fraksi dari fase lain ditentukan dengan cara yang sama. 5) Jika persentase fase diinginkan, setiap fraksi fase dikalikan dengan 100. Ketika sumbu komposisi diskalakan dalam persen berat, fase fraksi yang dihitung dengan menggunakan aturan tuas adalah fraksi massa — massa (atau berat) dari fase spesifik dibagi dengan massa paduan total (atau berat). Massa setiap fase dihitung dari produk masing-masing fase fraksi dan massa total paduan. 8. Pengembangan struktur mikro pada isomorphous a) Keseimbangan pendingin (CD-ROM) b) Tanpa keseimbangan pendingin (CD-ROM) 9. Sifat mekanik pada isomorphous Sifat mekanik isomorf padat dipengaruhi oleh komposisi seperti variabel struktural lainnya (contohnya ukuran butir) tetap konstan. Untuk semua suhu dan komposisi di bawah suhu leleh dari komponen dengan leleh terendah, hanya fase padat tunggal yang akan ada. Karena itu, setiap komponen akan mengalami penguatan solusipadat, atau meningkatkan kekuatan dan kekerasan dengan penambahan komponen lainnya. Efek ini ditunjukkan pada Gambar 10.5a sebagai kekuatan tarik versus komposisi untuksistem tembaga-nikel pada suhu kamar; pada beberapa komposisi menengah,kurva harus melewati maksimum. Diplot pada Gambar 10.5b adalah daktilitas (% EL) –komposisi perilaku, yang merupakan kebalikan dari kekuatan tarik; bahwa adalah, daktilitas berkurang dengan penambahan komponen kedua, dan kurva menunjukkan minimum. Gambar 10.5 10. Sistem biner eutektik Jenis lain dari diagram fase umum dan relatif sederhana ditemukan untuk biner paduan ditunjukkan pada Gambar 10.6 untuk sistem tembaga-perak; ini dikenal sebagai biner diagram fase eutektik. Sejumlah fitur diagram fase ini penting dan perlu diperhatikan. Pertama-tama, tiga wilayah fase tunggal ditemukan pada diagram: α, β, dan cair. Fase α adalah larutan padat yang kaya akan tembaga; memiliki perak sebagai komponen terlarut dan struktur kristal FCC. Solusi padat β fase juga memiliki struktur FCC, tetapi tembaga adalah zat terlarut. Fase α dan β dipertimbangkan untuk memasukkan tembaga murni dan perak murni, masing-masing. Gambar 10.6 Jadi, kelarutan dalam masing-masing fase padat ini terbatas, dalam hal apa pun suhu di bawah garis BEG hanya konsentrasi perak terbatas yang akan larut tembaga (untuk fase α), dan juga untuk tembaga perak (untuk fase β). Itu batas kelarutan untuk fase _ sesuai dengan garis batas, berlabel CBA, antara daerah fase α / (α˖β) dan _α/ (α ˖ L); itu meningkat dengan suhu hingga maksimum [8,0% wt pada 779C (1434F)] pada titik B, dan menurun kembali ke nol pada suhu leleh tembaga murni, titik A [1085C (1985F)]. Dalam konstruksi diagram fase biner, penting untuk dipahami satu atau paling banyak dua fase mungkin berada dalam kesetimbangan dalam bidang fase. Untuk sistem eutektik, tiga fase (α, β, dan L) mungkin berada dalam kesetimbangan, tetapi hanya pada titik di sepanjang eutektik isoterm Aturan umum lainnya adalah bahwa daerah fase tunggal selalu dipisahkan dari satu sama lain oleh daerah dua fase yang terdiri dari dua fase tunggal itu itu terpisah. Misalnya, bidang α˖β terletak di antara α dan β singlephase daerah pada Gambar 10.6. Gambar 10.7 11. Penegembangan Struktur Mikro pada Paduan Eutektik Pada reaksi eutektik itu pada pendinginan liquid (satu fase) mengalami reaksi menjadi 2 fase solid, pada pemanasan kedua solid bereaksi menjadi liquid (satu fase). Hal sebaliknya terjadi pada reaksi peritektik. Pada reaksi peritektik 2 fase yang berbeda (liquid dan suatu solid) bereaksi menjadi suatu solid baru dan dapat dituliskan sebagai berikut: Reaksi peritektik juga berlangsung pada temperatur konstan (isothermal) seperti halnya reaksi eutektik. 