Mekanisme Pembentukan Struktur Pearlite, Contoh Soal Perhitungan Reaksi Eutectoid

Reaksi Eutectoid Pada Diagram Fasa Besi – Besi Karbida

Reaksi eutectoid adalah reaksi dekomposisi larutan padat intertisi austenite yang mengandung karbon 0,8% pada temperature 723 Celcius menjadi ferit dan dan besi karbida. Reaksi eutectoid dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi berikut.

γ α + Fe3C

Secara grafis, reaksi dekomposisi austenite menjadi ferit dan besi karbida (sementit) dapat dilihat pada gambar berikut. Austenit dinotasikan dengan gama (γ) sedangkan Ferit dinotasikan dengan alfa (α) dan besi karbida dinotasikan dengan Fe3C yang disebut dengan sementit.

Reaksi Eutektoid Dekomposisi Austenit Menjadi Ferit dan Karbida Sementit
Reaksi Eutektoid Dekomposisi Austenit Menjadi Ferit dan Karbida Sementit

Reaksi dekomposisi eutectoid terjadi selama proses pendinginan yang dilakukan dengan sangat lambat. Fasa austenite γ terdekomposisi menjadi campuran ferit α dan karbida Fe3C.

Campuran ini menghasilkan 12 persen karbida dan sekitar 88 persen ferit. Ferit dan karbida terbentuk secara bersama sama, dan keduanya tercampur dengan baik.

Campuran ini membentuk lamel lamel atau lapisan yang terdiri dari lapisan ferit dan lapisan karbida yang saling berdampingan. Mikrostruktur yang dihasilkan dari dekomposisi austenite ini disebut dengan perlit.

Struktur mikro perlit hasil pengamatan metalografi dengan mikroskop elektron dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar Contoh Struktur Mikro Pearlite (P) Campuran Ferit dan Karbida Besi Sementit
Gambar Contoh Struktur Mikro Pearlite (P) Campuran Ferit dan Karbida Besi Sementit

Lamel lamel ferit ditunjukkan dengan warna yang lebih gelap, sedangkan lamel lapisan karbida besi sementit ditunjukkan dengan warna lebih terang.

Mekanisme Pembentukan Struktur Pearlite.

Mekanisme terjadinya perlit dapat dijelaskan dengan menggunakan  Gambar  di bawah. Pertumbuhan perlit meliputi pertumbuhan ferit dan sementit sekaligus secara besamaan. Pertumbuhan dimulai dengan terjadinya pengintian sementit pada batas-batas butir austenite.

Sementit ini kemudian tumbuh dengan didahului oleh difusi atom-atom karbon. Sehingga di sekitar pelat atau lapisan sementit merupakan daerah kekurangan karbon, maka bagian ini terjadi pelat-pelat ferit yang mempunyai kelarutan karbon maksimum 0.025 persen.

Petumbuhan sementit terjadi di mana-mana yang diikuti oleh pertumbuhan ferit, sehingga akhirnya seluruhnya berubah menjadi perlit.

Mekanisme Pembentukan Struktur Perlit
Gambar 3. Mekanisme Pembentukan Struktur Perlit

Apabila waktu yang digunakan untuk tranformasi itu singkat, dengan pendinginan yang relative cepat, maka tidak ada cukup waktu untuk atom-atom karbon berdifusi secara lebih luas atau jauh.

Hasil transformasi adalah perlit halus. Bila laju pendinginan perlahan, karbon mempunyai cukup waktu untuk berdiffusi lebih lama dan menempuh jarak lebih jauh sehingga  terbentuk perlit yang kasar

Secara mikroskopik, struktur perlit halus dan perlit kasar dapat dilihat pada gambar berikut.

Secara mikroskopik, struktur perlit halus dan perlit kasar
Secara mikroskopik, struktur perlit halus dan perlit kasar

Pada gambar dapat dilihat, perlit halus memiliki lamel lamel yang relative tipis dengan jarak antar lamel yang relative dekat lebih rapat. Sedangkan perlit kasar memiliki ukuran lamel yang tebal dengan jarak antar lamel relative jauh atau renggang.

