R.M.Lutfi

TUGAS BAHAN TEKNIK

MERANGKUM BUKU MATERIALS SECIENCE AND ENGGINERING

Nama : Rozaq Mustofa Lutfi

NIM  : 5201413042

Prodi : Pend Teknik Mesin

Matkul : Bahan Teknik

Rombel: 1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

TAHUN 2013

BATAS KELARUTAN

Bagi banyak sistem paduan dan pada beberapa suhu tertentu , ada maksimum
konsentrasi atom terlarut yang dapat larut dalam pelarut untuk membentuk padat
solusi , ini disebut batas kelarutan . Penambahan zat terlarut lebih dari ini
Hasil batas kelarutan dalam pembentukan solusi lain padat atau senyawa yang memiliki komposisi yang jelas berbeda . Untuk menggambarkan konsep ini , pertimbangkan
gula - air ( C12H22O11 - H2O ) sistem awalnya, seperti gula ditambahkan ke dalam air , gula - larutan air atau bentuk sirup . Seperti lebih banyak gula diperkenalkan , solusi menjadi lebih terkonsentrasi  sampai batas kelarutan tercapai  atau solusi menjadi
jenuh dengan gula. Pada saat ini solusinya adalah tidak mampu melarutkan lagi
gula, dan selanjutnya penambahan hanya mengendap di bagian bawah wadah. Dengan demikian, Sistem sekarang terdiri dari dua zat terpisah : larutan cair sirup gula - air
dan kristal padat gula larut .

Komposisi akan sama 100 % berat . Batas kelarutan direpresentasikan sebagai
garis vertikal pada gambar. Untuk komposisi dan suhu ke kiri
garis kelarutan, hanya solusi cairan sirup ada  di sebelah kanan garis  sirup
dan gula padat hidup berdampingan . Batas kelarutan pada temperatur adalah komposisi
yang sesuai dengan persimpangan mengingat suhu koordinat dan
kelarutan batas garis . Misalnya , pada 20 C kelarutan maksimum gula dalam air
adalah 65 % berat . Seperti Gambar 10.1 menunjukkan  batas kelarutan sedikit meningkat dengan kenaikan temperature.

v SISTEM BINARY ISOMORF

Mungkin jenis termudah diagram fasa biner untuk memahami dan menafsirkan adalah thatwhich ditandai oleh sistem tembaga-nikel (Gambar 10.2a ) . Suhu diplot sepanjang ordinat  dan absis merupakan komposisi paduan berat persen ( bawah ) dan atom persen ( atas ) nikel .  Komposisi berkisar dari 0 % berat Ni ( 100 % berat Cu ) pada ekstremitas horisontal kiri untuk 100 % berat Ni ( 0 % berat Cu ) di sebelah kanan . Tiga wilayah fase yang berbeda  atau bidang  muncul pada Diagram lapangan alpha , cairan ( L ) lapangan, dan dua fase  L lapangan. masing-masing wilayah didefinisikan oleh fase atau tahapan yang ada selama rentang temperature dan komposisi dibatasi oleh garis batas fase .

Cairan L adalah solusi cairan homogen terdiri dari tembaga dan nikel . Fasa larutan padat substitusi yang terdiri dari kedua Cu dan Ni atom dan memiliki struktur kristal FCC . Pada suhu di bawah sekitar 1080^O C ,tembaga dan nikel saling larut dalam satu sama lain dalam keadaan padat untuk semuakomposisi. Ini kelarutan lengkap dijelaskan oleh fakta bahwa kedua Cu dan Ni memiliki struktur yang sama kristal ( FCC ) , jari-jari atom hampir identik dan elektronegativitas  dan valensi yang sama seperti yang dibahas dalam Bagian 5.4 . Tembaga-nikel Sistem ini disebut isomorf  karena ini kelarutan padat dan cair lengkap dari dua komponen .

Untuk Gambar 10.2a  solidus dan likuidus garis berpotongan pada komposisi dua ekstremitas  ini sesuai dengan suhu leleh komponen murni. Sebagai contoh, suhu leleh dari tembaga murni dan nikel 1085^o C dan 1453^o C , masing-masing. Pemanasan tembaga murni sesuai dengan bergerak vertical up sumbu suhu kiri . Tembaga tetap solid sampai leleh suhu  mendatang tercapai . Transformasi padat -cair berlangsung di mencair suhu, dan tidak ada pemanas lebih lanjut mungkin sampai transformasi initelah selesai .Untuk setiap komposisi selain komponen murni , fenomena ini mencair akan terjadi selama rentang suhu antara solidus dan garis likuidus

GAMBAR 10.2 (a)

Fase tembaga-nikel diagram. (Diadaptasi dari Diagram Fase Paduan Nikel Binary P. Nash, Editor, 1991. Diterbitkan ulang izin ASM Internasional, Material Park, OH.) (B) bagian dari fase tembgaa-nikel diagram yang komposisi dan fase jumlahnya ditentukan pada titik B.