12. Diagram Keseimbangan Mempunyai Fase Intermediet atau Campuran Diagram fase isomorf dan eutektik yang dibahas sejauh ini relatif sederhana, tetapi untuk banyak sistem paduan biner jauh lebih kompleks. Dagram fase tembagaperak dan timbal-timah eutektik (Gambar 10.6 dan 10.7) hanya memiliki dua fase padat, α dan β; ini kadang-kadang disebut solusi solid terminal, karena mereka ada di atas rentang komposisi dekat ekstremitas konsentrasi diagram fase. Beberapa karakteristik lain perlu diperhatikan untuk sistem timbal magnesium ini. Pertama, senyawa Mg2Pb meleleh di sekitar 550C (1020_F), seperti yang ditunjukkan dengan titik M pada Gambar 10.18. Juga, kelarutan timbal dalam magnesium agak luas, seperti yang ditunjukkan oleh rentang komposisi yang relatif besar untuk fase α bidang. Di sisi lain, kelarutan magnesium dalam timbal sangat terbatas. Ini terlihat dari wilayah solusi padat terminal β yang sangat sempit di sebelah kanan atau sisi yang kaya timbal dari diagram. Akhirnya, diagram fase ini dapat dianggap sebagai dua diagram eutektik sederhana bergabung kembali ke belakang, satu untuk sistem Mg-Mg2Pb, yang lainnya untuk Mg2Pb – Pb; dengan demikian, senyawa Mg2Pb benar-benar dianggap sebuah komponen. Pemisahan diagram fase kompleks ini menjadi komponen yang lebih kecil unit dapat menyederhanakan mereka dan, lebih jauh, mempercepat interpretasi mereka. 13. Reaksi Eutectoid dan Peritectic Selain eutektik, titik invarian lainnya melibatkan tiga fase berbeda ditemukan untuk beberapa sistem paduan. Salah satunya terjadi untuk sistem tembaga-seng (Gambar 10.17) pada 560_C (1040_F) dan 74 wt% Zn – 26 wt% Cu. Sebagian dari diagram fase di sekitar ini tampak diperbesar pada Gambar 10.19. Setelah pendinginan, fase _ padat berubah menjadi dua fase padat lainnya (γ dan ε) menurut reaksinya Reaksi balik terjadi saat pemanasan ini disebut eutectoid (atau eutecticlike) reaksi, dan titik invarian (titik E, Gambar 10.19) dan garis ikatan horizontal pada 560Cmasing-masing disebut isoterm eutektoid dan eutektoid. Fiturnya membedakan ‘‘ eutectoid ’dari‘ ‘eutectic’ adalah bahwa satu fase padat alih-alih cairan berubah menjadi dua fase padat lainnya pada satu suhu. Reaksi eutectoid ditemukan dalam sistem besikarbon (Bagian 10.18) yang sangat penting dalam perlakuan panas baja. Gambar 10.17 Gambar 10.18 Gambar 10.19 Reaksi peritektik adalah reaksi invarian lain yang melibatkan tiga fase pada keseimbangan. Dengan reaksi ini, saat dipanaskan, satu fasa padat berubah menjadi afase cair dan fase padat lainnya. Ada arsitektur untuk sistem tembaga-seng (Gambar 10.19, titik P) pada 598C (1108F) dan 78,6wt% Zn – 21,4wt% Cu; ini Reaksi adalah sebagai berikut: 14. Fase Transformasi Fase Transformasi dapat diklasifikasikan berdasarkan apakah ada atau tidak perubahan komposisi untuk fase yang terlibat. Yang tidak ada perubahan komposisi dikatakan transformasi kongruen. Sebaliknya, untuk transformasi tidak