1. Diagram Fasa

Fasa (phase) dalam terminology/istilah dalam mikrostrukturnya adalah suattu daerah (region) yang berbeda struktur atau komposisinya dari daerah lainDiagram fasa (phase diagram) adalah:suatu diagram yang menunjukkan fasa dalam suatu sistem material diberbagai suhu, tekanan dan komposisi.Diagram ini banyak digunakan oleh para insinyur dan peneliti untuk memahami dan memperkirakan banyak aspek perilaku dari material. Menunjukkan fasa yang ada pada komposisi dan temperatur yang berbeda dalam kondisi pendinginan lambat. Menunjukkan kesetimbangan pemadatan dari suatu elemen (atau campuran/compound) dalam unsur lain. Menunjukkan temperatur dari suatu paduan yang didinginkan dalam kondisikesetimbangan mulai membeku dan menginformasikan interval suhu saat pembekuan terjadi. Menunjukkan suhu dari suatu fasa yang berbeda mulai mencair.

p = jumlah phase yang terdapat dalam sistem c = jumlah komponen dalam sistem f = derajat kebebasan, jumlah variabel (tekanan, suhu, dan komposisi) yang masing-masing dapat diubah tanpa mengubah jumlah phase yang ada pada kondisi setimbang

Sistem Diagram Phase Sistem Unary : Diagram Phase yang terdiri dari satu komponen, contoh pada air dan logam murni. Sistem Binary : Diagram Phase yang terdiri dari dua komponen, contoh pada campuran dan logam paduan. Umumnya diagram phase binary yang digunakan dalam ilmu material adalah kurva temperatur vs komposisi dengan tekanan dipertahankan (1 atm), sehingga aturan phase Gibbs menjadi:

P + F = C + 1Sistem binary terdiri dari:1. Binary Isomorphous 2. Binary eutektik

Sistem Ternary : Diagram Phase yang terdiri dari tiga komponen, contoh pada logam paduan (baja stainless steel Fe-Cr-Ni)dengan tiga unsur.

2. Heat Treatment

Proses laku-panas atau Heat Treatment adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat,sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu.Proses heat treatment terdiri dari beberapa tahapan, 1. Pemanasan sampai ketemperatur tertentu2. Penahanan selama beberapa saat 3. Pendinginan dengan kecepatan tertentu.Pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Pengerjaan panas, gaya deformasi yang diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa. Pengerjaan dingin. Diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan meningkat dengan cukup berarti. Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan dingin (Tr= Tm). Pengerjaan panas logam dilakukan diatas suhu rekristalisasi atau diatas daerah pengerasan kerja. Pengerjaan dingin dilakukan dibawah suhu rekristalisasi dan kadang-kadang berlangsung pada suhu ruang. Proses heat treatment terdiri dari 2 pendekatan.1. Near equilibrium (mendekati kesetimbangan)Tujuan dari perlakuan panas Near Equilibrium adalah : Melunakkan struktur kristal Menghaluskan butir Menghilangkan tegangan dalam Memperbaiki machineability

Jenis yang diperlakuan panas near equilibrium, Full annealing: Proses perlakuan panas untuk menghasilkan perlite yang kasar (coarse pearlite) tetapi lunak dengan pemanasan sampai austenitisasi dan didinginkan dalam furnace.Tujuan untuk memperbaiki ukuran butir dan machinibility. Stress relief annealing: untuk menghilangkan tegangan sisa akibat proses sebelumnya. Spheroidizing: process perlakuan panas untuk menghasilkan struktur carbidaber bentuk bulat (spheroid) pada matriks ferrite. Tujuan memperbaiki machinibility baja paduan Carbon tinggi. Normalizing: menghasilkan perlite halus.2. Non equilibrium (tidak setimbang)Tujuan panas Non Equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi.Jenis dari perlakukan panas Non Equibrium, misalnya: Hardening: Hardening atau pengerasan dan disebut juga penyepuhan merupakan salah satu proses perlakuan panas yang sangat penting dalam produksi komponen-komponen mesin. Martempering Austempering Surface Hardening (Carburizing, Nitriding, Cyaniding, Flame hardening, Induction hardening)

