Diagram Fasa Kesetimbangan Fe-Fe3C - Pengertian, Gambar dan Penjelasan

DIAGRAM FASA KESETIMBANGAN Fe-Fe₃C

Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk memahami struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon, suatu jenis logam paduan besi (Fe) dan karbon (C). Diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan lambat. Tidak seperti struktur logam murni yang hanya dipengaruhi oleh suhu, sedangkan struktur paduan dipengaruhi oleh suhu dan komposisi. Pada kesetimbangan, struktur paduan ini dapat digambarkan dalam suatu diagram yang disebut diagram fasa (diagram kesetimbangan) dengan parameter suhu (T) versus komposisi (mol atau fraksi mol).

Logam Fe bersifat polymorphism yaitu memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda. Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati temperature 912^o C. Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1394^o C gamma-austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan Delta) Ferrite dalam hal ini memiliki struktur kristal BCC sedangkan (Gamma) Austenite memiliki struktur kristal FCC.

Dari diagram Fe-Fe3C diperoleh:

1. Ferrite

Ferrite adalah fase larutan padat yang memiliki struktur BCC (body centered cubic). Ferrite dalam keadaan setimbang dapat ditemukan pada temperatur ruang, yaitu alpha-ferrite atau pada temperatur tinggi, yaitu delta-ferrite. Secara umum fase ini bersifat lunak (soft), ulet (ductile), dan magnetik (magnetic) hingga temperatur tertentu, yaitu Tcurie. Kelarutan karbon di dalam fase ini relatif lebih kecil dibandingkan dengan kelarutan karbon di dalam fase larutan padat lain di dalam baja, yaitu fase Austenite. Kelarutan karbon maksimum di dalam alpha-ferrite hanyalah sekitar 0,022% pada temperature 727^o C

Berbagai jenis baja dan besi tuang dibuat dengan mengeksploitasi sifat-sifat ferrite. Baja lembaran berkadar karbon rendah dengan fase tunggal ferrite misalnya, banyak diproduksi untuk proses pembentukan logam lembaran. Dewasa ini bahkan telah dikembangkan baja berkadar karbon ultra rendah untuk karakteristik mampu bentuk yang lebih baik. Kenaikan kadar karbon secara umum akan meningkatkan sifat-sifat mekanik ferrite sebagaimana telah dibahas sebelumnya. Untuk paduan baja dengan fase tunggal ferrite, faktor lain yang berpengaruh signifikan terhadap sifat-sifat mekanik adalah ukuran butir.

2.Austenite

Fase Austenite memiliki struktur atom FCC (Face Centered Cubic). Dalam keadaan setimbang fase Austenite ditemukan pada temperatur tinggi. Fase ini bersifat non magnetik dan ulet (ductile) pada temperatur tinggi. Kelarutan atom karbon di dalam larutan padat Austenite lebih besar jika dibandingkan dengan kelarutan atom karbon pada fase Ferrite. Secara geometri, dapat dihitung perbandingan besarnya ruang intertisi di dalam fase Austenite (atau kristal FCC) dan fase Ferrite (atau kristal BCC). Perbedaan ini dapat digunakan untuk menjelaskan fenomena transformasi fase pada saat pendinginan Austenite yang berlangsung secara cepat.

Selain pada temperatur tinggi, Austenite pada sistem Ferrous dapat pula direkayasa agar stabil pada temperatur ruang. Elemen-elemen seperti Mangan dan Nickel misalnya dapat menurunkan laju transformasi dari gamma-austenite menjadi alpha-ferrite. Dalam jumlah tertentu elemen-elemen tersebut akan menyebabkan Austenite stabil pada temperatur ruang. Contoh baja paduan dengan fase Austenite pada temperatur ruang misalnya adalah Baja Hadfield (12%Mangan) dan Baja Stainless 18-8 (8%Ni).

