Cara Membaca Diagram Fe – Fe3C

 

Dari diagram diatas, dapat kita lihat pada proses pendinginan perubahan struktur kristal dan struktur makro sangat bergantung pada komposisi kimia. Pada kandungan karbon 0.83% hingga 6.67% terbentuk struktur mikro yang dinamakan sementit Fe3C. Angka 6.67 berasal dari

Penjelasan dan keterangan tentang diagram fasa adalah sebagai berikut:

0.008% C        : Batas kelarutan maksimum karbon pada ferrite dengan temperatur  ruangan

0.025% C        : Batas ketentuan maksimum karbon pada ferrite temperatur 723 °C

0.83% C          : titik Eutectoid

2% C               : batas kelarutan kabon pada besi gamma pada temperatur 1403 °C

Garis A0         : garis temperatur dimana terjadi perubahan magnetik dan cementite

Garis A1         : garis temperatur dimana terjadi perubahan austenite menjadi ferrite pada pendinginan

Garis A2         : garis temperature dimana terjadi transformasi magnetik pada ferrite

Garis A3         : garis dimana terjadi perubahan ferrite menjadi austenite (gamma) pada pemanasan

Garis Acm      : garis kelarutan karbon pada besi gamma

Garis solidus   : garis yang menunjukkan awal dari proses pembekuan

Garis liquidus : garis yang menunjukkan awal dari proses pendinginan

Garis solvus    : garis yang menunjukkan batasan antara fasa padat dengan fasa padat

Garis A           : garis yang menunjukkan kandungan karbon minimum transformasi baja hypoeutectoid

Garis B          : garis yang menunjukkan kandungan karbon maksimum transformasi baja hypereutectoid

Garis E            : garis yang menunjukkan transformasi eutectoid

a.         Reaksi Eutectoid

Reaksi transofmasi eutectoid yang dibahas adalah transformasi yang terjadi pada kondisi equilibrium.Baja pada titik eutectoid memiliki kandungan karbon 0.83%. Pada temperatur di atas garis liquidus berupa larutan cair, dan bila temperature diturunkan secara perlahan pada saat mencapai garis liquidus (di titik 1) akan mulai terbentuk inti austenite. Pembentukan selesai di titik 2 (pada garis solidus), seluruhnya sudah menjadi austenite.Pada pendinginan selanjutnya tidak terjadi perubahan hingga temperatur mencapai titik 3, yaitu di garis A1, atau temperatur kritis bawah. Disini austenite yang mempunyai komposisi eutectoid ini akan mengalami reaksi eutectoid.

AusteniteàFerrite + Cementite (Pearlite)

Terbentuknya pearlite ini dimulai dengan terbentuknya inti cementite (biasanya pada batas butir austenite). Inti ini akan bertumbuh dengan mengambil sejumlah karbon dari austenite disekitarnya, (cemenit Fe3C mengandung 6.67% C sedangkan austenite mengandung 0.8% C) sehingga pada temperatur ini austenite dengan kadar karbon yang rendah akan berubah menjadi ferrite (transformasi allotropic).

b.      Reaksi HypoEutectoid

Reaksi hypo-eutectoid dimana terjadi tranformasi pada baja karbon hypo-eutectoid yang mengandung karbon sebanyak 0.25% C. Paduan ini akan mulai membeku pada titik 1 tanpa membentuk inti ferrite delta yang nanti akan tumbuh menjadi dendrit ferrite delta. Hingga temperatur mencapai titik 2 (temperatur hypo-eutectoid) paduan terdiri dari ferrite delta dan liquid. Pada titik 2 akan terjadi reaksi hypo-eutectoid :

Ferrite delta + liquid        Austenite

Pada paduan ini tidak semua liquid habis dalam reaksi tersebut sehingga pada reaksi temperatur sedikit dibawah titik eutectoid, struktur terdiri dari liquid dan austenite, makin rendah temperatur makin banyak liquid yang menjadi austenite.Sehingga pada titik 3 seluruhnya menjadi austenite. Perubahan berikutnya baru akan terjadi pada titik 4 (pada A3) akan mulai terjadi transformasi allotropic gamma menjadi delta. Transformasi ini dimulai dengan terbentuknya inti-inti ferrite pada batas butir austenite.Austenite pada paduan ini mengandung 0.25% C. sedangkan ferrite di temperatur ini hanya mampu melarutkan sedikit sekali karbon, karena itu austenite yang akan menjadi ferrite harus mengeluarkan karbonnya sehingga sisa austenite akan menjadi lebih kaya karbon. Semakin rendah temperaturnya makin banyak ferrite yang terbentuk, makin tinggi kadar karbon pada sisa austenite (komposisi austenite akan mengikuti garis A3) pada saat mencapai titik 2, masih ada 0.25-0.8% dari austenite, kadar karbonya (0.80%) komposisi eutectoid, sisa austenite ini selanjutnya akan mengalami reaksi eutectoidmenjadi pearlite dan pada temperature A1 paduan akan terdiri dari ferrite (hypo-eutectoid) dan pearlite.

c.         Reaksi HyperEutectoid 

Pada reaksi hyper eutectoid. Paduan mulai membeku pada titik 2 dengan membentuk austenite dan pembekuan selesai di titk 2 seluruhnya sudah berupa austenite, selanjutnya sudah tidak terjadi perubahan lagi sampai temperatur mencapai garis solid Acm. Garis ini merupakan batas kelarutan karbon dalam austenite dan batas ini makin rendah dengan rendahnya temperatur. Pada titik 3 paduan telah mencapai batas kemampuannya untuk melarutkan karbon pada temperatur tersebut pada temperatur dibawah titik 3 kemampuan melarutkan juga turun, berarti harus ada karbon yang keluar dari larutannya (austenite) dan memang dengan pendinginan yang lebih lanjut akan terjadi pengeluaran karbon, hanya saja karbon yang keluar ini berupa cementite dan akan mengendap pada batas butir austenite. Makin rendah temperatur paduan maka semakin banyak cementite yang mengendap pada batas butir austenite dan austenite sendiri akan makin kaya Fe. Pada temperatur dititik 4, komposisi dari austenite tepat mencapai komposisi eutectoid, pada temperature eutectoid ini austeniteakan mengalami reaksi eutectoid menjadi pearlite.

Sumber:

Avner, Sidney. (1974). Introduction to Physical Metallurgy. Edisi kedua. Amerika Serikat: Mcgraw-Hill Book Company