Isothermal Transformation Diagram

Diagram TTT atau Isothermal Transformation Diagram (I-T diagram) merupakan sebuah diagram yang menghubungkan transformasi austenite terhadap waktu (dalam skala log) dan temperatur. Dalam proses laku panas pada baja, biasanya pemanasan dilakukan hingga mencapai temperature austenite, kemudian ditahan pada temperature tersebut beberapa saat lalu didinginkan dengan laju pendinginan tertentu. Struktur mikro yang terjadi setelah pendinginan akan tergantung pada laju pendinginan. Karenanya sifat mekanik dari baja setelah akhir suatu proses laku panas akan banyak ditentukan oleh laju pendinginan. Proses transformasi ini dibaca dengan diagram TTT karena kondisi tidak setimbang. Setiap baja (komposisi penyusun baja yang berlainan) akan mempunyai I-T diagram sendiri.

Gambar 1. Diagram TTT untuk Baja Eutektoid (0.8%)

            Kurva sebelah kiri menunjukkan saat mulainya transformasi isothermal dan kurva sebelah kanan menunjukkan saat selesainya transformasi isothermal. Diatas garis A₁ austenit dalam keadaan stabil (tidak terjadi transformasi walaupun waktu penahannya bertambah). Di bawah temperature kritis A₁ pada daerah di sebelah kiri kurva awal transformasi austenite tidak stabil (suatu saat ia akan bertransformasi) dan disebelah kanan kurva akhir transformasi terdapat hasil transformasi isothermal dari austenite, sedang pada daerah diantara dua kurva tersebut terdapat sisa austenite (yang belum bertransformasi) dan hasil transformasi isotermalnya. Titik paling kiri dari kurva awal transformasi disebut hidung (nose) diagram ini. transformasi austenite diatas nose akan menghasilkan perlit sedangkan di bawah nose akan menghasilkan bainit. Tetapi bila transformasi berlangsung pada temperature yang lebih rendah lagi (dibawah garis M_s = Martensite start) akan diperoleh martensit.

Mekanisme Transformasi

            Perubahan austenite menjadi perlit berlangsung dengan difusi, suatu proses yang berlangsung dengan difusi selalu temperature activated dan time dependent serta berlangsung dengan mekanisme pengintian dan pertumbuhan.

            Bila austenite dipaksa berada pada temperature di bawah temperature kritis A1 maka dorongan untuk berubah makin besar, perubahan terjadi lebih awal tetapi pertumbuhan makin lambat, sehingga perlit yang terjadi makin halus. Makin rendah temperaturnya, maka dorongan termodinamik ini berubah menjadi gaya geser (shear force) yang dapa menggeser atom besi pada posisi tertentu (agar dapat berubah dari FCC menjadi BCC).

            Sebenarnya belum ferrit BCC yang terjadi namun suatu struktur BCT (Body Centered Tetragonal) karena austenite mengandung banyak karbon ketika berada di bawah temperatur A1.  Atom karbon yang terperangkap dalam ferrit tersebut membuat BCC memanjang. Karbon yang banyak ini akan keluar melalui proses difusi membentuk sementit dan BCT akan menjadi BCC (ferrit). Sementit yang keluar dari BCT akan keluar pada arah/bidang kristallografik tertentu dari ferrit yang terbentuk ( struktur bainit). Proses ini terjadi bila austenite didinginkan cepat sampai dibawah nose dan temperature berada diatas M_s.  Bainit akan terjadi pada transformasi isothermal dari austenite pada temperature di bawah nose. Pada temperature lebih tinggi diperoleh upper bainite (bainit atas) atau feathery bainite sedangkan pada temperature lebih rendah diperoleh lower bainite (bainit bawah) atau acicular bainite. Perbedaan dari kedua bainit tersbeut terletak pada susunan lamellarnya.

            Selain itu, dari phase austenite pada suhu diantara A₁ dan dibawah nose, terbentuk pula perlit (struktur eutectoid 0.8% C yang terdiri dari phasa ferit yang diselingi dengan lapisan-lapisan Fe₃C). dekomposisi dimulai dari nucleus cementit yang nantinya membentuk nodule dari ferrit. Nodul perlit terbentuk dari plat-plat ferit yang diselingi dengan pelat-pelat cementit. Pada  suhu  dekomposisi  austenit  pada  daerah  nose  akan  menghasilkan campuran perlit dan bainit dalam periode waktu tertentu.

Ketika austenite berada dibawah Ms, maka yang terjadi adalah difusi telah terhenti (karena atom karbon sudah tidak memiliki cukup energi) dan timbul struktur baru dari atom karbon menjadi BCT yaitu martensit. Karena adanya karbon yang terperangkap maka struktur itu menjadi tegang dan kekerasannya tinggi, tetapi juga getas. Banyaknya austenite yang bertransformasi menjadi martensit hanya tergantung pada temperature (mulai Ms dan berakhir di Mf). 

Posted in: Bahan, Kuliah