Diagram Fase Besi-Carbon: Wawasan Kunci untuk Baja dan Besi Tuang
Diagram Fase Besi-Carbon
Diagram fase besi-carbon banyak digunakan untuk memahami fase yang berbeda dari baja dan besi tuang. Kedua baja dan besi tuang adalah campuran besi dan karbon. Selain itu, kedua legasi mengandung sejumlah kecil elemen jejak.
Grafik ini cukup kompleks tetapi karena kita membatasi eksplorasi kita pada Fe3C, kita hanya akan fokus hingga 6,67 persen berat karbon.
Diagram fase besi-carbon ini dibuat dengan konsentrasi karbon menurut berat pada sumbu X dan skala suhu pada sumbu Y.
Fig. menunjukkan, diagram kesetimbangan Fe-C di mana berbagai struktur (yang diperoleh selama pemanasan dan pendinginan), fase, dan konstituen mikro dari berbagai macam baja dan besi tuang digambarkan. Struktur utama, signifikansi berbagai garis, dan titik kritis dibahas sebagai berikut.
Struktur dalam Diagram Fe-C
Konstituen mikro utama besi dan baja adalah sebagai berikut:
Austenite
Ferrite
Cementite
Pearlite
1. Austenite
Austenite adalah larutan padat dari karbon bebas (ferrit) dan besi dalam besi gamma. Pada pemanasan baja, setelah suhu kritis atas, pembentukan struktur selesai menjadi austenite yang keras, duktil, dan non-magnetik.
Ia mampu melarutkan sejumlah besar karbon. Ia berada di antara rentang kritis atau transfer selama pemanasan dan pendinginan baja. Ia terbentuk ketika baja mengandung karbon hingga 1,8% pada 1130°C. Pada pendinginan di bawah 723°C, ia mulai bertransformasi menjadi pearlite dan ferrit. Baja austenitic tidak dapat dikeras dengan metode perlakuan panas biasa dan non-magnetik.
2. Ferrite
Ferrit mengandung sangat sedikit atau tidak ada karbon dalam besi. Ia adalah nama yang diberikan kepada kristal besi murni yang lembut dan duktil. Pendinginan lambat baja rendah karbon di bawah suhu kritis menghasilkan struktur ferrit. Ferrit tidak keras ketika didinginkan cepat. Ia sangat lembut dan sangat magnetik.
3. Cementite
Cementite adalah senyawa kimia dari karbon dengan besi dan dikenal sebagai besi karbida (Fe3C). Besi tuang yang memiliki 6,67% karbon memiliki struktur lengkap dari cementite. Cementite bebas ditemukan dalam semua baja yang mengandung lebih dari 0,83% karbon. Ia meningkat dengan peningkatan % karbon seperti yang tercermin dalam diagram kesetimbangan Fe-C. Ia sangat keras.
Kekerasan dan kerapuhan besi tuang diyakini karena kehadiran cementite. Ia menurunkan kekuatan tarik. Ini terbentuk ketika karbon membentuk kombinasi pasti dengan besi dalam bentuk besi karbida yang sangat keras secara alami. Kerapuhan dan kekerasan besi tuang terutama dikontrol oleh kehadiran cementite di dalamnya. Ia magnetik di bawah 200°C.
4. Pearlite
Pearlite adalah legasi eutektik dari ferrit dan cementite. Ia terjadi terutama dalam baja karbon sedang dan rendah dalam bentuk campuran mekanis dari ferrit dan cementite dalam rasio 87:13. Kekerasan meningkat dengan proporsi pearlite dalam material ferrous.
Pearlite relatif kuat, keras, dan duktil, sementara ferrit lemah, lembut, dan duktil. Ia dibangun dari plat terang dan gelap bergantian.
Lapisan ini bergantian ferrit dan cementite. Ketika dilihat dengan bantuan mikroskop, permukaan memiliki penampilan seperti mutiara, sehingga disebut pearlite. Baja keras adalah campuran pearlite dan cementite sementara baja lembut adalah campuran ferrit dan pearlite.
Seiring meningkatnya kandungan karbon di luar 0,2% pada suhu di mana ferrit pertama kali ditolak dari austenite menurun hingga, pada atau di atas 0,8% karbon, tidak ada ferrit bebas yang ditolak dari austenite. Baja ini disebut baja eutektik, dan itu adalah struktur pearlite dalam komposisi.
