Dokumen tersebut merangkum tentang definisi paduan, klasifikasi paduan berdasarkan struktur dan diagram fase, serta jenis-jenis fase yang dapat terbentuk pada paduan, yaitu logam murni, senyawa, dan larutan padat. Larutan padat dibedakan menjadi larutan padat substitusional dan interstisial.

1. SUSUNAN PADUAN
Definisi
Suatu paduan(alloy) campuran
bahan yang memiliki sifat sifat logam, terdiri
dari dua atau lebih komponen(unsur), dan
sedikitnya satu nkomponen utamanya
adalah logam.suatu sistem paduan adalah
suatu sistem yang terdiri dari semua paduan
yang dapat terbentuk dari beberapa unsur
dengan semua macam komposisi yang
mungkin dapat dibuat.
Paduan dapat diklasifikasikan
menurut strukturnya, dan sistem
paduan diklasifikasikan menurut
diagram kesetimbangannya (diagram
fasenya)
Suatu paduan dapat berupa
susunan yang homogen atau campuran
(mixture).jika berupa susunan yang
homogen paduan akan terdiri dari satu
fase tunggal dan bila berupa campuran
paduan akan terdiri dari beberapa fase.
Fase (phase) adalah bagian dari material, yang homogen komposisi kimia dan
strukturnya, dapat dibedakan secara fisik, dapat dipisahkan secara mekanik dari bagian lain
material itu. Suatu fase dapat dibedakan dari fase lain dengan melihat keadaan fisiknya, ada
fase gas, cair dan padat. Bagian material dengan komposisi kimia yang berbeda dikatakan
sebagai fase yang berbeda . struktur latice juga membedakan satu fase dengan fase lain .

2. Pada paduan dalam keadaan padat ada tiga kemungkinan macam fase, yaitu sebagai:
1.Logam Murni
Pada kondisi seimbang (equilibrium), suatu logam murni akan mengalami
perubahan fase pada suatu temperatur tertentu, perubahan fase dari padat ke cair akan
terjadi pada temperatur tertentu, dinamakan titik cair, dan perubahan ini berlangsung pada
temeperatur tetap hingga seluruh perubahan selesai.
2. Senyawa (Compound)
Senyawa adalah gabungan dari beberapa unsur dengan perbandingan tertentu dan
tetap. Senyawa mempunyai sifat dan struktur yang sama sekali berbeda dari unsur unsur
pembentuknya. Senyawa juga mempunyai titik lebur dan titik beku yang tetap, seperti pada
logam murni.
Ada tiga macam senyawa yang sering dijumpai, yaitu:
1. Senyawa Intermetalik, biasanya terbentuk dari logam logam yang sifat kimianya
sangat berbeda dan kombinasinya mengikuti aturan valensi kimia. Ikatan atomatomnya sangat kuat (ionik atau kovalen),sehingga sifatnya seperti non-metal,
keuletan rendah, konduktifitas listrik juga rendah dan struktur kristalnya kompleks.
Contohnya: CaSe, Mg2Pb, Mg2Sn, Cu2Se.
2. Senyawa Interstisi, terbentuk dari logam logam transisi seperti Scandium (Sc),
Titanium (Ti), Tantalum (Ta), Wolfram (W), dan besi (Fe) dengan H, O, C, Bo dan N.
Kelima unsur ini diameter atomnya sangat kecil sehingga dapat masuk ke dalam kisi
kristal logam di atas secara interstisi. Senyawa interstisi bersifat metalik, komposisi
kimia mungkin dapat bervariasi dalam daerah yang sempit, titik leburnya tinggi dan
sangat keras. Contohnya: Fe3C, TiC, TaC, W2C, Fe4N, CrN, TiH.
3. Senyawa elektron, terbentuk diantara logam logam Cu, Au, Ag, Fe, dan Ni dengan Cd,
Mg, Sn, Zn, dan Al. Senyawa ini terjadi dengan komposisi kimia sedemikian rupa
sehingga mendekati perbandingan jumlah elektron valensi dengan jumlah atom yang
tertentu. Senyawa ini sifatnya sudah mendekati larutan padat, seperti komposisi
yang bervariasi, keuletan tinggi, kekerasan rendah.
ELECTRON-ATOM
ELECTRON-ATOM
ELECTRON-ATOM
RATIO 3:2
RATIO 21:13
RATIO 7:4
(BCC STRUCTURE)
(COMPLEX CUBIC)
(CPH STRUCTURE)
AgCd
Ag2Cd3
AgCd3
AgZn
Cu2Al3
Ag2Al3
Cu2Al
Cu3Sn4
AuZn3
AuMg
AuZn
Cu3Si
FeAl
FeZn
FeZn2
Cu2Sn
Cu2Zn
Ag3Sn

