Diagram fase

Sebuah diagram fase di kimia fisik, teknik, mineralogi, dan ilmu material adalah jenis

chart digunakan untuk menunjukkan kondisi di mana tahap termodinamika berbeda dapat terjadi

pada kesetimbangan. Dalam matematika dan fisika, "diagram fase" digunakan dengan arti yang

berbeda: sinonim untuk ruang fase.

Komponen umum diagram fase adalah garis batas keseimbangan atau fase, yang merujuk

pada garis bahwa kondisi tanda di mana beberapa tahap dapat hidup berdampingan pada

kesetimbangan. Tahap transisi terjadi di sepanjang garis kesetimbangan.

Triple poin poin pada diagram fase di mana garis berpotongan keseimbangan. Triple poin

tanda kondisi di mana tiga fase berbeda dapat bergandengan. Sebagai contoh, diagram fasa air

memiliki titik tripel sesuai dengan suhu tunggal dan tekanan di mana air padat, cair, dan gas

dapat hidup berdampingan dalam sebuah keseimbangan yang stabil.

Solidus adalah temperatur di bawah ini yang substansi yang stabil dalam keadaan padat.

Likuidus adalah suhu di atas yang substansi yang stabil dalam keadaan cair. Mungkin ada

kesenjangan antara solidus dan likuidus;. dalam celah, substansi terdiri dari campuran kristal dan

cairan (seperti "bubur").

Diagram Fase 2d

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal

yang sederhana, seperti air. Sumbu sesuai dengan tekanan dan suhu. Diagram menunjukkan fasa,

dalam ruang tekanan-suhu, garis-garis batas keseimbangan atau fase antara tiga fase padat, gas,

dan cair.

Sebuah diagram fase khas. Garis putus-putus memberikan perilaku anomali air. Garis

hijau menandai titik beku dan garis biru titik didih, menunjukkan bagaimana mereka bervariasi

dengan tekanan.

Kurva pada diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas (dan sifat turunan

lainnya) menjadi non-analitis: turunannya berkenaan dengan (suhu dan tekanan dalam contoh

ini) koordinat perubahan terputus-putus (tiba-tiba). Misalnya, kapasitas panas dari wadah dengan

es akan berubah tiba-tiba sebagai wadah dipanaskan melewati titik lebur. Ruang terbuka, di

mana energi bebas adalah analitik, sesuai dengan daerah fase tunggal. Daerah satu fasa

dipisahkan oleh garis non-analitis, di mana transisi fase terjadi, yang disebut batas fase.

Dalam diagram di sebelah kiri, batas fasa antara cair dan gas tidak berlanjut tanpa batas.

Sebaliknya, berakhir pada sebuah titik pada diagram fase yang disebut titik kritis. Ini

mencerminkan fakta bahwa, pada suhu dan tekanan sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak

dapat dibedakan, [2] dalam apa yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis

terjadi pada sekitar Tc = 647,096 K (1,164.773 ° R), pc = 22,064 MPa (3,200.1 psi) dan ρc = 356

kg / m³.

Keberadaan titik cair-gas kritis mengungkapkan ambiguitas sedikit pelabelan daerah fase

tunggal. Ketika terjadi dari cairan ke fase gas, satu biasanya menyeberangi batas fase, namun

adalah mungkin untuk memilih jalan yang tidak pernah melintasi batas dengan pergi ke kanan

titik kritis. Dengan demikian, fase cair dan gas dapat berbaur terus menerus ke satu sama lain.

Batas fase padat-cair hanya dapat diakhiri dengan titik kritis jika fase padat dan cair memiliki

grup simetri yang sama.

Batas fase padat-cair dalam diagram fase zat yang paling memiliki kemiringan positif,

semakin besar tekanan pada zat tertentu, semakin dekat bersama-sama molekul-molekul zat

dibawa ke satu sama lain, yang meningkatkan efek dari kekuatan antarmolekul substansi itu.

