ENGINEERING MATERIAL

ENGINEERING MATERIALTITLE : KELULI CARBON BIASAHABLURPepejal dikelaskan kepada 2 jenis: Pepejal berhablurPepejal amorfus.Pepejal berhablur terdiri daripada atom-atom yang tersusun dalam 3 dimensi mengikut corak berulang-ulang atau sekata.Hablur terdiri dari logam dan bukan logam.Hablur tungal ialah pepejal dengan sel unit tersusun sekataPolihablur terdiri daripada banyak hablur tunggalSTRUKTUR DAN SEMPADAN IRA

HABLURDalam proses pemejalan atom, logam cair akan bertindakbalas antara satu sama lain dan meyusun kedudukan masing-masing dalam bentuk yang seragam dan teratur.Penyusunan ini dinamakan proses pembuatan ruang kekisi.Bijian dapat melihat dengan jelas menggunakan mikroskop kajilogam setelah dicanai(grinding), pengilapan(polishing), punaran(etching).4 jenis struktur habur yng kerap kali ditemui ialah:Kiub mudah (simple cube)Kiub berpusat jasad ( BCC)Kiub berpusat muka ( FCC)Heksagon padat (HCP)Kuib Mudah (Simple Cube)

Kiub Berpusat Jasad (BCC)

Kuib Berpusat Muka (FCC)

Heksagon Padat (HCP)

CONTOH BAHAN HABLUR:Kiub mudah - Garam (Na CI)BCC Kromium Molybdenum, Titanium dan Tungsten.FCC Aluminium, Kuprum, Emas dan NikelHCP Berilium, Magnesium dan ZinkALLOTROPI BESIBesi dan karbon menunjukkan sifat larutan yang lengkap dalam keadaan cecair, manakala larutan terhad dalam keadaan pepejal.Besi tulin/allotropic merupakan bahan yang boleh berubah bentuk hablur yang berlainan pada suhu yang tertentu.Besi disejukkan pada suhu 1535C, titik perubahan hablur dikenali sebagai tiitk kritikal.ALLOTROPI BESI

Suhu bilik 910C 1390C hablur adalah kiub berpusat jasad (BCC). Dikenali sebagai besi alfa ( -Fe).Di atas suhu 910C 1390C, hablur adalah kiub berpusat muka (FCC) dan dikenali sebagai besi-gamma ( -Fe).Hablur mencair pada suhu 1535C dan akan menjadi kiub berpusat jasad dan dikenali sebagai besi delta ( -Fe).

TITIK-TITIK KRITIKALSuhu perubahan dikenali sebagai A3.Suhu perubahan dikenali sebagai A4/Acm.Semasa pemanasan suhu perubahan struktur ke dikenali sebagai titik Ac (c adalah chaufage pemanasan dalam Bahasa Perancis)Semasa penyejukan daripada keadaan lebur suhu perubahan adalah titik Ar (refroidissement/penyejukan)Contoh: Ac3 dan Ar3 bagi besi tulin ialah 910C dan 935C.Pada suhu 723C, besi tulin hilang kemagnetan dan titik ini dikenali sebagai titik Curle.Kelarutan karbon dalam besi yang berkiub berpusat jasad adalah rendah pada suhu bilik iaitu hanya mencapai 0.006% dan larutan pepejal ini dikenali sebagai ferrite (fasa ). Kelarutan maksimun karbon dalam struktur ini ialah 0.03% pada suhu 723C.Kelarutan karbon bertambah apabila besi menjadi kiub berpusat muka (FCC) dimana kelarutan maksima ialah 1.7% pada suhu 1130C. larutan pepejal besi dan karbon pada struktur ini dikenali sebagai autenite (fasa )Suhu dinaikan, kelarutan karbon akan menurun bila struktur besi menjadi kuib berpusat muka. Kelarutan maksimun adalah 0.07% pada suhu 1490C sebelum ianya lebur pada suhu 1535C. larutan pepejal dikenali sebagai

