Material Technology: Chapter 2

© Mechanical Engineering Department

http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/uk/

JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEMCHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM

Solidification Phases1

Metals & Alloys2

Solid Solution3

Solidification Process4

Terms of Equilibrium Phase Diagram5

Binary Alloy System6


proses pemejalan berlaku dengan pertumbuhan nukleus nukleus terus membesar dan merebak membentuk struktur

bijian hablur ini ini tumbuh di pelbagai lokasi di dalam struktur logam penghalaan pertumbuhan hablur adalah rawak dan tidak

bergantung antara satu sama lain disebabkan pertumbuhan nukleus adalah tidak tersusun,

maka sempadan bijian pun wujud

Pembentukan nukleus

Dendrit tumbuh Pemejalan tamat dengan terbentuknya

bijian

Pertumbuhan dendrit & lengan bertemu membentuk sempadan bijian


saiz bijian berubah-ubah bergantung beberapa faktor seperti kadar penyejukan, tekanan dan komposisis bahan

saiz bijian merupakan pemboleh ubah yang penting kerana ia mempengaruhi kekuatan dan kebolehbentukan logam

saiz bijian yang kecil adalah lebih kuat, keras dan mulur berbanding logam dengan saiz bijian yang besar

penyejukan secara cepat akan menghasilkan bijian logam yang kecil, manakala penyejukan secara perlahan akan menghasilkan bijian logam yang besar

saiz bijian boleh ditukar dengan mengawal suhu, komposisi kimia (pengaloian) dan teknik pemprosesan


logam yang mempunyai elemen-elemen yang sama

mempunyai sifat-sifat yang melampau (extreme) tidak dapat memenuhi kehendak kerja kejuruteraan mempunyai ciri-ciri spt mudah ditempa dan mulur


gabungan/cantuman rapat antara 2 atau lebih komponen bahan ( unsur logam dan bukan logam)

wujud samada dalam keadaan pepejal atau cecair contoh : Karbon + Besi = KELULI


Larutan Pepejal Celahan

Larutan Pepejal Gantian

LarutanPepejal


SECARA RAWAKSECARA RAWAK atom zarah mengambil

tempat atom utama secara rawak dan susunannya tidak teratur

SECARA TERATURSECARA TERATUR atom zarah mengambil

tempat atom utama dan susunannya teratur

Atom Zarah

Atom Utama

Atom Zarah

Atom Utama


atom zarah yang kecil mengisi ruang-ruang di antara atom-atom dalam kekisi.

ia berlaku sekiranya atom logam tambahan ini adalah lebih kecil dari logam induknya.

larutan jenis ini adalah lebih kuat kerana peranan atom logam yang lebih kecil akan memenuhi ruangan-ruangan yang ada.

oleh yang demikian, kegelinciran dapat dielakkan dari berlaku

Atom Zarah

Atom Utama


apabila sesuatu bahan dipanaskan dengan sekata, ia akan mencapai kepada satu takat suhu dimana ia akan mula melebur

suhu tetap peleburan ini dipanggil sebagai titik lebur semasa penyejukkan, tenaga kinetik bagi atom-atom atau

molekul bagi cecair akan berkurangan dan kelikatan logam akan bertambah

dalam keadaan cecair, atom-atom bahan berada dalam keadaan rawak, manakala dalam keadaan pepejal, atomnya akan tersusun dengan teratur mengikut geometri tertentu

semua bahan pepejal terbentuk dalam keadaan amorfous atau berhablur


pembekuan pancalogam dimulai dengan pembentukan awal rangka dendrite

pertumbuhan hablur-hablur dendrit ini akan berterusan dan membesar apabila suhu pembekuan menurun

pembesaran akan berlaku di setiap paksi-paksinya dan akhirnya akan bercantum

pembekuan dendrit ini juga dikenali sebagai teras (coring) di mana hablurnya terdiri daripada atom-atom logam lain sebagai bendasing.


digunakan untuk merekod dan mengkaji perubahan metalurgi yang berlaku semasa kitaran pemanasan penyejukkan sesuatu bahan logam tulen dan aloi-aloinya.

