Diagram Fe-Fe3C

proses terjadinya ferrite pada diagram fe

Diagram Fe-Fe3C adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan lambat dan pemanasan lambat dengan kandungan karbon (%C). Diagram fasa besi dan karbida besi Fe3C ini menjadi landasan untuk laku panas kebanyakan jenis baja yang kita kenal. Dari diagram fasa tersebut dapat diperoleh informasi-informasi penting yaitu antara lain :

a.       Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang berbeda dengan pendinginan lambat.

b.       Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan paduan Fe-C bila dilakukan pendinginan lambat.

c.        Temperatur cair dari masing-masing paduan.

d.       Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon fasa tertentu.

e.        Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi, yaitu reaksi eutektik, peritektik dan eutektoid.

,

Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa-fasa yang terdapat didalamnya akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-Fe3C:

1.      Garis Liquidus ialah garis yang menunjukan awal dari proses pendinginan (pembekuan).

2.      Garis Solidus ialah garis yang menunjukan akhir dari proses pembekuan (pendinginan).

3.      Garis Solvus ialah garis yang menunjukan batas antara fasa padat denga fasa padat atau solid solution dengan solid solution.

4.      A1, adalah temperatur reaksi eutektoid yaitu perubahan fasa γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hypo eutektoid.

5.      A2, adalah titik Currie (pada temperatur 769^OC), dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik.

6.      A3, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi α (ferit) yang ditandai pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

7.      Acm, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi Fe3C (sementit) yang ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

8.      A13, adalah temperatur transformasi γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hiper etektoid.

9.      Garis A0 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Cementid.

10.  Fasa-fasa yang terjadi dalam diagram kesetimbangan Fe-C selama pemanasan yang lambat:

a.        Ferrit (Besi α) adalah suatu komposisi logam yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 0,025 % C pada temperature 723°C, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic) dan pada temperature kamar mempunyai batas kelarutan Carbon 0,008 % C. Sifat-sifatnya adalah

ü  Ketangguhan rendah

ü  Keuletan tinggi

ü  Kekerasan < 90 HRB

ü  Struktur paling lunak pada diagram Fe-Fe3C

ü  Ketahanan korosi medium

b.      Austenit (Besi γ) adalah suatu larutan padat yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 2,11 % C pada temperature 1148°C, struktur kristalnya FCC (Face Center Cubic). Sifat-sifatnya adalah

ü  Ketangguhan baik sekali

ü  Ketahanan korosi yang paling baik dari SS yang lain

ü  Non hardened heat treatment

ü  Mudah dibentuk

ü  Paling banyak dipakai dalam industri

c.       Delta (δ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,1% pada temperatur 1493OC, struktur kristal BCC (Body Centered Cubic).

d.      Cementit (Besi Karbida) adalah suatu senyawa yang terdiri dari unsur Fe dan C dengan perbandingan tertentu (mempunyai rumus empiris) dan struktur kristalnya Orthohombic Senyawa Fe3C ini biasa disebut sementit dengan kandungan C maksimum 6,67%, Sifat-sifatnya adalah sangat keras dan bersifat getas.

e.       Liquid atau fasa cair, adalah daerah paling luas dimana kelarutan C sebagai paduan utama dalam Fe tidak terbatas pada temperatur yang bervariasi.

f.       Lediburite ialah campuran Eutectic antara besi Gamma dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 1130°C dengan kandungan Carbon 4,3%C.

g.      Pearlit adalah Eeutectoid mixture dari ferrite dan cementite (α+Fe3C), terjadi pada temperatur 723°C, mengandung 0,8 % karbon

11.  Adapun reaksi-reaksi metalurgis yang biasa terjadi berdasarkan pada diagram Fe-Fe3C yaitu :

a.       Reaksi peritektik, terjadi pada temperatur 1495OC dimana logam cair (liquid) dengan kandungan 0,53%C bergabung dengan delta (δ) kandungan 0,09%C bertransformasi menjadi austenit (γ) dengan kandungan 0,17%C. Delta (δ) adalah fasa padat pada temperatur tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas yang berlangsung pada temperatur yang lebih rendah. Liquid (C=0,53%) + Delta (δ)(C=0,09%) ----- Austenit (γ)(C=0,17%).

b.      Reaksi eutektik, reaksi ini terjadi pada temperatur 1148OC, dalam hal ini logam cair dengan kandungan 4,3%C membentuk austenit (γ) dengan 2%C dan senyawa semenit (Fe3C) yang mengandung 6,67%C. Liquid (C=4,3%)------Austenit (γ)(C=2,11%) + Fe3C(C=6,67%)

c.       Reaksi eutectoid, reaksi ini berlangsung pada temperature 723OC, austenit (γ) padat dengan kandungan 0,8 %C menghasilkan ferit (α) dengan kandungan 0,025%C dan semenit (Fe3C) yang mengandung 6,67%C. Austenit (γ)(C=0,8%)-----ferit (α) (C=0,025%) + Fe3C(C=6,67%). Reaksi ini merupakan reaksi fasa padat yang mempunyai peran cukup penting pada proses perlakuan panas baja karbon.