Dengan demikian, substansi memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk molekul untuk memiliki

energi yang cukup untuk keluar pola tetap dari fase padat dan memasuki fase cair. Konsep serupa

juga berlaku untuk perubahan fase cair-gas air, karena sifat tertentu, adalah salah satu dari

beberapa pengecualian aturan.

Sifat termodinamik

Selain hanya suhu atau tekanan, sifat termodinamika lainnya dapat digambarkan dalam

diagram fase.

Contoh sifat termodinamika tersebut termasuk volume spesifik, entalpi spesifik, atau

entropi spesifik. Sebagai contoh, grafik komponen tunggal Suhu vs entropi spesifik (T vs s)

untuk air / uap atau untuk refrigeran yang biasanya digunakan untuk menggambarkan siklus

termodinamika seperti siklus Carnot, siklus Rankine, atau siklus refrigerasi kompresi uap.

Dalam grafik dua dimensi, dua dari kuantitas termodinamika dapat ditampilkan pada

sumbu horisontal dan vertikal. Kuantitas thermodymic tambahan mungkin masing-masing

digambarkan secara bertahap sebagai rangkaian garis - melengkung, lurus, atau kombinasi dari

melengkung dan lurus. Masing-masing baris iso-merupakan jumlah termodinamika pada nilai

konstan tertentu.

Suhu vs spesifik diagram fasa entropi untuk air / uap. Di daerah bawah kubah merah, air

cair dan hidup berdampingan uap dalam keseimbangan. Titik kritis adalah di puncak kubah. Air

cair di sebelah kiri kubah. Uap di sebelah kanan kubah. Garis biru / Curves adalah isobars

menunjukkan tekanan konstan. Garis hijau / Curves adalah isochors menunjukkan volume

spesifik konstan. Kurva merah menunjukkan kualitas konstan

3D. DIAGRAM FASA

p-V-T 3D diagram untuk [yang] ditetapkan;perbaiki jumlah material murni adalah

mungkin untuk memimpikan three-dimensional ( 3D) grafik [yang] mempertunjukkan tiga

quantities.[5][6][7 thermodynamic] Sebagai contoh untuk komponen tunggal, suatu 3D [yang]

Cartesian Koordinir jenis grafik dapat menunjukkan temperatur ( T) pada [atas] satu poros,

tekanan ( P) pada [atas] suatu poros detik/second, dan volume jenis ( v) pada [atas] sepertiga. 3D

seperti itu Grafik kadang-kadang [disebut/dipanggil] suatu P-V-T Diagram.

Kondisi keseimbangan akan dinyatakan sebagai suatu 3D permukaan lengkung dengan

area untuk [yang] padat, cairan, dan tahap uap air dan area [di mana/jika] padat dan cairan, padat

dan uap air, atau cairan dan uap air hidup pada waktu sama keseimbangan. Satu baris pada [atas]

permukaan [memanggil/hubungi] suatu garis rangkap tiga adalah [di mana/jika] padat, cairan dan

uap air semua bisa hidup pada waktu sama keseimbangan.

Titik-Kritis tinggal suatu titik pada [atas] permukaan genap pada [atas] suatu 3D bagan

fase. Suatu proyeksi siku-siku 3D P-v-T Grafik yang mempertunjukkan tekanan dan temperatur

[sebagai/ketika] kampak horisontal dan yang vertikal [yang] secara efektif roboh 3D [itu]

merencanakan ke dalam suatu 2D pressure-temperature diagram. Ketika ini adalah yang

dilaksanakan, solid-vapor, solid-liquid, dan liquid-vapor permukaan roboh ke dalam tiga

bersesuaian garis melengkung yang bertemu di titik yang rangkap tiga, yang mana [adalah]

dirobohkan proyeksi siku-siku garis yang rangkap tiga [itu].

Diagram Fase Binary.