menunjukkan suhu-suhu tatkala berlakunya perubahan fasa dan hasil daripada perubahan tersebut

peta sesuatu sistem dan ia menunjukkan fasa yang sepatutnya wujud di bawah keadaan keseimbangan untuk sebarang gabungan komposisi dan suhu tertentu


1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

700

900

1100

1300

1500

500

+ Fe3C

Cecair +

+

+ Fe3C

Cecair + Fe3C

+

Cecair +

Ledeburite

Pearlite

oCSuhu

% C0


merujuk kepada suatu bentuk struktur atau kawasan yang mempunyai sifat berlainan jenis akibat dari perubahan atau memiliki sifat semulajadi yang berbeza

ia dipisahkan oleh garis-garis lengkung pendinginan atau sempadan fasa

bahan tulen mempunyai 3 fasa yang berbeza iaitu pepejal, cecair dan gas

terdapat 3 pemboleh ubah utama yang digunakan untuk melukis rajah kesimbangan iaitu suhu, tekanan dan komposisi


peratus kandungan bahan-bahan tertentu yang sengaja atau tidak sengaja dimasukkan ke dalam sesuatu bahan.

dengan kehadiran peratus komposisi bahan ini boleh menyebabkan perubahan dalam fasa, sifat dan bentuk struktur mikro bahan

Contoh : Besi Tuang – Karbon (C) (2.8% - 3.6%) – Silikon (Si) (1.0% - 3.0%) – Mangenese (Mn) (0.4% - 1.0%) – Sulphur (S) (0.1% - 0.35%)


merujuk kepada garisan lintang yang memisahkan antara fasa cecair bahan dengan fasa separa cecair bahan.

semasa proses pemejalan berlaku, zarah bahan yang berada pada suhu lebur akan mula memejal apabila suhu diturunkan.

titik permulaan proses pemejalan berlaku apabila melepasi garisan lintang liquidus


kebanyakkan logam dijadikan aloi dengan tujuan untuk memperbaiki sifat-sifat mekanikal atau fizikal bahan

aloi dengan dua komponen dipanggil aloi binari; aloi dengan tiga komponen dipanggil aloi ternari; manakala aloi dengan empat komponen dipanggil aloi quaternary

mempunyai ‘julat lebur’ di mana pancalogam itu ialah campuran pepejal dan cecair

suhu di mana pancalogam mula melebur dipanggil solidus, manakala suhu di mana pancalogam habis melebur dipanggil liquidus


Contoh: Keluli adalah satu pancalogam antara besi dan karbon

sistem pancalogam atau aloi ini lebih mudah dipelajari dengan merujuk kepada gambarajah keseimbangan fasa atau gambarajah juzuk aloi tersebut

rajah keseimbangan ini berdasarkan kepada suhu dan peratusan kandungan aloi

aloi perduaan (binary alloy) ialah campuran diantara dua jenis logam, dimana juzuk-juzuknya boleh larut antara satu sama lain dalam keadaan cecair


1. Sifat-sifat kimia sesuatu atom bergantung kepada bilangan elektron dalam petala luar atom yang dinamakan ________________

2. Empat jenis struktur hablur yang kerap kali ditemui ialah ___________________

3. Nombor atom merupakan bilangan _______________ sesuatu atom

4. Nombor Atom Aluminium ialah 13, oleh itu bilangan elektron yang berada di petala akhir ialah _____________

5. Larutan pepejal terdiri daripada jenis _______________ dan ________________


6. Apabila pemenjalan berlaku, atom-atom aloi akan tersusun dengan teratur dan ia dipanggil _____________________

7. Apakah yang dimaksudkan dengan aloi (Pancalogam)8. Apakah yang dimaksudkan dengan atom9. Apabila sesuatu logam dipanaskan dengan sekata

sehingga ia mula melebur dipanggil sebagai __________10. Jumlah bilangan elektron di petala yang ke-3 tidak

melebihi _______________11. Terangkan secara ringkas bagaimana proses pemenjalan

berlaku ke atas suatu bahan

Material Technology: Chapter 2

Education

Transcript of Material Technology: Chapter 2