Pag

1. Diagram
Kesetimbangan
Besi-Karbida Besi
(Fe-Fe3C)
SB. Widia Rezaly Biharu Hayati, S.Si.,
M.T,

2. Allotropi pada Besi
• Besi dikenal salah satu logam allotropi,
yaitu memiliki bentuk lattice yang berbeda
pada temperatur berbeda.
• Tiga macam bentuk alltropi pada besi:
1. Besi murni cair yang didinginginkan,
mulai membeku pada 1535°C menjadi besi
delta dengan struktur BCC.

3. Allotropi pada Besi
2. Pada 1400°C mengalami transformasi
allotropic menjadi besi gamma (γ) dengan
struktur FCC dan akan tetap stabil sampai
suhu 910°C.
3. Selanjutnya terjadi lagi transformasi
altropik menjadi besi alpa (α) non
magnetic dengan struktur BCC. Pada
pendinginan selanjutnya sudah tidak terjadi
lagi perubahan fase.

4. Allotropi pada Besi
4. Pada 768°C terjadi peruabhan dari α non magnetic menjadi α
magnetic, tetapi tidak terjadi perubahan struktur Kristal, tidak terjadi
perubahan fase.

5. Allotropi pada Besi
• Masing-maisng besi alltropi ini memiliki
kemampuan melarutkan karbon yang berbeda-
beda:
1. Besi delta mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 0,10% pada ± 1.500°C.
2. Besi gamma mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 2,0% pada ± 1.130°C.
3. Besi alpha mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 0,025% pada ± 723°C.

6. Allotropi pada Besi
• Masing-maisng besi alltropi ini memiliki
kemampuan melarutkan karbon yang berbeda-
beda:
1. Besi delta mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 0,10% pada ± 1.500°C.
2. Besi gamma mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 2,0% pada ± 1.130°C.
3. Besi alpha mampu melarutkan karbon sampai
maksimum ± 0,025% pada ± 723°C.
Kemampuan melarutkan karbon akan berubah dengan
berubahnya temperatur.

7. Diagram Fase Besi-
Karbon
• Dalam besi cair karbon dapat larut, tetapi
dalam keadaan padat kelarutan karbon
dalam besi akan terbatas.
• Diagram keseimbangan anatar besi-karbon
cukup kompleks, tapi yang banyak
digunakan adalah diagram fasa besi-karbida
besi, atau disebut dengan diagram fase Fe-
Fe3C.

8. Diagram Fase Besi-
Karbon
• Diagram besi-besi karbida ini dapat
dianggap merupakan diagram ekuilibrium
karena perubahan-perubahan yang terjadi
berlangsung pada pemanasan dan
pendinginan yang cukup lambat.
• Pada keadaan yang betul-betul ekuilibrium
karbn akan berupa karbn bebas (grafit),
sehingga akan diperoleh diagram
kesetimbangan besi-grafit.

9. • Di garis HB berlangsung reaksi
peritektik.
• Garis ED berlangsung reaksi
eutektik.
• Pada garis PK berlangsung
rekais eutektoid.

10. Diagram Fasa Fe-Fe3C

11. • Besi Karbida (sementit); merupakan senyawa interstisial mengandung
6,67% C. Struktur orthorombik, sangat keras (± 650 BHN), getas dan
kekuatan rendah (± 350 kg/cm^2).
• Besi - γ (austenit); merupakan larutan padat karbon dalam besi γ.
Dapat melarutkan C hingga 2,11% pada 1148C struktur FCC, kekuatan
Tarik (± 1050 kg/cm^2), kekerasan 40 RB, ketangguhan tinggi.
Biasanya tidak stabil pada temperatur kamar.
• Ledeburit adalah suatu eutectix mixture dari austenite dan sementit,
mengandung 4,3%C, terbentuk pada suhu 1130 C .
• Besi-a (ferrit); larutan padat karbon dalam besi a. Dapat melarutkan
C maks. 0,025% pada 727C dan hanya 0,008% di temperatur kamar.
Struktur BCC, kekuatan rendah, tetapi keuletan tinggi, kekerasan
kurang dari 90 RB.
• Pearlit; lamel-lamel besi-a dan besi karbida, merupakan eutectic
mixture dari sementit dan ferrit. Mengandung 0,8%C, terbentuk pada
723 C.

12. • Lower critical temperatur (temperatur kritis bawah) A1, temperatur
eutektoid. Pada diagram Fe-Fe3C tampak berupa garis mendatar di
temperatur 723 C. Pada rekasi ini terjadi reaksi eutektid:
• Upper critical temperature (Temperatur kritis atas) A3, temperatur awal
terjadinya perubahan allotropic dari γ ke α (pada pendinginan) atau
akhir perubahan alltrpik dari α ke γ (pada pemanasan).
Austenit Ferrit + Sementit
(Pearlite)
Secara garis besar, sistem paduan besi-karbon dapat dibedakan menjadi
dua, yaitu baja dan besi tuang (cast iron). Dari diagram tampak bahwa
baja tidak memiliki struktur eutektik, karenanya sifatnya berbeda sama
sekali dengan besi tuang (yang mengandung eutektik).
Dengan menggunakan diagram kesetimbangan memang mungkin dapat
diramalkan struktur yang akan terjadi pada sutu paduan (asalkan pada
kondisi ekulibrium atau yang dapat dianggap ekuilibrium), dengan
demikian juga dapat diramalkan sifatnya.