Paduan Fe-Cr-C

Banyak baja dan besi tuang komersial mengandung unsur paduan penstabil ferrit (Si, Cr, Mo, dan V) dan penstabil austenite (Mn dan Ni). Diagram fasa biner besi-kromium yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 juga masih dalam pengaruh kromium sebagai unsur penstabil ferrit. Pada temperatur solidus, struktur BCC kromium terbentuk sebagai larutan padat d-ferrit. Pada temperatur yang lebih rendah, Fe-g muncul dalam kondisi tertutup (loop) hingga sekitar 11,2% Cr. Dengan kadar karbon yang cukup, paduan besi-kromium dengan kadar 11,2% Cr dapat dikeraskan melalui perlakuan panas.

Pada temperatur rendah, larutan padat BCC dari ferrit masih ditemukan dalam bentuk a-ferrit. Dalam hal ini, a-ferrit sama strukturnya dengan d-ferrit. Tanpa adanya karbon dan kadar kromium melebihi 13%, grade paduan ini tidak dapat dikeraskan dan termasuk dalam kategori baja tahan karat. Namun pada temperatur yang rendah, ditemukan fasa sigma yang keras, getas, dan perlu dihindari dalam baja tahan karat (ASM Metals Handbook vol. 3. 1990).

Gambar 2.3 Diagram keseimbangan Fe-Cr (Davis. 1995)

Dalam sistem paduan Fe-Cr-C, variasi fasa stabil dan metastabil harus dipertimbangkan. Pada dasarnya, kromium memiliki afinitas tinggi dengan karbon dan stabil dalam bentuk karbida apapun termasuk sementit. Dalam praktisnya, fasa metastabil sementit lebih banyak diperhitungkan. Dan untuk mendapatkan data yang memuaskan, perhitungan dan data eksperimen pada daerah kaya besi dari sistem kesetimbangan Fe-Cr-C yang menjadi fokus. Gambar 2.4 berikut menunjukkan potongan isotermal diagram fasa ternary Fe-Cr-C pada temperatur 1000oC (Durrant. 2004).

Gambar 2.4 Potongan isotermal diagram fasa ternary Fe-Cr-C pada temperatur 1000oC (Khvan. 2014)

 

Pengaruh kromium pada paduan Fe-C lebih menarik dianalisis daripada diagram ternary yang rumit. Gambar 2.5 menunjukkan pengaruh perbedaan kadar karbon dan kromium terhadap fasa dan struktur mikro yang dibentuk oleh paduan Fe-Cr-C. Fasa yang akan menjadi matriks dalam paduan diperjelas dalam Gambar 2.6(ii).

Kromium dalam baja akan menurunkan garis temperatur A4 dan A3, serta akan membentuk g-loop. Fasa a juga akan stabil pada fasa g. Kecenderungan tersebut ditunjukkan oleh Gambar 2.6(i). Ketika komposisi baja bergeser ke kiri ɤ-loop, kromium akan meningkatkan kedalaman kekerasan (depth of hardening) melalui penghambatan laju tranformasi. Namun, kelemahan paduan kromium adalah adanya kecenderungan menaikkan ukuran butir yang mengakibatkan kegetasan.

Gambar 2.5 Potongan isotermal sistem Fe-Cr-C pada temperatur 870oC dengan komposisi karbon dan krom yang berbeda (Krauss. 2005)

 

Gambar 2.6 Efek kromium sebagai material paduan. (i) efek penambahan karbon dan kromium pada “g-loop” di baja kromium; (ii) The Guillet-type diagram (Higgins. 1993)

Baja kromium rendah dengan kandungan karbon sekitar 1,0% akan mempunyai sifat yang sangat keras sehingga sering digunakan sebagai material pada ball-bearings, dan juga bagian dari mesin grinding.

Kromium juga di masukkan dalam jumlah yang besar hingga 25% sehingga akan meningkatkan sifat tahan korosinya karena adanya lapisan oksida pelindung yang terbentuk di permukaan baja dan oksida yang terbentuk sangat lah tipis. Paduan ini bersifat ferritic dan non-hardening ketika kandungan karbon dan nitrogen dijaga tetap dalam jumlah batas yang rendah. Pada diagram Schaeffler terindikasi bahwa kehadiran karbon dan nitrogen akan meningkatkan jumlah martensit pada kadar 13% kromium sehingga sifatnya akan getas ketika terjadi pendinginan seperti pendinginan pada sambungan las (Higgins, 1993).