Baik yang solid dan fase cair akan berada dalam keseimbangan dalam kisaran suhu.Misalnya, saat pemanasan paduan dengan komposisi 50% berat Ni-50% berat Cu (Gambar 10.2a) pencairan dimulai pada sekitar 1280^o C (2340 F) Jumlah fase cair terus meningkat dengan suhu sampai sekitar 1320^o C (2410^o F), di mana paduan benar-benar cair.

SIFAT MEKANIK PADUAN ISOMORF

Sekarang kita akan mengeksplorasi secara singkat bagaimana sifat mekanik isomorf padat paduan dipengaruhi oleh komposisi sebagai variabel struktural lainnya ( misalnya  ukuran butir ) yang tetap konstan . Untuk semua suhu dan komposisi di bawah suhu leleh komponen terendah mencair , hanya fase padat tunggal akan ada. Oleh karena itu setiap komponen akan mengalami solid- solusi penguatan ( Bagian 8.10 )  atau meningkatkan kekuatan dan kekerasan oleh penambahan komponen lainnya . efek ini ditunjukkan pada Gambar 10.5a sebagai kekuatan tarik terhadap komposisi untuk sistem tembaga-nikel pada suhu kamar , di beberapa komposisi menengah, kurva harus melewati maksimal. Diplot pada Gambar 10.5b adalah daktilitas ( % EL ) - komposisi perilaku yang hanya kebalikan dari kekuatan tarik  bahwa adalah  daktilitas menurun dengan penambahan komponen kedua dan kurva pameran minimal 10.10 SISTEM eutektik BINARY

Tipe lain dari umum dan relatif sederhana diagram fase ditemukan untuk biner paduan ditunjukkan pada Gambar 10.6 untuk sistem tembaga - perakc ini dikenal sebagai biner eutektik diagram fase . Sejumlah fitur tahap ini diagram yang penting dan perlu diperhatikan. Pertama-tama , tiga daerah fase tunggal ditemukan pada diagram padat dan cair . Fasa larutan padat kaya tembaga , tetapi memiliki perak sebagai komponen zat terlarut dan struktur kristal FCC .

tembaga mengurangi suhu leleh lengkap sepanjang likuidus lainnya line, FE. Garis-garis likuidus bertemu di titik E pada diagram fasa, melalui yang juga melewati garis horisontal isoterm BEG. Titik E disebut invariant titik, yang ditunjuk oleh komposisi CE dan suhu TE; untuk Sistem tembaga-perak, nilai-nilai CE dan TE adalah 71,9% wt Ag dan 779^o C (1434^o F), masing-masing. Atau, pada pendinginan, fasa cair diubah menjadi dua padat? dan? Fase pada suhu TE, reaksi sebaliknya terjadi pada saat pemanasan. Ini disebut Reaksi eutektik (eutektik berarti mudah meleleh), dan CE dan TE mewakili Komposisi eutektik dan suhu, masing-masing; C E dan C E adalah masing Komposisi dan fase di TE. Jadi, untuk sistem tembaga-perak,.

Reaksi eutektik  pada pendinginan mirip dengan pembekuan untuk murni komponen motivasional dalam reaksi berlangsung sampai selesai pada suhu konstan  atau isotermal  di TE . Namun  produk yang solid dari pembekuan eutektik selalu dua fase padat  sedangkan untuk komponen murni hanya bentuk fase tunggal . karena reaksi eutektik ini , diagram fasa mirip dengan yang di Gambar 10.6 yang disebut diagram fasa eutektik komponen menunjukkan perilaku ini terdiri dari sebuah eutektik sistem .

Dalam pembangunan diagram fasa biner adalah penting untuk memahami bahwa satu atau paling banyak dua fase mungkin dalam kesetimbangan dalam bidang fase . ini memegang benar untuk diagram fasa pada Gambar 10.2a dan 10,6 . Untuk sistem eutektik  tiga fase ( L ) mungkin berada dalam keseimbangan  tetapi hanya pada titik-titik di sepanjang eutektik isoterm . Aturan lain yang umum adalah bahwa daerah fase tunggal selalu dipisahkan dari satu sama lain oleh daerah dua fase yang terdiri dari dua fase tunggal yang memisahkan . merupakan larutan padat timah dalam memimpin , dan untuk  timah adalah pelarut dan memimpin adalah zat terlarut . Eutektik titik invarian terletak di 61,9 % berat Sn dan 183^o C (  360^o  F ) . Tentu saja maksimum komposisi kelarutan padat serta komponen mencair suhu akan berbeda untuk sistem tembaga - perak dan timah – timah.