Jenis jauh lebih kompleks lainnya dari diagram fasa dapat dibangun, terutama ketika

lebih dari satu komponen murni hadir. Dalam konsentrasi kasus menjadi variabel penting.

Diagram fase dengan lebih dari dua dimensi dapat dibangun yang menunjukkan pengaruh lebih

dari dua variabel pada fase suatu zat. Diagram Fase dapat menggunakan variabel lain di samping

atau di tempat suhu, tekanan dan komposisi, misalnya kekuatan medan listrik atau magnet

diterapkan dan mereka juga dapat melibatkan bahan yang mengambil lebih dari hanya tiga

negara bagian dari materi.

Besi-besi karbida (Fe-Fe3C) diagram fase. Persentase ini karbon dan suhu menentukan

fase paduan besi dan karbon sehingga karakteristik fisik dan sifat mekanik.

Persentase karbon menentukan jenis paduan besi: besi, baja atau besi tuang

Suatu bagan fase untuk suatu sistem biner mempertunjukkan suatu titik eutektik.

Salah satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap konsentrasi relatif dari dua zat

dalam campuran biner disebut diagram fasa biner, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan.

Campuran tersebut dapat berupa larutan padat, eutektik atau peritektik, antara lain.

Kedua jenis campuran menghasilkan grafik sangat berbeda. Tipe lain dari diagram fasa biner

adalah diagram titik didih untuk campuran dari dua komponen, i. e. senyawa kimia. Selama dua

komponen volatil tertentu pada tekanan tertentu seperti tekanan atmosfer, sebuah menunjukkan

diagram titik didih apa uap (gas) komposisi berada dalam keseimbangan dengan komposisi

cairan yang diberikan tergantung pada suhu. Dalam diagram titik didih khas biner, suhu diplot

pada sumbu vertikal dan komposisi campuran pada sumbu horisontal.

Titik Didih Diagram.

Sebuah diagram contoh sederhana dengan komponen hipotesis 1 dan 2 dalam campuran

non-azeotropik ditampilkan di sebelah kanan. Fakta bahwa ada dua garis melengkung yang

terpisah bergabung dengan titik didih komponen murni berarti bahwa komposisi uap biasanya

tidak sama dengan komposisi cair uap berada dalam kesetimbangan dengan. Lihat

Keseimbangan Uap-Cair untuk diskusi yang lebih lengkap.

Selain tipe yang disebutkan di atas diagram fase, ada ribuan kemungkinan kombinasi

lainnya. Beberapa fitur utama termasuk diagram fase poin kongruen, di mana fasa padat

langsung berubah menjadi cairan. Ada juga peritectoid, suatu titik di mana dua fase padat

bergabung menjadi satu fase padat selama pendinginan. Kebalikan dari ini, ketika satu fase padat

berubah menjadi dua tahap padat selama pemanasan, disebut eutektoid tersebut.

Diagram fase yang kompleks penting teknologi besar adalah bahwa sistem besi-karbon kurang

dari 7% karbon (lihat baja).

Sumbu-x seperti diagram merupakan variabel konsentrasi campuran. Sebagai campuran

biasanya jauh dari encer dan densitas sebagai fungsi temperatur biasanya tidak diketahui, ukuran

konsentrasi disukai adalah fraksi mol. Ukuran volume based seperti molaritas akan unadvisable.

Diagram Fase Crystal.

Polimorfik dan zat polyamorphic memiliki beberapa kristal atau fase amorf, yang dapat

digambarkan dengan cara yang sama untuk padat, cair, dan fase gas.

Log-Lin Pressure-temperature Bagan fase air. Angka Roma menandai (adanya) berbagai tahap

es.

Pressure-Temperature Bagan fase air. Angka Roma menandai (adanya) berbagai tahap es

[sebagai/ketika] diuraikan pada Ice#Phases

Diagram Mesofasa.

