Transformasi fasa adalah perubahan struktur kristal dan komposisi suatu bahan akibat perubahan suhu atau tekanan. Terdapat tiga jenis transformasi fasa pada logam yaitu bergantung difusi, tidak bergantung difusi, dan bergantung difusi dengan perubahan komposisi. Kinetika transformasi fasa terdiri dari nukleasi dan pertumbuhan fasa baru. Mikrostruktur yang terbentuk bergantung pada laju pendinginan seperti yang ditunjukkan pada

1. Transformasi Fasa
Transformasi fasa adalah pembentukansebuah fasa baru dengan perbedaan pada
komposisi dan struktur kristal yang berbeda dengan bahan induk.
1.Transformasi Fasa Pada Logam
Transformasi fasa dibagi menjadi tiga golongan:
• Diffusion-dependent transformations tanpa perubahan dalam nomor dan
komposisi fasa( pembekuan logam murni,transformasi allotropic, dll.)
• Diffusion-dependent transformations dengan perubahan nomor dan
komposisi fasa(reaksi eutectoid)
• Diffusionless transformations (transformasi martensite dalam campuran
logam)
2.Kinetika Pada Transformasi fasa
Kinetika pada transformasi fasa terdiri dari dua proses yaitu necleation (nukleasi)
dan Growt (pertumbuhan).
2.1 Necleation (nukleasi)
Pembentukan fasa baru tidak terjadi secara otomatis, proses pertama yang terjadi
pada transformasi fasa adalah nukleasi yaitu pembentukan partikel sangat kecil
atau nuklei dari fasa baru.
2.2 Growth
Nuklei iniakhirnya tumbuh membesarmembentuk fasa baru.Pertumbuhan
faseiniakanselesaijikapertumbuhantersebut berjalansampaitercapaifraksi baru.
3.Pertimbangan Kinetika Pada Transformasi Benda Padat
Laju transformasiyang merupakanfungsi waktu (sering disebutkinetika
transformasi) adalahhalyang penting dalamperlakuanpanasbahan.Pada

2. penelitiankinetikakandidapatkurvaSyangdi plotsebagaifungsifraksibahan
yangbertransformasivs waktu(logaritmik) .
Fraksitransformasi,y di rumuskan:
Y =1 – exp( - ktn )
t= waktu
k,n =konstantayangtidaktergantung waktu.
Persaamaanini disebutjugapersamaanAVRAMI
Laju transformasi,rdiambil padawaktu ½ dari prosesberakhir:
t0,5=waktu ½proses
Gambar 1.1

3. Gambar 1.2
Laju transformasi,rterhadapjangkauantemperaturdirumuskan:
R=konstanta gas
T =temperatur mutlak
A=konstanta,tidaktergantung Waktu.
Q=Energi aktivasiuntuk reaksi Tertentu.
4.TRANRFORMASIMULTI FASA
Transformasi fasa bisa dilakukan dengan memvariasikan temperatur ,komposisi,
dan tekanan. Perubahan panas yang terjadi bisa dilihat pada diagram fasa. Namun
kecepatan perubahan temperatur berpengaruh terhadap perkembangan
pembentukan struktur mikro. Hal ini tidak bisa diamati pada diagram fasa.
Posisi kesetimbangan yang dicapai pada proses pemanasan atau pendinginan
sesuai dengan diagram fasa bisa dicapai dengan laju yang sangat pelan sekali ,
sehingga hal ini tidak praktis. Cara lain yang dipakai adalah supercooling yaitu
transformasi pada proses pendinginan dilakukan pada temperatur yang lebih
rendah, atau superheating yaitu transformasi pada proses pemanasan dilakukan