selaras, setidaknya salah satu fase akan mengalami perubahan komposisi. Reaksi eutektik dan eutektoid, serta peleburan paduan yang dimiliki sistem isomorf, semuanya mewakili transformasi yang tidak sesuai. Fase menengah kadang-kadang diklasifikasikan berdasarkan apakah mereka mencair secara kongruen atau tidak kongruen. Senyawa intermetalik Mg2Pb meleleh secara kongruen pada titik yang ditunjuk M pada diagram fase magnesium-timbal, Gambar 10.18. Juga, untuk sistem nikel-titanium, Gambar 10.20, ada kongruen titik leleh untuk solusi padat yang sesuai dengan titik singgung untuk pasangan garis liquidus dan solidus, pada 1310 C dan 44,9wt% Ti. Selanjutnya, reaksi perarsitektur adalah contoh peleburan yang tidak selaras untuk fase menengah. Gambar 10.20 15. Diagram Fase Keramik (CD-ROM) Suatu diagram yang memberikan informasi mengenai : Komposisi dari setiap fasa Jumlah fasa Kuantitas fraksi tiap fasa Keadaan (cairan, larutan padat, campuran) dari suatu sistem bahan 16. Diagram Fase Ternary Diagram fase juga telah ditentukan untuk sistem logam (dan juga keramik) yang mengandung lebih dari dua komponen. Namun, representasi dan interpretasi mereka mungkin sangat kompleks. Misalnya, diagram fase komposisi-suhu, tiga komponen, atau tiga komponen secara keseluruhan digambarkan oleh model tiga dimensi. Penggambaran fitur diagram atau model dalam dua dimensi adalah mungkin tetapi agak sulit. 17. Aturan Fibasi Gibbs (CD-ROM) Sistem Besi-Karbon Dari semua sistem paduan biner, yang mungkin paling penting adalah untuk besi dan karbon. Baik baja dan besi tuang, bahan struktural utama dalam setiap budaya berteknologi maju, pada dasarnya adalah paduan besi-karbon. Bagian ini dikhususkan untuk mempelajari diagram fase untuk sistem ini dan pengembangan beberapa struktur mikro yang mungkin. 18. Diagram Fase Besi-Besi Karbida (Fe – Fe3C) Sebagian dari diagram fase besi-karbon disajikan pada Gambar 10.26. Besi murni, saat dipanaskan, mengalami dua perubahan dalam struktur kristal sebelum meleleh. Pada suhu kamar bentuk stabil, yang disebut ferit, atau besi, memiliki struktur kristal BCC. Ferit mengalami transformasi polimorfik menjadi FCC austenite, atau besi, pada suhu 912 C (1674 F). Austenit ini bertahan hingga 1394 C (2541 F), di mana suhu austenit FCC kembali ke fase BCC yang dikenal sebagai ferit, yang akhirnya meleleh pada 1538 C (2800 F). Semua perubahan ini tampak di sepanjang sumbu vertikal kiri diagram fase. Gambar 10.26 Sumbu komposisi pada Gambar 10.26 hanya meluas ke 6.70% berat C; Pada konsentrasi ini terbentuk senyawa besi karbida menengah, atau sementit (Fe3C), yang diwakili oleh garis vertikal pada diagram fase. Dengan demikian, sistem besi-karbon dapat dibagi menjadi dua bagian: bagian yang kaya zat besi, seperti pada Gambar 10.26; dan yang lainnya (tidak diperlihatkan) untuk komposisi antara 6,70 dan 100% berat C (grafit murni). Daerah dua fase diberi label pada Gambar 10.26. Dapat dicatat bahwa ada satu eutektik untuk sistem besi-besi karbida, pada 4,30% berat C dan 1147 C (2097 F); untuk reaksi eutektik ini, Dapat dicatat bahwa titik invarian eutektoid ada pada komposisi 0,76% berat C dan suhu 727 C (1341 F). Reaksi eutektoid ini dapat diwakili oleh 19. Pengembangan Mikrostruktur Pada Paduan Besi-Karbon Beberapa dari berbagai