Beberapa bahan organik melalui negara perantara antara padat dan cair; negara-negara ini

disebut mesophases. Perhatian telah diarahkan untuk mesophases karena mereka memungkinkan

perangkat layar dan telah menjadi komersial penting melalui teknologi yang disebut kristal cair.

Tahap diagram digunakan untuk menggambarkan terjadinya mesophases.

Phase diagram

A phase diagram in physical chemistry, mineralogy, and materials science is a type of

graph used to show the equilibrium conditions between the thermodynamically-distinct phases.

In mathematics and physics, a phase diagram also has an alternative meaning, as a synonym for a

phase space.

States of a pure body

phase diagram for water in French ; see also is:

Ice phase diagram in French; read the warning in the description page

Binary or ternary phase diagram

water+salt mix in French

iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) in French

iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) in English

iron+carbon phase diagram (steel, cast iron) using international symbols

Ideal case of binary phase diagram: unique solid solution

typical evaporation diagram in lense-shape (german)

International version of iron-carbon phase diagram

Aluminium-Copper phase diagram

Phase diagram of tetrahydrofurane (THF) with water

Phase diagrams of tetrahydrofurane (THF) with methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol

Phase diagram of hydrogen chloride with water (hydrochloric acid)

Phase diagram of hydrogen chloride with water (hydrochloric acid)

Evolution of parameters during transformations

temperature vs. time during solidification, passive cooling

system to measure the volume changes vs. pressure and temperature

(P, V, T) phase diagram

(P, V, T) phase diagram and (V, P) Clapeyron isothermal diagram

(P, V, T) phase diagram and (V, T) states diagram

(P, V, T) phase diagram and (V, T) isobaric diagram

Unsorted

Tipe-tipe diagaram fase

Diagram fase 2D

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal,

seperti air. Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur. Diagram

fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase

antara tiga fase padat, cair, dan gas.

Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air. Garis berwarna

hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih yang berubah-ubah sesuai

dengan tekanan.

Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik di mana energi bebas bersifat non-

analitis. Fase-fase dipisahkan dengan sebuah garis non-analisitas, di mana transisi fase terjadi,

dan disebut sebagai sempadan fase.

Pada diagaram sebelah kiri, sempadan fase antara cair dan gas tidak berlanjut sampai tak

terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram fase yang disebut sebagai titik kritis.

Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas

menjadi tidak dapat dibedakan[1], yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis ada

pada sekitar 647 K dan 22,064 MPa (3.200,1 psi).

Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di atas. Ketika dari

cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah sempadan fase, namun adalah mungkin untuk

memilih lajur yang tidak melewati sempadan dengan berjalan menuju fase superkritis. Oleh

karena itu, fase cair dan gas dapat dicampur terus menerus.

Sempadan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memiliki gradien yang positif.

Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi daripada fase cair, sehingga

peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh. Pada beberapa bagian diagram fase air,

sempadan fase padat-cair air memiliki gradien yang negatif, menunjukkan bahwa es mempunyai

densitas yang lebih kecil daripada air.

Sifat-sifat termodinamika lainnya

Selain temperatur dan tekanan, sifat-sifat termodinamika lainnya juga dapat digambarkan

pada diagram fase. Contohnya meliputi volume jenis, entalpi jenis, atau entropi jenis. Sebagai

contoh, grafik komponen tunggal Temperatur vs. Entropi jenis (T vs. s) untuk air/uap atau untuk

refrigeran biasanya digunakan untuk mengilustrasikan siklus termodinamika seperti siklus

Carnot dan siklus Rankine.

Pada grafik dua dimensi, dua kuantitas termodinamika dapat ditunjukkan pada sumbu

horizontal dan vertikal. Kuantitas termodinamika lainnya dapat diilustrasikan dengan bertumpuk

sebagai sebuah deret garis atau kurva. Garis-garis ini mewakili kuantitas termodinamika pada

nilai konstan tertentu.