Saat besi dengan berbagai % karbon (hingga 6%) dipanaskan dan didinginkan, fase-fase berikut yang mewakili garis akan memberi tahu tentang struktur besi, bagaimana ia berubah.
Signifikansi Garis Transformasi
1. Garis ABCD
Garis ABCD memberitahu bahwa di atas garis ini pelepasan telah selesai selama pemanasan besi. Logam cair sepenuhnya dalam bentuk liquidus. Di bawah garis ini dan di atas garis AHJECF logam sebagian padat dan sebagian cair.
Logam padat dikenal sebagai austenite. Jadi garis ABCD mewakili suhu di mana pelepasan dianggap selesai. Di luar garis ini, logam sepenuhnya dalam keadaan cair. Ini bukan garis horizontal suhu pelepasan akan bervariasi dengan kandungan karbon.
2. Garis AHJECF
Garis ini memberi tahu kami bahwa logam mulai meleleh pada suhu ini. Garis ini tidak horizontal dan oleh karena itu suhu pelepasan akan berubah dengan kandungan karbon. Di bawah garis ini dan di atas garis GSEC, logam dalam bentuk padat dan memiliki struktur austenite.
3. Garis PSK
Garis ini terjadi di sekitar 723°C dan adalah garis horizontal dan dikenal sebagai garis suhu kritis bawah karena transformasi baja dimulai pada garis ini. % karbon tidak perlu mempengaruhinya yang berarti baja dengan berbagai % karbon akan transformasi pada suhu yang sama.
Rentang di atas garis hingga GSE dikenal sebagai rentang transformasi. Garis ini memberi tahu kami bahwa baja dengan karbon hingga 0,8% hingga 0,8% akan mulai bertransformasi dari ferrit dan pearlite menjadi austenite selama pemanasan.
4. Garis ECF
Ini adalah garis pada suhu 1130°C yang memberi tahu bahwa untuk besi tuang dengan % C dari 2% hingga 4,3%. Di bawah garis ini dan di atas garis SK, Besi tuang akan memiliki austenite + ledeburite dan cementite + ledeburite.
FAQs.
Apa diagram besi karbon?
Diagram Fe – C (juga disebut diagram fase besi-carbon atau kesetimbangan) adalah representasi grafis dari keadaan mikrostruktur masing-masing dari legasi besi-karbon (Fe-C) tergantung pada suhu dan kandungan karbon. Untuk menjelaskan diagram ini, perlu dilakukan pengenalan tentang struktur logam dan besi murni.
Bagaimana cara membaca diagram besi karbon?
Mengapa diagram besi karbon disebut diagram kesetimbangan?
Besii karbida disebut fase metastabil. Oleh karena itu, diagram besi-besi karbida meskipun secara teknis mewakili kondisi metastabil, dapat dianggap mewakili perubahan kesetimbangan, dalam kondisi pemanasan dan pendinginan yang relatif lambat.
Apa saja fase dalam diagram fase besi karbon?
Untuk diagram fase besi karbon, bidang fase yang relevan adalah ferrit, cementite, austenite, ferrit + cementite, ferrit + austenite, dan austenite + cementite bidang fase.
Apa diagram kesetimbangan karbon?
Diagram kesetimbangan besi karbon (juga disebut diagram fase besi karbon) adalah representasi grafis dari keadaan mikrostruktur masing-masing dari legasi besi-karbon (Fe-C) tergantung pada suhu dan kandungan karbon.
Apa persentase karbon dalam baja eutektik?
Baja yang mengandung 0,8% C dikenal sebagai baja eutektik. Mikrostruktur kesetimbangan baja eutektik yang diperoleh pada suhu kamar adalah pearlite.
Apa baja rendah karbon?
Baja rendah karbon adalah logam ferrous yang terbuat dari besi dan karbon. Ini adalah bahan yang berbanding terjangkau dengan properti yang cocok untuk sebagian besar aplikasi teknik umum. Baja rendah karbon memiliki properti magnetis yang baik karena kandungan besi yang tinggi; oleh karena itu didefinisikan sebagai ‘ferromagnetis’.
Apa yang terbuat dari baja?
baja, legasi besi dan karbon di mana kandungan karbon berkisar hingga 2 persen (dengan kandungan karbon yang lebih tinggi, bahan didefinisikan sebagai besi tuang). Sebuah bahan yang paling banyak digunakan untuk membangun infrastruktur dan industri dunia, digunakan untuk memproduksi segalanya dari jarum jahit hingga tanker minyak.
