TRANSFORMASI FASA

TRANSFORMASI FASA

                Perlakuan panas adalah suatu operasi yang penting dalam proses fabrikasi akhir suatu komponen dalam kebanyakan komponen teknik. Hanya dengan perlakuan panas akan diperoleh sifat mekanik yang tinggi pada komponen baja atau perkakas sehingga usia pakai komponen maupun perkakas tersebut akan lebih lama. Perlakuan panas didefinisikan sebagai usaha mengubah sifat mekanik suatu material (baja) sehingga akan sesuai dengan performansi design yang diharapkan, dengan cara melakukan pemanasan pada temperatur tertentu, menahanya selama waktu tertentu kemudian mendinginkan dengan kecepatan tertentu.

                Proses ini sangat dipengaruhi oleh kondisi awal material seperti komposisi kimia serta struktur mikro. Suatu baja atau paduan meski memiliki komposisi kimia yang sama, namun struktur mikronya berbeda maka sifat mekaniknya pun akan berbeda yang semua ini dipengaruhi oleh proses perlakuan panas yang dialami oleh material tersebut.

                Proses pemanasan biasanya dilakukan sampai temperatur austenit dimana austenit merupakan fasa yang tidak stabil sehingga akan mengalami transformasi selama proses pendinginan, pemberian waktu tahan (holding time) bertujuan untuk memberikan kesempatan atom-atom untuk berdifusi sehingga menghomogenkan austenit. Pendinginan akan menyebabkan austenit bertransformasi dan strukturmikro yang terbentuk akan sangat tergantung dari laju pendinginan.

Jadi ada tiga hal yang penting dalam proses perlakuan panas baja, yaitu:

1. Transformasi fasa selama pemanasan
2. Pengaruh laju pendinginan pada perubahan struktur mikro selama pendinginan.
3. Pengaruh kadar karbon dan elemen paduan.

Besi dikenal sebagai satu logam yang memiliki sifat allotropi, memilki bentuk kisi (lattice) yang berbeda, besi memiliki tiga macam modifikasi allotropik. Pada Gambar 1. menunjukan kurva pendinginan besi murni cair yang mengalami pendinginan.,dimana besi jika didinginkan akan mulai membeku pada 1535 0C menjadi besi delta (d) dengan struktur BCC. Pada 1400 0C akan mengalami transformasi menjadi besi gamma (g) struktur FCC. Besi gama ini tetap stabil sampai temperatur 910 0C, dimana terjadi transformasi lagi menjadi besi alpha non magnetic (a) yang berstruktur BCC.

                Pada pendinginan selanjutnya sudah tidak ada lagi perubahan transformasi fase. Pada 7680C terjadi perubahan menjadi besi alpha non magnetic menjadi alpha magnetic, tetapi tidak terjadi perubahan struktur kristal , tidak terjadi perubahan.

               

Setiap proses transformasi selalu mengalami penghentian penurunan temperature yang ditandai oleh garis mendatar, yang menunjukan proses berlangsung secara isothermal.Tiap bentuk allotropic besi mempunyai kemampuan melarutkan karbon yang berbeda beda.

1. Besi delta (d) mampu melarutkan karbon sampai maksimum + 0,10% pada +1500 0C
2. Besi gamma (g) mampu melarutkan karbon sampai maksimum + 2,0% pada +1130 0C
3. Besi alpha (a) mampu melarutkan karbon sampai maksimum + 0,025% pada +723 0C

Untuk mempelajari laku panas pada baja maka terlebih dahulu harus mempelajari proses transformasi baja selama pemanasan maupun pendinginan .Gambar 2, menunjukan diagram Fe – C dari baja karbon pada berbagai komposisi, serta hubunganya terhadap perubahan fasa selama pemanasan maupun pendinginan lambat. Hal ini penting karena dapat dilakukan untuk memprediksi struktur mikro apa yang terbentuk selama proses pemanasan dan pendinginan.