Diagram Kesetimbangan Fe – Fe3C.

Diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan lambat. Dari diagram fasa tersebut dapat diperoleh informasi-informasi penting yaitu antara lain:

1. Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang berbeda dengan kondisi pendinginan lambat.

2. Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan paduan Fe-C bila dilakukan pendinginan lambat.

3. Temperatur cair dari masing-masing paduan.

4. Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon pada fasa tertentu.

5. Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi, yaitu reaksi eutektik, peritektik dan eutektoid.

Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa-fasa yang terdapat didalamnya akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-Fe3C:

- A1, adalah temperatur reaksi eutektoid yaitu perubahan fasa γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hypo eutektoid.

- A2, adalah titik Currie (pada temperatur 769OC), dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik.

- A3, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi α (ferit) yang ditandai pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

- Acm, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi Fe3C (sementit) yang ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.

- A13, adalah temperatur transformasi γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hiper etektoid.

Fasa-fasa yang terjadi dalam diagram kesetimbangan Fe-C selama pemanasan yang lambat:

- Ferit (α), yaitu paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,025% pada temperatur 723OC, struktur kristalnya BCC (Body Centered Cubic).

- Austenit (γ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 2% pada temperatur 1148OC, struktur kristalnya FCC (Face Centered Cubic).

- Delta (δ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,1% pada temperatur 1493OC, struktur kristal BCC (Body Centered Cubic).

- Senyawa Fe3C atau biasa disebut sementit dengan kandungan C maksimum 6,67%, bersifat keras dan getas dan memiliki struktur kristal Orthorombic.

- Liquid atau fasa cair, adalah daerah paling luas dimana kelarutan C sebagai paduan utama dalam Fe tidak terbatas pada temperatur yang bervariasi.

Adapun reaksi-reaksi metalurgis yang biasa terjadi berdasarkan pada diagram Fe-Fe3C yaitu :

- Reaksi peritektik, terjadi pada temperatur 1495OC dimana logam cair (liquid) dengan kandungan 0,53%C bergabung dengan delta (δ) kandungan 0,09%C bertransformasi menjadi austenit (γ) dengan kandungan 0,17%C. Delta (δ) adalah fasa padat pada temperatur tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas yang berlangsung pada temperatur yang lebih rendah.

- Liquid (C=0,53%) + Delta (δ)(C=0,09%) ----- Austenit (γ)(C=0,17%).

- Reaksi eutektik, reaksi ini terjadi pada temperatur 1148OC, dalam hal ini logam cair dengan kandungan 4,3%C membentuk austenit (γ) dengan 2%C dan senyawa semenit (Fe3C) yang mengandung 6,67%C.

- Liquid (C=4,3%)------Austenit (γ)(C=2,11%) + Fe3C(C=6,67%)

- Reaksi eutectoid, reaksi ini berlangsung pada temperature 723OC, austenit (γ) padat dengan kandungan 0,8 %C menghasilkan ferit (α) dengan kandungan 0,025%C dan semenit (Fe3C) yang mengandung 6,67%C.

- Austenit (γ)(C=0,8%)-----ferit (α) (C=0,025%) + Fe3C(C=6,67%).

- Reaksi ini merupakan reaksi fasa padat yang mempunyai peran cukup penting pada proses perlakuan panas baja karbon.