Tulisan keren lainnya:

Pengertian, Diagram Fasa, Klasifikasi, dan Sifat Mekanik Baja

Pengaruh Unsur Paduan pada Baja

Kromium dan Karakteristiknya (Sifat Fisik dan Kimia)

Paduan Fe-Cr-C

Perkakas Potong (Cutting Tools)

Baja Perkakas dan Klasifikasinya

Baja Kecepatan Tinggi (HSS), Klasifikasi, Struktur Mikro, dan Sifat Mekaniknya

Pengecoran dan jenis-jenisnya

Sand Casting

Solidifikasi dan toleransi penyusutan pada pengecoran logam

Cacat pada Pengecoran dan Metode Inspeksinya

Furnace untuk Pengecoran Logam

Daftar Pustaka

____. 1990. ASM Handbook Volume 1. Properties and Selection: Irons Steels and High Performance Alloys. USA: ASM International

____. 1990. ASM Handbook Volume 3. Alloys Phase Diagrams. USA: ASM International

____. 1990. ASM Handbook Volume 9. Metallography and Microstructure. USA: ASM International

Abbaschian, Reza dkk. 2009. Physical Metallurgy Principles 4th Edition. Stamford: Cengage Learning

Avner, S. H. (1974). Introduction to Physical Metallurgy. New York: McGraw-Hill International Book Company.

  1. Fultz, J. Howe. 2013. Transmission Electron Microscopy and Diffractometry of Materials. Berlin: Springer

Barkalow, R. H dkk. 1972. Solidification of M2 High Speed Steel. Metallurgical Transactions Vol. 3

Beeley, Peter. 2001. Foundry Technology. Oxford: Butterworth-Heinemann

Callister, William D dan David G Rethwisch. 2010. Materials Science and Engineering an Introduction 8th Edition. USA: John Wiley & Sons

Creese, Robert C. 1999. Introduction to manufacturing process and materials. New York:  Marcel Deker

Davim, JP. 2014. Machining of Titanium Alloys, Materials Forming, Machining, And Tribology. Berlin: Springer

Davis, Joseph R. 1995. ASM Speciality Handbook: Tool Materials. USA: ASM International

Durand, Madeleine. 2004. Microstructure of Steels and Cast Irons. Berlin: Springer

Groover, Mikell P. 2010. Fundamental of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems 4th Edition. USA: John Wiley & Sons

Higgins, Raymond A. 1993. Engineering Metallurgy: Applied Physical Metallurgy 6th Edition. New York: Arnold

Honeycombe, Robert dan HKDH Bhadeshia. 1995. Steels Microstructure and Properties. London: Edward Arnold

Kalpakjian, Serope dan Steven R Schmid. 2009. Manufacturing Engineering and Technology 6th edition. Singapura: Pearson

Krauss, George. 2005. Steel Processing, Structure, and Performance. USA: ASM International

Khvan, Alexandra V. (2014). A Thermodynamic Evaluation of the Fe-Cr-C System. Calphad Elsevier, 24-33

Lagowski, JJ. 2004. Chemistry: Foundations and Applications. USA: Macmillan Thomas Gale

Minggui, QU dkk. 2013. Effects of mischmetal addition on phase transformation and as-cast microstructure characteristics of M2 high-speed steel. Journal of Rare Earth vol. 31, No. 6

Nayan, Nafarizal dkk. 2009. An Introduction to Optical Emission Spectroscopy and Lase-Aided Spectroscopy Techniques for Low-Temperature Plasma Analyses. Proceeding of MUCEET. Pahang, 20-22 Juni

Robert, George dkk. 1998. Tool Steels: 5th Edition. USA: ASM International

Smith, William F.. 1993. Structure And Properties of Engineering Alloys. USA: McGraw-Hill Book Company, Inc.

Wiengmoon dkk. 2008. Electron Microscopy and Hardness Study of Semi-Solid Processed 27wt% Cr Cast Iron. Materials Science and Engineering. Vol 480, 333-341

Xuefeng, Zhou. 2012. Influence of rare earths on eutectic carbides in AISI M2 high speed steel. Journal of Rare Earth vol. 30, No. 10

Advertisements

12 thoughts on “Paduan Fe-Cr-C

Kritik, saran, dan masukan anda sangat berharga bagi kami

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s