Diagram Continuous Cooling Transformation CCT Pembentukan Perlit

Laju pendinginan relative terhadap ukuran perlit dapat dilihat pada diagram pendinginan berikut,

Diagram CCT Dekomposisi Austenit Pembentukan Pearlit Kasar Halus
Diagram CCT Dekomposisi Austenit Pembentukan Pearlit Kasar Halus

Kurva pendinginan warna merah menunjukkan laju pendinginan yang relative lambat, sedangkan kurva pendinginan warna hijau menunjukkan laju pendinginan ralatif cepat.

Dari diagram pendinginan tersebut dapat diketahui, bahwa perlit kasar akan terbentuk pada temperature yang relative lebih tinggi dibanding dengan temperature pembentukan perlit halus.

Pada kurva pendinginan warna merah, terlihat bahwa waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan dekomposisi austenite menjadi perlit kasar relative lebih lama jika dibandingkan dengan waktu untuk pembentukan perlit halus.

Waktu dekomposisi yang dibutuhkan untuk membentukkan perlit kasar adalah antara 15 sampai dengan 35 menit. Sedangan waktu yang dibutuhkan untuk menyelasaikan dekomposisi austenite agar menghasilkan perlit kasar adalah kurang dari 10 detik.

Contoh Soal Perhitungan Jumlah Fraksi Ferit Karbida Sementit Pada Perlit.

Baja yang memiliki karbon 0,8% dipanaskan dalam tungku sampai temperature 800 Celcius. Kemudian didinginkan secara perlahan lahan sampai temperature eutektoid 723 Celcius. Hitunglah jumah karbida yang terbentuk dalam 100 gram baja.

Jawab

Pada Temperatur sedikit di bawah temperature eutectoid,  misal 720 Celcius, maka fraksi sementit FC dapat dihitung seperti berikut.

FC = (0,8 – 0,02)/(6,7 – 0,02)

FC = 12%

Berat sementit BS dalam 100 gram baja 0,8 persen karbon adalah

BS = 12% x 100 gram

BS = 12 gram

Diagram CCT Tempartur Pembentukan Struktur Upper Lower Bainite Temperatur

Pengertian Struktur Bainit.  Bainit adalah struktur antara yang terbentuk pada temperatur di atas temperatur awal martensit namun di bawah temperatur...

Mekanisme Pembentukan Struktur Pearlite, Contoh Soal Perhitungan Reaksi Eutectoid

Reaksi Eutectoid Pada Diagram Fasa Besi – Besi Karbida Reaksi eutectoid adalah reaksi dekomposisi larutan padat intertisi austenite yang mengandung k...

Struktur Kristal Austenit, Ferit, Lath Plate Martensit, Pengaruh Karbon Kekerasan

Struktur Kristal Face Centered Cubic FCC Besi Baja Austenit, Austenit mempunyai struktur sel FCC, face centered cubic, atau kubik pusat sisi, kps. Pada...

Pustaka:

  1. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,
  2. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
  3. Kata dalam artikel, 2019, “Pengertian  Pearlite dan Struktur Perlit serta Sifat sifat Perlit. Mekanisme Pembentukan perlit dengan perlakuan panas untuk perlit. Diagram CCT/TTT untuk perlit dan Contoh Struktur mikro perlit.
  4. Kata dalam artikel, 2019, “Kandungan karbon perlit dengan Laju pendinginan untuk perlit. Kurva transformasi untuk Perlit dan Contoh baja struktur perlit. Fungsi Perlit pada baja dengan Sifat Mekanik kekuatan kekerasan perlit.
  5. Pengertian reaksi eutectoid, pengertian dekomposisi austenite, Mekanisme Pembentukan Struktur Perlite, Reaksi Eutectoid Pada Diagram Fasa Besi – Besi Karbida, Reaksi Eutectoid, Reaksi Dekomposisi Austenit, Gambar Dekomposisi Austenit, Jumlah karbida dan ferit pada perlit, Rumus Kimia Karbida Besi Sementit, Struktur mikro perlit hasil metalografi,
  6. Mekanisme Pembentukan Struktur Perlit Baja, Lamellar Perlit, Lamel ferit dan karbida sementit, Gambar Mekanisme Pembentukan Struktur Perlit, Struktur perlit halus, Struktur perlit kasar, Contoh gambar struktur perlit halus dan perlit kasar, Contoh Soal Perhitungan Jumlah Fraksi Ferit Karbida Sementit Pada Perlit,