3. 3.
Larutan
padat
(Solid
Solution)
Suatu larutan terdiri dari dua bagian, yaitu
solute (terlarut) dan solvent (pelarut). Solute
merupakan bagian yang lebih sedikit, sedangkan
solvent adalah bagian yang lebih banyak.
Ada tiga kemungkinan kondisi larutan, yaitu:
1. Unsaturated (tidak jenuh), bila jumlah
solute yang terlarut masih dibawah jumlah
yang mampu dilarutkan oleh solvent pada tekanan dan temperatur tertentu.
2. Saturated (jenuh), bila jumlah solute yang terlarut tepat mencapai batas
kelarutannya dalam solvent.
3. Supersaturated (super jenuh), bila jumlah solute yang larut telah melewati batas
kelarutannya pada temperatur dan tekanan tertentu.
Dalam keadaan lewat jenuh larutan berada dalam kondisi tidak equilibrum, ia tidak
stabil. Dalam jangka waktu lama atau dengan penambahan sedikit energi saja cenderung
akan menjadi stabil,dengan terjadinya pemisahan(pengndapan) solute.sehingga larutan
menjadi larutan jenuh.
Suatu larutan padat adalah larutan dalam keadaan padat, terdiri dari dua atau lebih jenis
atom yang berkombinasi dalam satu space latice. Larutan padat mempunyai titik beku yang
berbeda dari titik beku zat pelarutnya yang murni. Pembekuan solid solutin tidak terjadi
pada temperatur tertentu ataupun konstan. Pembekuan berlangsung bersamaan dengan
penurunan temperatur.
Dari kurva diatas tampak bahwa pembekuan suatu larutan 50% Sb, 50% Bi terjadi
pada temperature yang lebih rendah daripada beku antimon(1770 oF ) dan lebih tinggi dari
titik beku bismuth (520 oF ). Larutan mulai membeku pada 940 oF dan selesai pada 660 oF.

4. Ada dua jenis larutan padat yaitu:
 Larutan padat substitusional (substitutional solid solution)
 Larutan padat Interstitial (interstitial solid solution)
Larutan padat substitusional
Pada larutan padat jenis ini atom solute menggantikan tempat (substitusi) atom
solvent dalam struktur lattice solvent. Keseluruhan sistem akan merupakan seri yang
kontinyu dari larutan padat, semua komposisi akan selalu merupakan larutan padat.
Pada alloy system ada beberapa faktor yang mempengaruhi kelarutan, yaitu :
1. Crystal structure factor. Complete solid solubility, kemampuan membentuk larutan
padat dengan segala komposisi (kelarut-padatan lengkap), tidak akan terjadi bila
kedua unsurnya, solute dan solvent, struktur kristalnya tidak sama. Jadi pada
substitutional solid soulution kedua unsurnya harus memiliki struktur kristal sama.
2. Relative size factor. Terbentuknya suatu larutan padat akan mudah terjadi bila
perbedaan diameter atom tidak terlalu besar, tidak lebih dari 15%. Bila perbedaan ini
lebih dari 15% maka kelart-padatannya (solid solubility) akan sangat terbatas.
Misalnya timah hitam dengan perak yang memiliki perbedaan diameter atom 20%,
maka kelarut-padatan timah hitam pada perak hanya sekitar 1,5%, sedang kelarutpadatan perak dalam timah hitam malah hanya 0,1%.
Antimon dan bismuth dapat saling melarutkan pada segala komposisi, kelarutpadatannya tidak terbatas, karena perbedaan diameter atom hanya 7% dan struktur
krsitalnya sama, (rhombohedral). Sedang kelarutan antimon dalam aluminium (fcc),
dengan perbedaan diameter atom 2%, hanya 0,1%, karena struktur kristalnya tidak
sama.
3. Chemical affinity factor. Makin besar chemical affinity antara dua logam makin kecil
kemungkinannya membentuk suatu larutan padat lebih cenderung akan terjadi
senyawa. Biasanya makin jauh jarak antara dua unsur dalam Tabel Periodik makin
besar pula chemical affinity antara keduanya.
4. Relative-valence factor. Bila solute metal memiliki valensi berbeda dari solvent maka
jumlah elektron valensi per atom, disebut juga electron ratio akan berubah. Dan
struktur kristal lebih peka terhadap penurunan electron ratio daripada terhadap
kenaikan electron ratio. Jadi dengan kata lain logam bervalensi lebih rendah dapat
melarutkan lebih banyak logam bervalensi lebih tinggi daripada sebaliknya. Misalnya
dalam sistem paduan aluminium-nickel, keduanya fcc, relative size factor 14%.
Aluminium bervalensi lebih tinggi, kelarutannya dalam nickel dapat mencapai 5%,
tetapi aluminium hanya mampu melarutkan hanya 0,04% nickel.