Diagram fase temperatur vs. entropi jenis untuk air/uap. Pada area di bawah kubah, air

dan uap berada dalam keadaan kesetimbangan. Titik kritisnya ada di atas kubah. Garis/kurva biru

adalah isobar yang menunjukkan tekanan konstan. Garis/kurva hijau adalah isokor yang

menunjukkan volume jenis konstan. Garis merah menunjukkan kualitas konstan.

Diagram fase 3D

Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga

kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D

Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v).

Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan

ditungjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan

gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, di mana zat padat, cair, dan gas dapat

berada dalam kesetimbangan.

Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D.

Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu

vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur

2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dan cair-uap akan menjadi tiga kurva

garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel.

Kesetimbangan fasa dan diagram fasa

Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada

keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan cairan dan padatan,

dan antara cairan dan gas. Dalam membahas keadaan kritis zat, akan lebih tepat menangani tiga

wujud zat secara simultan, bukan membahas dua dari tiga wujud zat.

Gambar 7.5 Diagram fasa. Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel, Tb

adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis.

Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu

dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam diagram

fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk

atau keluar sistem.

Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa

Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs

(1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam

sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah

komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni,

F=C+2-P … (7.1)

Jadi, dalam titik tertentu di diagram fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 – yakni suhu

dan tekanan; bila dua fasa dalam kesetimbangan-sebagaimana ditunjukkan dengan garis yang

membatasi daerah dua fasa hanya ada satu derajat kebebasan-bisa suhu atau tekanan. Pada ttik

tripel ketika terdapat tiga fasa tidak ada derajat kebebasan lagi.

Dari diagram fasa, Anda dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih

lanjut, Anda dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif

pada perbatasan padatan-cairan memiliki mplikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian

kanan diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan, kesetimbangan

akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal ini berarti air memiliki volume

yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan semua kita telah hafal dengan fakta bahwa

s mengapung di air.

Sebaliknya, air pada tekanan 0,0060 atm berada sebagai cairan pada suhu rendah,

sementara pada suhu 0,0098 °C, tiga wujud air akan ada bersama. Titik ini disebut titik tripel air.

Tidak ada titik lain di mana tiga wujud air ada bersama.

Selain itu, titik kritis (untuk air, 218 atm, 374°C), yang telah Anda pelajari, juga

ditunjukkan dalam diagram fasa. Bila cairan berubah menjadi fasa gas pada titik kritis, muncul

keadaan antara (intermediate state), yakni keadaan antara cair dan gas. Dalam diagram fasa

keadaan di atas titik kritis tidak didefinisikan.

Komponen : adalah logam murni atau senyawa yang menyusun suatu logam paduan.

Contoh : Cu - Zn (perunggu)

komponennya adalah Cu dan Zn Solid solution (larutan padat) : terdiri dari beberapa atom,

minimal dua atom yang berbeda, atom terlarut menempati posisi substitusi interstisi pada kisi

pelarut dan struktur kristal mengikuti struktur kristal pelarut.

Batas kelarutan (solubility limit).

Suatu logam paduan akan mempunyai maksimum konsentrasi dari atom terlarut yang akan larut

pada pelarut.

Jika atom terlarut konsentrasinya melampaui batas kelarutan maka sebagian atom

tersebut tidak akan terlarut lagi. Untuk menggambarkan keadaan ini bisa dilihat contoh larutan

air gula. Jika gula yang dicampur terlalu banyak, maka gula tersebut tidak akan larut lagi (lihat

grafik 9.1).

Fase:

Fase didefinisikan sebagai sistem yang homogen yang mempunyai sifat kimia dan sifat

fisika yang seragam/uniform.

Satu fase : contohnya logam murni, padatan, cairan.

Lebih 1 fase : contohnya larutan air-gula dengan gula (larutan air-gula yang melampaui batas

kelarutan).

Sistem fase tunggal ® homogen

Sistem 2 atau lebih fase ® campuran atau sistem heterogen.