struktur mikro yang dapat diproduksi dalam paduan baja dan hubungannya dengan diagram fase besi-besi sekarang dibahas, dan ditunjukkan bahwa struktur mikro yang berkembang tergantung pada kandungan karbon dan perlakuan panas. Gambar 10.28 Perubahan fase yang terjadi setelah melewati dari wilayah γ ke dalam bidang fase α + Fe3C (Gambar 10.26) relatif kompleks. Struktur mikro untuk baja eutektoid yang secara perlahan didinginkan melalui suhu eutektoid ini terdiri dari lapisan atau lamella dari dua fase (α dan Fe3C) yang terbentuk secara simultan selama transformasi. Dalam hal ini, ketebalan lapisan relatif adalah sekitar 8 sampai 1. Mikrostruktur ini, diwakili secara skematis pada Gambar 10.28, titik b, dinamakan luminer karena memiliki tampilan bunda mutiara bila dilihat di bawah mikroskop dengan perbesaran rendah. HYPOEUTECTOID ALLOYS Gambar 10.31 Struktur mikro untuk paduan besi-besi karbida yang memiliki selain komposisi eutektoid sekarang dieksplorasi. Pertimbangkan komposisi C0 di sebelah kiri eutectoid, antara 0,022 dan 0,76% berat C; ini disebut paduan hypoeutectoid (kurang dari eutectoid). Mendinginkan paduan dari komposisi ini diwakili dengan bergerak menuruni garis vertikal yy pada Gambar 10.31. Pada sekitar 875 C, titik c, struktur mikro akan seluruhnya terdiri dari butiran fase γ, seperti yang ditunjukkan secara skematis dalam gambar. Gambar 10.33 Jumlah relatif proeutektoid dan perlit dapat ditentukan dengan cara aturan tuas bersamaan dengan garis ikat yang memanjang dari ( Batas fasa Fe3C) (0,022% berat C) terhadap komposisi eutektoid (0,76% berat C), karena perlit adalah produk transformasi austenit yang memiliki komposisi ini. Sebagai contoh, mari kita perhatikan paduan komposisi C 0 pada Gambar 10.33. Dengan demikian, fraksi perlit, Wp, dapat ditentukan sesuai dengan Selanjutnya, fraksi proeutektoid α, Wα, dihitung sebagai berikut: HYPEREUTECTOID ALLOYS Transformasi analog dan struktur mikro menghasilkan paduan hipereutektoid, yang mengandung antara 0,76 dan 2,14% berat C, yang didinginkan dari suhu dalam bidang fase γ. Pertimbangkan paduan komposisi C1 pada Gambar 10.34 yang, saat didinginkan, bergerak ke bawah garis zz. Pada titik g hanya fase γ yang akan hadir dengan komposisi C1; struktur mikro akan muncul seperti yang ditunjukkan, hanya memiliki γ butir. Setelah mendinginkan ke dalam bidang fase γ + Fe3C, katakanlah, ke titik h, fase sementit akan mulai terbentuk di sepanjang batas butir γ awal, mirip dengan fase α pada Gambar 10.31, titik d. Sementit ini disebut sementit proeutektoid — yang terbentuk sebelum reaksi eutektoid. Jumlah relatif mikrosonstituen mutiara dan proeutektoid Fe3C dapat dihitung untuk paduan baja hipereutektoid dengan cara yang dianalogikan dengan bahan hipoeutektoid, garis pengikat yang sesuai memanjang antara 0,76 dan 6,70% berat C. Dengan demikian, untuk paduan yang memiliki komposisi C1 pada Gambar 10.33, fraksi perlit Wp dan proeutektoid sementit WFe3C ditentukan dari ekspresi aturan tuas berikut: dan NONEQUILIBRIUM COOLING Dalam diskusi tentang pengembangan mikrostruktur paduan besi-karbon ini telah diasumsikan bahwa, pada pendinginan, kondisi kesetimbangan metastabil terus dipertahankan; yaitu, waktu yang cukup telah diizinkan pada setiap suhu baru untuk setiap penyesuaian yang