5. Dengan memperhatikan keempat faktor di atas akan dapat ditentukan estimasi
kelarutan suatu logam dalam logam lain. Perlu diperhatikan bahwa dengan relative size
factor yang kurang menguntungkan saja dapat dipastikan bahwa kelarutan akan sangat
terbatas. Bila relative size factor menguntungkan barulah ketiga faktor lain akan ikut
menentukan derajat kelarutan suatu logam dalam logam lain.
Interstitial solid solution
Larutan ini terbentuk bila atom denagn diameter yang sanagt kecil dapat masuk
(menyisip) di rongga antaratom dalam struktur lattice dari solvent dengan diameter atom
yang besar. Karena celah (rongga) antar atom dalam suatu struktur lattice sangat kecil maka
hanya atom yang sangat kecil, dengan radius kurang dari satu Angstrom, yang dapat
menyisip dan membentuk larutan padat interstisial. Atom tersebut adalah hidrogen (0,46
A), boron (0,97), carbon (0,71) dan oksigen (0,60).
Larutan padat interstisial biasanya mempunyai kelart-padatan sangat terbatas, dan
biasnya juga tidak penting, kecuali larutan padat karbon dalam besi, yang sangat banyak
mempengaruhi struktur dan sifat baja.
Larutan padat, interstisial maupun substitusional mempunyai struktur lattice yang
terdistorsi, terutama di sekitar tempat solute atom.
(a)
(b)
Gambar 4.3. Schematic representation of both types of solid solutions (a) Substituonal
(b) Interstitial
Distorsi ini akan mengganggu gerakan dislokasi pada bidang slip dan karenanya
adanya solute atom akan menaikkan kekuatan suatu paduan. Hal ini merupakan salah satu
dasar penguatan logam dengan pemaduan.
Berbeda dengan intermetallic dan interstitial compound, larutan padat mudah
dipisahkan.diuraikan, mencair pada daerah temperatur tertentu, sifatnya dipengaruhi oleh

6. sifat solvent dan solute, komposisinya dapat bervariasi sangat luas, sehingga tidak dapat
dinyatakan dengan suatu rumus kimia.
Pada skema di bawah dapat dilihat bagaimana kemungkinan struktur suatu paduan.
Dan perlu diingat bahwa dalam suatu paduan seringkali strukturnya merupakan kombinasi
dari beberapa fase.
Alloy structure
Homogeneous
Solid solution
Substitutional
Mature
Intermediate alloy phase
(compound)
Interstitial
Intermetallic Interstitial
Gambar 4.4 Possible alloy structures
Electron
Any combination of
solid phases
{
Pure metal
Solid Solution
Intermediate alloy
}