3. Surface HardeningCase Hardening dapat dikatakan sebagai suatu proses HT untuk memperoleh pengerasan hanya pada lapisan permukaan saja, atau dg kata lain lap permukaan mempunyai kekerasan yg lebih tinggi sedangkan bagian yg lbh dalam tetap spt semula (kekerasan rendah ttp keuletannya tinggi).Ada5 cara yg banyak dilakukan dalam CH:1. Carburising: Pada baja dg keuletan tinggi, kadar karbon =< 0.2%.2. Nitriding: Nitriding dilakukan dg memanaskan baja di dlm dapur dg atmosfer yg mengandung atom nitrogen aktif yg akan berdifusi ke dlm baja dn bereaksi dg unsur dlm membtk nitrida.3. Cyaniding/ carbonitriding: Cyaniding menyerap karbon dan nitrogen dg perbandingan yg lbh seimbang. Proses cyaniding mrpkn modifikasi liquid carburising, proses dg mggnkn saltbath ttp dg konsentrasi garam cyanide yg lbh rendah dn temp pemanasan yg lbh rendah, shg diffusi nitrogen ckp banyak.4. Pengerasan api (flame hardening): Pada flame hardening dan induction hardening komposisi kimia dr permukaan benda kerja tdk berubah. Pengerasan dlkkn dg memanaskan hanya bag permukaan.5. Pengerasan induksi (induction hardening): Pd prinsipnya sama dg flame hardening, hanya saja pemanasan ditimbulkan oleh arus induksi yg terjadi krn adanya medan magnet yg berubah2 dg sgt cepat (di sekitar konduktor yg dialiri arus listrik akan timbul medan magnet yg besar dn arahnya trgtg pd besar dan arah arus yg mengalir).

4. Diagram TTT Dan CCT Diagram TTTDigunakan untuk mengetahui mikrostuktur yang terbentuk pada pendinginan non-ekuilibrium

Diagram CCTTransformasi fasa dan pembuatan dari microstruktur menggunakan waktu.

5. HardenabilityHardenability adalah Kemampuan logam atau paduan melalui proses pengerasan secara keseluruhan. Dikatakan keseluruhan karna Bagian tengah benda yang seharusnya mengalami pendinginan lambat juga harus bersifat keras. Hardenability adalah kemampuan logam atau paduan untuk membentuk martensite pada pendinginan yang lambat.Faktor yang mempengaruhi, %C (carbon) Jumlah panduan Ukuran butir austenit.

Jominy Hardenability Test / Jominy End Quench Test. Pengujian yang Tiap bagian sampel baja didinginkan dengan laju yang berbeda.

Batang diameter 1 inLetakkan pada standar sampel Jominy dengan bagian ujungnya didinginkan dengan airSetelah pendinginan, sampel di amplas rata pada satu sisi, dan diukur kekerasan sepanjang batang sampel.Sampel dipotong untuk dianalisa struktur mikronyaHubungkan struktur mikro dengan kekerasan. Didapat bahwa laju pendinginan mempengaruhi sifat mekanisnya. Dapat dibuat diagram CCT dengan mengetahui jumlah struktur mikro dan kekerasannya.

6. Mekanisme Kekuatan LogamMekanisme penguatan pada material logam merupakan hubungan antara pergerakan dislokasi dan sifat mekanik dari logam. Kemampuan suatu material logam untuk diubah secara plastis tergantung pada kemampuan dislokasi untuk dapat bergerak.

Penghalusan butir adalah salah satu cara yang efektif bagi penguatan yang dihasilkan dengan menghalangi pergerakan dislokasi di sekitar batas butir. Dengan mengecilnya ukuran dari butir akan meningkatkan batas butir per unit volume dan mengurangi garis edar bebas dari slip yang berkelanjutan.

Pada baja, penghalusan butir adalah mekanisme penguatan yang paling diinginkan karena merupakan satu-satunya mekanisme penguatan yang dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan Charpy.

Pada logam polikristalin seperti pada baja, ukuran butir memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap sifat-sifat mekanis. Material logam dengan butir yang halus memiliki kemampuan menahan pergerakan dislokasi lebih baik dibandingkan butir kasar (besar), dikarenakan butir halus memiliki area batas butir total yang lebih luas. Untuk sebagian besar material logam, kekuatan tarik ( y) didefinisikan sebagai fungsi dari ukuran butir (d) dalam persamaan Hall Petch[4]:

Dimana 0 adalah tegangan geser yang berlawanan arah dengan pergerakan dislokasi pada butir, d adalah diameter butir dan k adalah suatu konstanta yang merepresentasikan tingkat kesulitan untuk menghasilkan suatu dislokasi baru pada butir berikutnya Walaupun demikian, pengaruh ukuran butir terhadap sifat mekanis memiliki batasan dimana butir yang terlalu halus (