diperlukan dalam komposisi fase dan jumlah relatif seperti yang diprediksi dari diagram fase Fe-Fe3C. Dua efek nonequilibrium yang penting secara praktis adalah (1) terjadinya perubahan fasa atau transformasi pada suhu selain yang diprediksi oleh garis batas fasa pada diagram fasa, dan (2) keberadaan pada suhu kamar dari fase fasa nol yang tidak muncul pada diagram fase. 20. Pengaruh Unsur Aloyying Lainnya (CD-ROM) Di bawah ini, beberapa elemen (paduan) didaftar dengan pengaruh khususnya pada baja. 1. Karbon (memiliki pengaruh besar pada sifat mekanik baja) 2. Nikel (meningkatkan baja melalui pengerasan, ketangguhan suhu rendah dan sifat non-magnetik) 3. Chromium (meningkatkan kekuatan dan kekuatan tarik) 4. Molybdenum (baja lebih tahan terhadap suhu yang lebih tinggi) 5. Manganese (pengerasan dan kekuatan tarik meningkat) 6. Titanium (penstabil korosi antar-kristal pada stainless steel dan logam lain) 7. Boron (meningkatkan kualitas pengerasan baja) RINGKASAN Diagram fase kesetimbangan adalah cara yang mudah dan ringkas untuk menggambarkan hubungan yang paling stabil antara fase dalam sistem paduan. Diskusi ini dianggap diagram fase biner yang suhu dan komposisi adalah variabel. Daerah, atau daerah fase, ditentukan pada plot suhu-versus-komposisi ini di mana ada satu atau dua fase. Untuk paduan komposisi tertentu dan pada suhu yang diketahui, fasa-fasa ini, komposisinya, dan jumlah relatif dalam kondisi kesetimbangan dapat ditentukan. Dalam daerah dua fase, garis pengikat dan aturan tuas harus digunakan masing-masing untuk komposisi fase dan perhitungan fraksi massa. Beberapa jenis diagram fase dibahas untuk sistem logam. Diagram isomorf adalah diagram yang memiliki kelarutan lengkap dalam fase padat; sistem tembaga-nikel menampilkan perilaku ini dan ketergantungan karakteristik mekanik pada komposisi. Dalam reaksi eutektik, seperti yang ditemukan dalam beberapa sistem paduan, fase cair berubah secara isotermal menjadi dua fase padatan yang berbeda saat pendinginan. Reaksi semacam itu dicatat pada diagram fase tembaga-perak dan timah-timah. Kelarutan padat sempurna untuk semua komposisi tidak ada; alih-alih, solusi padat adalah terminal — hanya ada kelarutan terbatas dari masing-masing komponen di komponen lainnya. Diagram fase kesetimbangan lainnya lebih kompleks, memiliki senyawa menengah dan / atau fase, mungkin lebih dari eutektik tunggal, dan reaksi lain termasuk transformasi fase eutektoid, perarsitektur, dan kongruen. Ini ditemukan untuk sistem tembaga-seng dan magnesium-timbal. Perhatian yang cukup besar diberikan pada sistem besi-karbon, dan khususnya, diagram fase besi-besi karbida, yang secara teknologi adalah salah satu yang paling penting. Pengembangan struktur mikro pada banyak paduan dan baja besi-karbon tergantung pada reaksi eutektoid di mana fase austenit FCC komposisi 0,76% berat C mentransformasi secara isotermal menjadi fase ferit BCC (0,022% berat C) dan senyawa intermetalik, sementit ( Fe3C). Produk mikrostruktur dari paduan besi-karbon dari komposisi eutectoid adalah perlit, mikrokonstituen yang terdiri dari lapisan ferit dan sementit yang berganti-ganti. Struktur mikro paduan yang memiliki kandungan karbon kurang dari eutectoid (hypoeutectoid) terdiri dari fase ferit proeutectoid di samping perlit.