Struktur mikro :

Sifat-sifat fisik suatu bahan seperti sifat mekanik tergantung dari struktur mikro. Struktur

mikro diketahui dengan observasi mikroskopik menggunakan mikroskop optik atau mikroskop

elektron.

Pada logam paduan, penggolongan struktur mikro berdasarkan berapa jumlah fase,

proporsinya dan bagaimana susunannya didalam bahan.

Struktur mikro bergantung kepada jumlah elemen paduan, konsentrasinya dan perlakuan

panasnya (temperatur, lamanya pemanasan, laju pendinginan).

Kesetimbangan fase

Kesetimbangan : jika sebuah sistem mempunyai energi bebas minimum pada temperatur,

tekanan dan komposisi tertentu ® tidak terjadi perubahan kondisi Makin tinggi energi bebas ®

gerak atom pada bahan makin acak dan tidak teratur.

Secara makro : sifat-sifat sistem tidak berubah terhadap waktu ® stabil Kesetimbangan

fase : adalah kesetimbangan pada sistem yang terdiri lebih dari 1 fase. Masing-masing fase tidak

mengalami perubahan.

DIAGRAM KESETIMBANGAN FASE.

Banyak informasi tentang pengontrolan struktur mikro pada paduan logam tertentu lebih

memudahkan jika digambar dalam bentuk diagram yaitu diagram fase atau diagram

kesetimbangan.

Banyak perubahan struktur mikro terjadi pada saat transformasi fase yaitu perubahan

yang terjadi diantara dua fase atau lebih karena temperatur berubah.

Gejalanya bisa berupa transisi dari satu fase ke fase lain atau terbentuk fase baru atau

hilangnya sebuah fase. Diagram kesetimbangan fase menggambarkan hubungan antara

temperatur dan komposisi dan kuantitas fase-fase pada kesetimbangan.

Paduan biner : (binary alloy) adalah paduan yang terdiri dari dua komponen

(contoh : Cu – Ni)

Diagram fase paduan biner Cu – Ni bisa dilihat pada gambar 9.2.

Sumbu y : temperatur

Sumbu x : komposisi paduan (dalam % berat – bawah, dalam % atom – atas).

3 daerah pada kurva : - a (fase a) ® struktur fcc

- L (fase cair)

- a + L (fase a + cair).

Fase a adalah solid solution Ni – Cu ® substitusi

Solid solution ni – cu : - Ni dan Cu sama – sama mempunyai struktur

FCC.

- jari –jari atom yang hampir sama.

- elektro-negatif yang hampir sama.

- valensi yang sama.

· Garis liquidus : garis antara l dan a + L.

· Garis solidus : garis antara a dan a + L.

Pada sistem biner, jika diketahui komposisi dan temperatur kesetimbangan, 3 informasi

yang diperoleh :

1. Fase paduan

2. Komposisi fase

3. Persen atau fraksi fase.

Mencari komposisi fase pada daerah 2 fase :

- titik B pada gb. 9.2 : ( 35 wt%Ni – 65 wt%Cu pada 1250 0c)

1. Tarik garis horisontal melalui B (“tie line”)

2. Tandai perpotongan garis dengan kurva di kedua garis

3. Tarik garis tegak lurus pada perpotongan kurva terhadap sumbu x,

komposisi paduan bisa didapat.

· Perpotongan dengan garis liquidus Cl : 32 wt%Ni – 68 wt%Cu

· Perpotongan dengan garis solidus Ca : 43 wt%Ni – 57 wt%Cu.

Mencari persen atau fraksi fase

· Pada daerah 1 fase : titik A pada gb. 9.2b

® 100 % a.

· Pada daerah 2 fase : titik B pada gb 9.2b :

Digunakan garis horisontal (tie line) dan prosedur lever rule (hukum tuas).