4. pada temperatur yang lebih tinggi .
• Superheating
Proses pemanasan pada umum nya terdiri dari dua tahap :
 Proses heating yaitu proses pemanansan yang dilakukan dari temperatur
kamar sampai suhu yang diinginkan.perlakuan panas bertujuan untuk
memperoleh sifat – sifat yang diinginkan dari logam dengan batas – batas
tertentu
 Proses holding time yaitu proses penahanan pada temperatur tertentu
sehingga terjadi transformasi yang sempurna dan homogen.Bila
transformasi tidak sempurna maka benda kerja masih mengandung fasa
(ferit).Proses ini bertujuan agar karbon yang terdapat dalam karbida dapat
larut kepada fasa autenit secara merata dan temperatur yang diterima pada.
Proses dari superheating di representasikan dengan menggunakan Diagram
Transformasi Isotermal / diagram TTT(time-temperatur-transformation).
• Supercooling
Proses pendinginan yaitu proses dimana benda kerja tidak mengalami
pemanasan lagi melainkan pelepasan strukturmikro yang diinginkan.
Proses pendingan ada 2 yaitu :
1.Proses pendinginan cepat
Pencelupan ( quenching ) dengan media : air,minyak
2.Proses pendingan lambat
Pendinginan dengan media udara
Pada proses ini direfresentasikan dengan menggunakan grafik continous
cooling transformation (CCT).
5.Diagram Transformasi Isotermal / diagram TTT(time-temperatur-
transformation.
Dengan menggunakan reaksi eutektoid :
Dengan reaksi tersebut mengahasilkan diagram :

5. Gambar 1.3
Ada 5 jenis fasa yang terdapat dalam diagram fasa Fe-Fe3C yaitu fasa cair,fasa
alfa,besi delta,besi gamma dan senyawa Fe-Fe3C.Diagram Fe-Fe3C tidak
mencapai C 100 %,karena Fe-Fe3C merupakan senyawa dan batas dari diagram
fasa.
Fe (besi) merupakan unsur logam yang memiliki lebih dari 1 bentuk sel satuan
(politropik),sedangkan C (karbon ) merupakan unsur nonlogam.Paduan dari kedua
jenis ini menghasilkan 2 material yaitu besi cor dan baja.
Adapun sifat – sifat dari fasa yang terbentuk :
1. Ferrit ( Besi Alfa )
Padareaksi eutektoid, austenite dengan kandungan karbon sedang akan
berubahmenjadiferitdengankadarkarbonkecildansementit dengankadar
karbontinggi.Padasaatpembentukanpearlite,gerakanatomCbergerakdari feritke
sementit.
Ferrit memiliki bentuk sel satuan BCC dan dapat melarutkan carbon mencapai
0,025 %.Hal ini dikarenakan struktur BCC dimana ruang ruang antar atom kecil

6. dan padat,sehingga daya larut nya rendah.
Sifat :
Lunak
Ulet
Mampu las tinggi
Sifat korosi rendah
2. Austenit
Austenit memiliki bentuk sel satuan FCC dan jarak atom nya lebih besar dari
pada Ferrit.Austenit stabil pada temperature antara 912 – C dengan
daya larut karbon sebesar 2,11 %.Pada temperature stabil nya Austenit bersifat
lunak dan ulet,sehingga mudah dibentuk dan besifat ferromagnetik.
3. Besi delta
Besi delta memiliki bentuk sel satuan BCC dengan daya larut karbon 0,1
%,tetapi terjadi pada temperature 1350 – C.
4. Sememtit
Sememtit merupakan suatu senyawa antara atom Fe dengan atom C.Sememtit
bersifat sangat keras,kurang ulet dan kurang kuat getas.

