DIAGRAM FASA

YAYAN RIANTO

RISKI DWI

PRASETIO

MUHAMAD

IQBAL

KELOMPOK 7

METALURGI FISIK DOSEN: PUTRI NAWANGSARI

Kemurnian

Sifat

Paduan

Struktur

LOGAM

Latar Belakang

Umumnya logam tidak berdiri sendiri (tidak dalam keadaan murni)

Pemaduan logam membuat struktur dalam keadaan setimbang pada temperatur dan tekanan tertentu

Logam lebih banyak dalam keadaan dipadu (logam paduan)

Pemaduan logam akan memperbaiki sifat logam, al: kekuakatan, keuletan, kekerasan, ketahanan korosi, ketahanan lelah, dll.

DIAGRAM FASA

(darker phase)

(lighter phase)

Aluminum-CopperAlloy

DIAGRAM FASA DALAM SISTEM LOGAM

DIAGRAM FASA (Phase

Diagram)

FASA (Phase)

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.

Dalam istilah mikrostrukturnya adalah suatu daerah (region) yang berbeda struktur atau komposisinya dari daerah lain atau bagian homogen dari suatu sistem yang memiliki sifat fisik dan kimia yang seragam.

Pembentukan Diagram Fasa

Memvariasikan komposisi kedua unsur (0 − 100%)

Dipanaskan hingga mencair

Didinginkan dengan lambat

Kurva Pendinginan

Perubahan komposisi akan merubah pola darikurva pendinginan.•Titik A, L1, L2, L3 dan C ⤳ awal terjadinya pembekuan, dan•Titik B, S1, S2, S3 dan D ⤳ akhir pembekuan.

1) Menunjukkan fasa yang ada pada komposisi dan temperature yang berbeda dalam kondisi pendinginan lambat.

2) Menunjukkan kesetimbangan pemadatan dari suatu elemen (atau campuran/compound) dalam unsur lain.

3) Menunjukkan temperatur dari suatu paduan yang didinginkan dalam kondisi kesetimbangan mulai membeku dan menginformasikan interval suhu saat pembekuan terjadi.

4) Menunjukkan suhu dari suatu fasa yang berbeda mulai mencair.

Informasi Yang Diperoleh Dari Diagram Fasa

DIAGRAM FASA

Garis Pada Diagram FasaGaris Liquidus

Menunjukkan temperatur terendah dimana logam

dalam keadaan cair atau temperatur dimana awal

terjadinya pembekuan dari kondisi cair akibat proses

pendinginan.

Garis Solidus Menunjukkan temperatur

tertinggi suatu logam dalam

keadaan padat atau temperatur terendah

dimana masih terdapat fasa cair.

Solubility Limit

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.

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 dalamkeadaan 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.

DIAGRAM FASA

Klasifikasi Diagram Fasa

SISTEM DIAGRAM FASA

DIAGRAM FASA

Diagram Fasa Unary

Diagram Fasa Binary

Adalah diagram fasa yang terdiri dari satu komponen, contoh pada air dan logam

murni.Adalah diagram fasa

yang terdiri atas 3 unsur logam murni A,

B, C.Contoh pada logam

paduan (baja stainless steel Fe-Cr-Ni)

Adalah diagram fasa yang terdiri atas 2 unsur logam

murni yang mana membentuk dua komponen

sistem. Contoh: Tembaga murni => sistem satu komponen

Tembaga dan nikel => sistem dua komponen

Diagram Fasa

Ternary

DIAGRAM FASA DARI UNSUR MURNI

• adalah permukaan air.

Air bila didinginkan dalam suatu kesetimbangan, fasa

padat (ice) dan cair dan berada bersama-sama dengan batas fasanya

adalah permukaan dari es.

Saat dipanaskan, cairan menguap, saat mendidih

uap air dan cairan bersama dalam kondisi

kesetimbangan dengan batas fasanya adalah

permukaan air.

Hukum Fasa Gibbs (Gibbs Phase Rule)

J.W. Gibbs (1839-1903) menurunkan suatu persamaan yang mampu menghitung jumlah fasa yang ada dalam kesetimbangan pada suatu sistem yang ditentukan/dipilih.

P + F = C + 2

Dengan : P : Jumlah fasa yang ada pada sistem

terpilihF: Derajat kebebasan, jumlah variable

(tekanan,suhu,komposisi) yang dapat diubah bebas tanpa mengubah jumlah fasa dalam kesetimbangan.

C: Jumlah komponen dalam sistem (suatu elemen, campuran atau larutan/cairan)

Invariant Point Untuk air pada gambar disamping,pada titik triple jumlah fasa (P) = 3. Jumlah komponen (C ) = 1 P + F = C + 2

3 + F = 1 + F = 0 (derajat kebebasan nol)Karena tidak ada variable (suhu maupun tekanan) yang dapat diubah dan 3 fasa tetap ada di titik itu, maka titik triple ini disebut invariant point (titik tetap/tak berubah=invariant)

Univariant PointPada garis batas cair dan padat P=2, C=1 maka P + F = C+2 2 + F = 1 + 2 F = 1 (derajat kebebasan satu)Artinya satu variabel (suhu atau tekanan) yang dapat diubah tetapi jumlah phasenya tetap dua.

Bivariant PointBila ada titik dimana saja yang ada dalam satu fasa, maka: P = 1, C = 1 P + F = C + 21 + F = 1 + 2 F = 2 (dua derajat kebebasan)Artinya dua variable suhu dan tekanan dapat bervariasi/diubah-ubah secara bebas dan sistem tetap berada dalam satu fasa.

Pengaruh Temperatur (T) & Komposisi (Co)

Temperatur (T)

Perubahan T dapat merubah jumlah fasa : komponen A ke B

Perubahan Co dapat merubah jumlah fasa : komponen B ke DKomposisi (Co)

SistemCu-Ni

Aturan Penentuan Jumlah & Tipe Fasa (The Lever Arm Rules/Aturan Kaidah Lengan)

1) Aturan 1 : Jika diketahui T & C maka akan diketahui jumlah dan jenis fasa

Contoh : Diagram Fasa Cu-NiT ( )℃

Cu %wt Ni

A (1100, 60):

B (1250, 35):

1 Fasa: α

2 Fasa:L + α

2) Aturan 2 : Jika diketahui T & C maka akan diketahui komposisi dari fasa

Contoh : Diagram Fasa Cu-NiPada C0 = 35

%wt Ni

Pada TA:

1320 ℃

Pada TB:

1250 ℃

• Hanya padat/ solid () • C = C0 = 35 %wt NiPada TD:

1190 ℃

• Hanya cair/ liquid (L) • CL = C0 = 35 %wt Ni

•Keduanya dan L•CL = CLiquidus = 32 wt%Ni•C = CSolidus = 43 wt%Ni

3) Aturan 3 : Jika diketahui T & C maka akan diketahui jum lah setiap fasa (=%wt)

Contoh : Diagram Fasa Cu-NiPada C0 = 35

%wt Ni

Pada TA:

Pada TB:

Pada TD:

• Hanya cair/ liquid (L)

• WL = 100 %wt ; W = 0

• Hanya padat/ solid ()• WL = 0 ; W = 100 %wt

• Keduanya dan L

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 fasa- fasanya pada temperatur T, maka tarik garis yang memotong batas kelarutannya (garis L-S).• Jika x = wo ; L = wl dan S = ws

maka % fasa cair dan padat :

TERIMA KASIH