Prosedurnya hukum tuas sbb:

1. Tarik garis horisontal pada temperatur yang diketahui (titik b) (garis tie line).

2. Diperoleh komposisi alloi keseluruhan, Co.

3. Fraksi sebuah fase dihitung dengan mengambil panjang dari komposisi alloi keseluruhan, Co

kebatas fase yang lainnya dan dibagi dengan panjang total tie line (pjg Cl - Ca).

4. Fraksi fase yang lain dilakukan dengan cara yang sama.

5. Jika di inginkan dalam persen, fraksi dikali 100. Jika komposisi dalam % berat, maka fraksi

adalah fraksi massa (berat).

WL = S . WL = C a - Co

R + S Ca - CL

WL = fraksi berat fase l

Ca = komposisi fase a

CL = komposisi fase l

Co = komposisi keseluruhan

PERKEMBANGAN STRUKTUR MIKRO

Pada gambar 9.3 diperlihatkan diagram fase Cu – Ni, jika pendinginan terjadi sangat

lambat dari fase L ke fase a untuk bahan 35 wt% Ni – 65 wt% Cu dari temperatur 1300 0C maka

terjadi :

TITIK a = fase L : 35 Wt% Ni.

Fase a : -

b = Fase L : 35 Wt% Ni.

Fase a : 49 Wt% Ni.

c = Fase L : 30 Wt% Ni.

Fase a : 43 Wt% Ni.

d = Fase L : 23 Wt% Ni.

Fase a : 35 Wt% Ni.

e = Fase L : 35 Wt% Ni.

Jika pendinginan terjadi lebih cepat maka terjadi segregasi yaitu distribusi yang tidak

merata yang terjadi di dalam butir. Pada pusat butir yang pertama mambeku akan kaya oleh

bahan yang mempunyai titik leleh tinggi, bahan yang mempunyai titik leleh rendah akan naik

manjauhi pusat butir. Jadi terjadi gradient konsentrasi pada butir (gb. 9.4). Fenomena ini disebut

“ cored structure”.

Kelemahan “cored structure” :

- jika dipadatkan, akan cepat meleleh.

- mengurangi kekuatan mekanik pada temperatur tinggi.

Komposisi bahan akan mempengaruhi kekuatan tarik dan keuletan bahan

tersebut (gb. 9.5).

SISTEM EUTECTIC BINER :

Reaksi eutectic : phase liquid berubah menjadi dua fase padat pada proses pendinginan.

L (CE) a (CaE) + b (CbE).

Diagram fase untuk reaksi eutectic adalah paduan Cu – Ag. (gb. 9.6).

Pada diagram fase Cu – Ag terdapat tiga daerah 2 fase yaitu : a + L, b + L, a + b

a adalah fase kaya Cu.

b adalah fase kaya Ag.

Titik E : titik eutectic.

PERKEMBANGAN STRUKTUR MIKRO PADA PADUAN EUTECTIC.

Perubahan mikro struktur untuk bahan Pb – Sn bisa dilihat pada gb. 9.9, 9.10,

9.11.

Pada gambar 9.9 adalah terbentuknya fase tunggal a pada pendinginan dari temperatur 350 0C, 2

wt% Sn s/d 20 0C.

Pada gambar 9.10 adalah terbentuknya fase a + b pada proses pendinginan pada titik eutektoid.

KATA PENGANTAR

Puji syukur yang dalam saya sampaikan ke hadirat Allah Swt, karena berkat kemurahanNya

makalah ini dapat saya selesaikan sesuai yang diharapkan.Dalam makalah ini Terdapat

pembahasan tentang“diagram fase”, suatu pembahasan materi dalam mata kuliah ilmu logam.

Makalah ini dibuat untuk menyelsaikan tugas kuliah sangat diperlukan dalam suatu harapan

mendapatkan pemahaman dan manfaat dari mata kuliah ilmu logam.

Dalam proses pendalaman materi diagram fase ini, tentunya kami mendapatkan banyak manfaat

dan pemahaman.