3.Cementite

Cementite atau carbide dalam sistem paduan berbasis besi adalah stoichiometric inter-metallic compund Fe₃C yang keras (hard) dan getas (brittle). Nama cementite berasal dari kata caementum yang berarti stone chip atau lempengan batu. Cementite sebenarnya dapat terurai menjadi bentuk yang lebih stabil yaitu Fe dan C sehingga sering disebut sebagai fase metastabil. Namun, untuk keperluan praktis, fase ini dapat dianggap sebagai fase stabil. Cementite sangat penting perannya di dalam membentuk sifat-sifat mekanik akhir baja. Cementite dapat berada di dalam sistem besi baja dalam berbagai bentuk seperti: bentuk bola (sphere), bentuk lembaran (berselang seling dengan alpha-ferrite), atau partikel-partikel carbide kecil. Bentuk, ukuran, dan distribusi karbon dapat direkayasa melalui siklus pemanasan dan pendinginan. Jarak rata-rata antar karbida, dikenal sebagai lintasan Ferrite rata-rata (Ferrite Mean Path), adalah parameter penting yang dapat menjelaskan variasi sifat-sifat besi baja. Variasi sifat luluh baja diketahui berbanding lurus dengan logaritmik lintasan ferrite rata-rata.

Untuk Informasi tambahan ynag lebih lengkap bisa download disini:

https://drive.google.com/file/d/1AG3upCY7hLy9bbxlAhHuYsAgIp257DOZ/view?usp=sharing

Terima kasih, semoga bermanfaat!

Persamaan Gelombang - Pengertian, Macam-macam, Rumus dan Contoh Soal

PERSAMAAN GELOMBANG

Pengertian Gelombang

Gelombang merupakan getaran yang merambat dengan membawa energi tanpa membawa partikel medium perambatan. Berbeda dengan getaran yang hanya bergetar bolak balik tanpa merambat.

Macam Gelombang Berdasarkan Mediumnya

1. Gelombang mekanik

    yaitu gelombang yang merambat memerlukan medium.

    Contohnya, gelombang tali, gelombang bunyi. 

2. Gelombang elektromagnetik

    yaitu gelombang yang merambat tanpa memerlukan medium.

    Contohnya gelombang cahaya dan gelombang elektromagnetik.

Macam Gelombang Berdasarkan Arah Rambatnya

a. Gelombang Transversal

yaitu gelombang yang arah rambatnya tegak lurus terhadap arah getarnya. Contohnya gelombang tali.

Gelombang transversal merambat ke arah mendatar tegak lurus dengan arah getarnya ke atas dan bawah

b. Gelombang Longitudinal

yaitu gelombang yang arah rambatnya berhimpit atau sejajar dengan arah getarannya. Contohnya : Gelombang bunyi.

Besaran-Besaran Pada Gelombang

1. Amplitudo

Amplitudo merupakan simpangan terjauh dari titik kesetimbangan. Pada gelombang transversal di atas ditunjukkan dengan BB' atau FF'

2. Frekuensi

Frekuensi merupakan banyaknya getaran yang terjadi (n) dalam satu detik (t). Satuan frekuensi adalah Hertz (Hz).

3. Periode

Periode merupakan waktu yang diperlukan untuk menempuh satu gelombang. Satuan periode adalah detik atau sekon.

4. Hubungan Antara Frekuensi dan Periode

Frekuensi mempunyai persamaan yang berkebalikan dengan periode, maka hubungan keduanya adalah :

5. Panjang Gelombang

Panjang gelombang merupakan jarak satu gelombang. Disimbolkan dengan λ (lamda). Satuan panjang gelombang adalah meter.

6. Cepat Rambat Gelombang

Cepat rambat gelombang merupakan jarak yang ditempuh oleh gelombang per satuan waktu. Satuan cepat rambat gelombang adalah meter/sekon (m/s).

Cepat Rambat Gelombang Longitudinal

a. Medium Zat Padat

Keterangan:

E : Modulus elastisitas bahan (N/m²)

ρ : Massa jenis zat padat (Kg/m³)

b. Medium Zat Cair atau Gas

Keterangan:

B : Modulus Bulk zat cair atau gas (N/m²)

ρ : Massa jenis zat cair atau gas (Kg/m³)

Cepat Rambat Gelombang Tali

Cepat rambat gelombang pada tali atau dawai dirumuskan dengan :

Keterangan:

FT : Tegangan tali/dawai (N)

μ : massa [m] per satuan panjang [L] (Kg/m)

Contoh Soal

Soal 1

Soal 2

Soal 3

Untuk tambahan contoh soal silahkan Download link dibawah ini:

https://drive.google.com/file/d/1m9w2gczXa9RHpIVseiTVO06jaH11XS-b/view?usp=sharing

Semoga bermanfaat!