Apa signifikansi suhu a0 dalam diagram besi besi karbida?
Garis A1 adalah garis suhu eutektik dan adalah suhu terendah di mana besi f.c.c. dapat ada dalam kondisi kesetimbangan. Tepat di atas garis A1, mikrostruktur terdiri dari sekitar 25 persen austenite dan 75 persen ferrit.
Apa suhu kritis dalam diagram besi karbon?
Jadi, ini adalah suhu yang sesuai dengan batas fase gamma + alpha/gamma untuk baja hipo-eutektik dan merupakan fungsi dari kandungan karbon baja, karena menurun dari 910 deg C pada 0 % C menjadi 727 deg C pada 0,76 % C. Ini juga disebut suhu kritis atas baja hipo-eutektik.
Apa suhu eutektik dalam diagram besi karbon?
Reaksi eutektik menggambarkan transformasi fase satu padat menjadi dua padat yang berbeda. Dalam sistem Fe-C, ada titik eutektik pada sekitar 0,8wt% C, 723°C. Fase tepat di atas suhu eutektik untuk baja karbon polos dikenal sebagai austenite atau gamma.
Apa pentingnya diagram besi karbon?
Diagram fase besi-carbon banyak digunakan untuk memahami fase yang berbeda dari baja dan besi tuang. Kedua baja dan besi tuang adalah campuran besi dan karbon. Selain itu, kedua legasi mengandung sejumlah kecil elemen jejak.
Apakah karbon FCC?
Karbon lebih larut dalam fase FCC, yang menempati area “γ” pada diagram fase, daripada dalam fase BCC. Persen karbon menentukan jenis legasi besi yang terbentuk setelah pendinginan dari fase FCC, atau dari besi cair: besi alpha, baja karbon (pearlite), atau besi tuang.
Bagaimana Anda tahu apakah itu BCC atau FCC?
Perbedaan paling langsung antara kristal FCC dan BCC terletak pada susunan atom. Struktur kubus face-centered memiliki atom pada semua 8 posisi sudut, dan di tengah semua 6 sisi. Struktur kubus body-centered memiliki atom pada semua 8 posisi sudut, dan satu lagi di tengah kubus.
Apakah baja BCC atau FCC?
Fase alpha disebut ferrit. Ferrit adalah konstituen umum dalam baja dan memiliki struktur Body Centred Cubic (BCC) [yang lebih sedikit padat daripada FCC].
Apa kesetimbangan besi karbon?
Dalam kondisi kesetimbangan, ferrit pro-eutektik akan terbentuk dalam legasi besi-karbon yang mengandung hingga 0,8 % karbon. Reaksi terjadi pada 910°C dalam besi murni, tetapi terjadi antara 910°C dan 723°C dalam legasi besi-karbon.
Apa perlite dalam diagram besi karbon?
Pearlite adalah campuran eutektik dari cementite dan ferrit. Diagram kesetimbangan besi karbon: Diagram fase Fe-Fe3C bukan kesetimbangan yang sebenarnya karena besi karbida adalah fase yang tidak stabil yang setelah perlakuan panas panjang terdekomposisi menjadi besi dan karbon (bentuk grafit).
Apa ferrit dalam diagram besi karbon?
Ferrit dikenal sebagai larutan padat α. Ini adalah larutan padat interstisial dari sejumlah kecil karbon yang larut dalam α (BCC) besi. Maksimum larutannya adalah 0,025 % C pada 723C dan ia hanya larut 0,008 % C pada suhu kamar. Ini adalah struktur paling lembut yang muncul pada diagram.
Manakah fase besi murni yang hampir murni?
Besi murni (α-besi, atau ‘ferrit’) mengalami perubahan struktur kristal saat dipanaskan di atas 910 °C, membentuk γ-besi, atau ‘austenite’.
Mengapa garis ACM lebih curam daripada garis A3?
Garis Acm jauh lebih curam daripada garis A3, yang berarti bahwa jumlah cementite proeutektik dalam baja komersial sangat kecil, tetapi ini juga berarti pemanasan pada suhu yang terlalu tinggi harus dilakukan untuk mencairkan cementite ini untuk homogenisasi lengkap austenite.