Demikian makalah ini saya buat semoga bermanfaat bagi saya dan orang banyak,

Mataram , 25 juli 2011

Penyusun’

Rian Utama

F1C 110 0034

Kesimpulan.

Dari pembahasan diatas saya dapat menarik kesimpulan :

Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan

tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam diagram fasa,

diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau

keluar sistem.

Dari diagram fasa,Kita dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih lanjut,

kita dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif pada

perbatasan padatan-cairan memiliki implikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian kanan

diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air.

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan,

kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal ini berarti air

memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan semua kita telah hafal

dengan fakta bahwa s mengapung di air.

Komponen : adalah logam murni atau senyawa yang menyusun suatu logam paduan.

Contoh : Cu - Zn (perunggu)

komponennya adalah Cu dan Zn

Solid solution (larutan padat) : terdiri dari beberapa atom, minimal dua atom yang berbeda, atom

terlarut menempati posisi substitusi interstisi pada kisi pelarut dan struktur kristal mengikuti

struktur kristal pelarut.

Batas kelarutan (solubility limit).

Suatu logam paduan akan mempunyai maksimum konsentrasi dari atom terlarut yang

akan larut pada pelarut.Jika atom terlarut konsentrasinya melampaui batas kelarutan maka

sebagianatom tersebut tidak akan terlarut lagi. Untuk menggambarkan keadaan ini bisa dilihat

contoh larutan air gula.

BAB I

PENDAHULUAN

1 .1 Latar Be lakang

Sampai  saat  ini  sebagian  besar  material  rekayasa  terdiri  dari  campuran  fasa-fasa,misalnya : Baja, solder, semen portland, batu gerinda, cat, dan fiber glass. Campurandari dua atau lebih fasa dalam satu material memungkinkan terjadinya interaksi antara fasa.D iag ram f a se s anga t memban tu da l am menga tu r dan mer ingkas ekspe r imen t a l , da t a pengamatan serta dapat digunakan untuk membuat prediksi tentang proses-proses yangmelibatkan reaksi kimia antara fase. Kekuatan listrik atau medan magnet dapat diterapkansebagai pengganti suhu, tekanan, dan komposisi lainnya. Untuk memberikan informasitentang struktur dan fasa-fasa kesetimbangan khususnya pada dua komponen unsur ataut empe ra tu r , maka dapa t d igunakan s a tu j en i s p lo t d i ag ram f a se t empe ra tu r t e rhadap konsentrasi relatif dari dua zat dalambiner  campuranyang disebut diagram fase biner.Oleh karena itu, disusunlah makalah tentang diagram fasa dengan spesifikasi diagram fasabiner ini agar dapat mempermudah pembacaan fasa kesetimbangan paduan dua komponenunsur.1 . 2 T u j u a nTujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :1.Mengetahui gambaran umum dan spesifikasi diagram fasa khususnya diagram fasabiner.2.Memahami pembacaan diagram fasa biner.3. Memahami contoh soal yang berhubungan dengan diagram fasa biner.

1 .3 Pe rmasa l ahanPermasalahan yang dihadapi adalah sebagai berikut :1. Bagaimanakah gambaran umum dan spesifikasi diagram fasa khususnya diagram fasabiner?2.Bagaimana cara membaca diagram fasa biner?3.Baga imana ca r a memahami con toh soa l yang be rhubungan dengan d i ag ram f a sa biner?1.4 Sistematika PenulisanMakalah ini disusun meliputi Bab I terdiri dari latar belakang, tujuan, permasalahan,d a n s i s t e m a t i k a p e n u l i s a n . B a b I I t e r d i r i   d a r i d a s a r t e o r i . B a b I I I t e r d i r i d a r i pembahasan dan contoh soal. Bab IV terdiri

dari kesimpulan dan saran.

MAKALAH DIAGRAM FASE

Oleh:

RIAN UTAMA : F1C 110 034

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

2011