Statika - Kesetimbagan Benda Tegar - Pengertian, Rumus dan Contoh Soal

BENDA DALAM KESETIMBANGAN

Pengertian

Kesetimbangan pada benda terjadi apabila gaya dan torsi pada benda nol, maka benda tidak akan mengalami perubahan gerak maupun rotasi. Benda yang bergerak dengan kecepatan konstan memiliki momentum linear konstan. Artinya tidak ada gaya total yang bekerja pada benda itu atau total gaya bernilai nol. Apabila benda bergerak dengan kecepatan sudut konstan maka momentum sudut benda konstan, kita bisa segera berpendapat torsi total pada benda itu adalah nol. Kita akan membahas kesetimbangan statis, jadi mula-mula benda diam dan tetap diam.

Contoh ilustrasi:

a) Papan diberi 2 gaya yang sama F₁ = F₂ , kedua gaya segaris

b) Papan diberi 2 gaya yang sama tapi tidak segaris, ΣF = 0, tapi papan berotasi.

Jadi syarat kesetimbangan adalah total gaya sama dengan nol dan total torsi sama dengan nol. Jika benda mula-mula diam, kemudian kita beri gaya dan torsi yang setimbang, maka benda akan tetap diam atau terjadi kesetimbangan statis.

Total gaya  = 0  → 

Total torsi  = 0   → 

Contoh Soal

Contoh 1

Pada gambar berikut batang AB beratnya 100 N.

Jika sistem dalam keadaan seimbang, berat beban w adalah ...

Pembahasan:

Diketahui:
Panjang batang AB (lAB) = 0,5 + 2 = 2,5 m

Berat batang (wt) = 100 N (berat batang terletak dititik pusat batang yaitu pada titik P sehingga AP = PB = ½ AB = ½ (2,5) = 1,25m)

Perhatikan gambar diatas, terdapat dua gaya yang bekerja pada batang AB yaitu tegangan tali T dan wt dengan poros berada dititik O.
lob = 2 m
lop = OB – PB = 2 – 1,25 = 0,75 m

Ditanya:

berat beban w..?

Jawab:

Sistem dalam keadaan seimbang (∑τ = 0)
Dengan kesepakatan: searah jarum jam (-) dan belawanan arah jarum jam (+), maka:

Karena massa katrol diabaikan, maka w = T.  Sehingga w = 37,5 Soal

Contoh 2

Sebuah tangga seberat 400 N disandarkan pada dinding seperti gambar. Jika dinding licin dan lantai kasar, serta tangga tepat akan tergelincir maka hitunglah koefisien gesekan antara lantai dan tangga!

Pembahasan:

Berikut ilustrasi gaya-gaya yang bekerja pada tangga tersebut. Terdapat empat buah gaya yaitu NB, wt, NA dan f (anak panah berwarna merah).

Diketahui:

Panjang papan: L ab = 10 m

berat tangga (Wt) = 400 N

Titik berat tangga berada di titik O, sehingga L ob = L oa = ½ L ab = ½ (10) = 5 m

θ = 53°

Ditanya:

Koefisien gesekan antara tangga dan lantai (µ)?

Jawab:

Jumlah gaya pada sumbu y (vertikal) dan sumbu x (horizontal) harus nol:

Jumlah torsi di A harus nol (karena yang ditanyakan koefisien gesekan sehingga untuk memudahkan perhitungan, kita pilih titik A sebagai poros). Perhatikan bahwa dalam mengerjakan soal tentang torsi, gaya yang menyebabkan benda berputar haruslah tegak lurus dengan lengannya. sehingga NB dan wt harus dibuat tegak lurus dengan papan (lihat anak panah berwarna biru)

Subtitusikan Hasil Nb ke Persamaan (1) sehingga diperoleh:

Jadi koefisien gesekan antara tangga dan lantai sebesar 0,375

Untuk Tambahan soal dan lebih jelas silahkan didownload:

https://drive.google.com/file/d/1IdPWlnWVy9wPZi8IOP329CyBbHTYDP2l/view?usp=sharing

Terima kasih.