Chapter 2 binary alloy system..khusus untuk pelajar mekanikal politeknik..

1. © Mechanical Engineering Department

2. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
1
Solidification Phases
2
Metals & Alloys
3
Solid Solution
4
Solidification Process
5
Terms of Equilibrium Phase Diagram
6
Binary Alloy System

3. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM





JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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
Pertumbuhan dendrit
& lengan bertemu
membentuk
sempadan bijian
Pemejalan tamat
dengan terbentuknya
bijian

4. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM





JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

5. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM




JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

6. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM



JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

7. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
Larutan
Pepejal
Larutan
Pepejal
Gantian
Larutan
Pepejal
Celahan

8. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
SECARA RAWAK

atom zarah mengambil
tempat atom utama
secara rawak dan
susunannya tidak teratur
SECARA TERATUR

atom zarah mengambil
tempat atom utama dan
susunannya teratur
Atom Zarah
Atom Zarah
Atom Utama
Atom Utama

9. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM




JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
atom zarah yang kecil mengisi ruang-ruang di antara atomatom 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

10. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM





JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

11. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1

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.



12. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1

13. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM



JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

14. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
Suhu
o
C
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
Cecair + δ
1500
δ
1300
δ+γ
1100
Cecair + γ
Cecair + Fe3C
γ
Ledeburite
γ + Fe3C
900
α
700
α+γ
Pearlite
α + Fe3C
500
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
%C

15. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM




JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

16. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM



JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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%)

17. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM



JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

18. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM




JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

19. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM




JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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

20. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
1.
2.
3.
4.
5.
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
Sifat-sifat kimia sesuatu atom bergantung kepada
bilangan elektron dalam petala luar atom yang dinamakan
________________
Empat jenis struktur hablur yang kerap kali ditemui ialah
___________________
Nombor atom merupakan bilangan _______________
sesuatu atom
Nombor Atom Aluminium ialah 13, oleh itu bilangan
elektron yang berada di petala akhir ialah _____________
Larutan pepejal terdiri daripada jenis _______________
dan ________________

21. CHAPTER 2: BINARY ALLOY SYSTEM
6.
JF302 – MATERIAL TECHNOLOGY 1
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 atom
9. 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