7. 6. Continous Cooling Transformation (CCT).
Diagram Continous Cooling Transformation Fe-Fe3C
Gambar 1.4
Gambar 1.5

8. Hubungan antara laju pendinginan dan mikrostruktur yang terbentuk digambarkan
dalam diagram yang menghubungkan waktu temperatur dan transformasi yang
dikenal dengan diagram continous cooling transformation (CCT).
Gambar 1.5 menunjukkan bahwa struktur martensit dihasilkan dengan pencelupan
di air dengan waktu ( 1-10 ) detik.Sedangkan struktur martensit dan pearlit
diperoleh dengsn pencelupan di oli dengan waktu ( 10 -100 ) detik.Struktur bainet
dan pearlit diperoleh dengan pendinginan di udara dengan waktu lebih kurang (
9050 – 10000 ) detik dan struktur mikro pearlite diperoleh dengan pendinginan di
dapur pada waktu lebih besar dari 100000 detik.
Gambar 1.5 menunjukkan bila laju pendinginan menurun berarti waktu
pendinginan dari temperatur austenit juga menurun,sehingga mikro struktur yang
terbentuk adalah dari gabungan fasa ferrit – fasa pearlit ke fasa ferrit – fasa pearlit
–fasa bainit – fasa martensit,kemidian ke fasa bainit – fasa martensit dan akhirnya
pada laju tinggi sekali mikrostruktur akhirnya fasa martensit.Pembentukan fasa
martensit terjadi dekomposisi fasa austensit dalam fasa ferrit ( ) + karbida (c)
.Hal ini berarti bahwa ada waktu untuk karbon untuk berdifusi dan berkosentrasi
dalam karbida sehingga fasa ferrit kekurangan karbon bila fasa austensit
didinginkan dengan sangat cepat ( quenching ).Struktur FCC austensit akan
berubah menjadi struktur BCT (body centered tetragonal) martensit, pada
transformasi ini.Transformasi martensit tidak melewati proses difusi, maka ia
terjadi seketika sehingga laju transformasi martensit adalah tidakbergantung
waktu. Pada struktur martensit masih didapati struktur austenit yang tidak sempat
bertransformasi.Disamping itu tegangan internal karena proses quencning juga
memberikan efek perlemahan. Ketangguhan dan keuletan martensitm bisa
ditingkatkan dan tegangan internal bisa dibuang dengan caraperlakuan panas yang
disebut tempering.Tempering dilakukan dengan memanaskan baja martensit
sampaitemperatur dibawah eutectoid pada periode waktu tertentu.
0
Biasanyatemering dilakukan pada temperatur antara 250-650 C.Tegangan internal
akan hilang pada suhu ± 2000C.Proses tempering akan membentuk “tempered

9. maetensite”.
Foto struktur mikro tempered martensite sama dengan spheroidit hanya partikel
sementit lebih banyak dan lebih kecil. Tempered martensit mempunyai sifat
sekeras dan sekuat matensit namun ketangguhan dan keuletan lebih baik.
Hubungan antara tegangan tarik, kekuatan luluh dan keuletan terhadap temperatur
temper pada baja paduan bisa dilihat pada gambar dibawah.
Pada proses tempering beberapa baja bisa mengalami penurunan ketangguhan, hal
ini disebut perapuhan temper. Fenomena ini terjadibila baja ditemper pada suhu
diatas 5750C dan diikuti pendinginan lambat sampai temperatur ruangan, atau jika
tempering dilakukan pada suhu antara 375 – 5750C.

10. Perapuhaan ini disebabkan oleh kandungan elemen lain dalam jumlah yang cukup
signifikan seperti mangan, nikel, crom dan phospor, arsen, timah putih.
Perapuhan temper bisa dicegah dengan :
1. Pengontrolan komposisi
2. Tempering diatas 5750C atau dibawah 3750 C diikuti dengan quenching
pada temperatur ruang.
Ketangguhan baja yang telah mengalami perapuhan bisa diperbaiki dengan
pemanasan samapai kira-kira 6000C, dan kemudian secara cepat didinginkan
sampai temperatur dibawah 300 0C.

11. TRANSFORMASI FASA
Handout Ini Disusun Untuk
Memenuhi Tugas Ujian Tengah Semester Mata Kuliah Pengantar Fisika
Material
Disusun Oleh :
NAMA : ROMBANG RIZKY S
NPM : 140310100061
JURUSAN FISIKA
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2012