GAMBARAJAH FASA KESEIMBANGAN BESI-KARBON

GAMBARAJAH FASA KESEIMBANGAN BESI-KARBONLarutan karbon bertambah bila struktur besi menjadi kiub berpusat muka (FCC) dimana kelarutan maksimanya adalah 1.7% pada suhu 1130C. larutan pepejal besi dan karbon pada struktur ini dikenali sebagai austenite (fasa ).Suhu dinaikkan, larutan karbon menurun bila struktur besi berubah menjadi kuib berpusat muka. Kelarutan maksima adalah 0.07% pada suhu 1490C sebelum ianya lebur pada 1535 C larutan . Larutan pepejal dikenali sebagai fasaTindakbalas eutektik berlaku pada suhu 1130C, kandungan karbon 4.3%, fasa pepejal terbentuk mempunyai campuran austenite dan sementik. Sementit adalah sebatian antaran besi dan karbon (karbida besi) iaitu Fe3C. Cam puran eutektik dikenali sebagai ledeburiteSIFAT-SIFAT MEKANIK KELULI KARBON BIASANilai-nilai yang biasa bagi sifat-sifat mekanik untuk ferit, pearlit dan sementit adalah seperti berikut:

Jadual menunjukkan sifat-sifat mekanik keluli karbon biasa yg disejukkan dengan perlahan dan didapati sifat-sifat mekanik keluli bergantung kepada juzuk-juzuk mikro.Kekerasan, kekuatan tegangan dan % pemanjangan adalah terus dengan kandungan karbon sehingga 0.83%.KELASIFIKASI DAN KEGUNANAN KELULI KARBON BIASAKeluli karbon biasa dibahagikan kepada 3 kumpulan:Keluli karbon rendah mengandungi kurang daripada 0.3%C.Keluli karbon sederhana mengandungi 0.3 0.6%C.Keluli karbon tinggi mengandungi 0.6 1.4%C.KELULI KARBON RENDAHKeluli ini boleh dibahagikan kepada 3 kategori umun:

Keluli lembut mati (dead mild steel)Keluli yang megandungi 0.05 0.10 karbon dan biasanya didapati dalam bentuk kepingan, jalur, rod, wayar dan tiub yang dihasilkan daripada kerja-sejuk dan kerja-panas.Keluli ini mempunyai kemuluran yang tinggi, sesuai untuk tarikan dalam (deep drawing) tetapi kekuatan adalah rendah.Kegunaan adalah membuat badan kereta-motor, peti sejuk, mesin basuh, perabut, rivet dan paku.KELULI KARBON RENDAHKeluli karbonan (carburizing steels)

Keluli yang mengandungi 0.1 0.2% karbon merupakan keluli yang menpunyai kekuatan dan kekerasan yang rendah, tetapi permukaan yang kerasPermukaan boleh merintang air dengan sidat terasnya yang liat.Kemuluran menjadinya sukar untuk dimesin dengan cepat melainkan kandungan Mns ditingkatkan dengan menambah sulful 0.2 0.3% dan Mn1%.KELULI KARBON RENDAHKeluli lembut pembinanan

Keluli yang mengandungi 0.2 0.3% karbon. Bila kandungan karbon ditingkatkan sehingga 0.3%, kekuatannya meningkat dan sesuai untuk tujuan pembinaan, tetapi kemulurannya menurun.Mempunyai kualiti fabrikasi yang sangat baik dengan itu mudah untuk dikimpal dan dikerja-sejuk atau panas.Keluli ini juga digelek panas untuk menjadikan kepingan bagi membuat dandang, kapal dan kenderaan, dalam bentuk galang, gelegar, alur dan sebagainya ianya digunakan untuk membuat jambatan dan bangunan.Biasanya digunakan setelah digelek panas.KELULI KARBON SEDERHANAKeluli biasa dikeras-kuenc dan dibajakan sepenuh supaya kekuatannya menjadi lebih baik dan mempunyai keliatan yang maksima.Digunakan membuat aci, gear dan aci engkol.Keluli ini mengandungi 0.4 0.5%C dan boleh dikeraskan dengan proses pemanasan setempat dan dikuenckan (localized heating and quenching)KELULI KARBON TINGGIKeluli karbon tinggi biasanya dikeras-kuenc dan dibajakan dengan ringan untuk mendapat kekerasan yang tinggi dan keliatan yang terhad.Digunakan untuk membuat alat pemotong yang kurang mahal dan dikenali sebagai carbon tool steel.Keluli yang mengandungi 0.6 0.8%C biasanya digunakan untuk membuat acuan, spring, kabel pengikat dan roda keretapi.Sebahagian daripada alat-alat yang dibuat daripada keluli karbon tinggi adalah:

% karbonJenis-jenis alat0.8 1.0Pahat sejuk, bilah pemotong, pengetuk dan penukul.1.0 1.2Kikir, kapak, mata gergaji dan pisau.1.2 1.4Pisau, pencukur dan mata gerudi.THE END