Difusi

Difusi  karbon  terjadi  karena  atom  bergerak   ke   dalam material  secara  penyisipan  (interstisi)  di  batas  butir.  Laju  difusi tergantung  pada  jenis  atom  yang  berdifusi,  jenis  atom  tempat difusi  berlangsung  dan  ditentukan  oleh  koefisien  difusi.  Dan koefisien  difusi  tergantung  pada  temperatur,  makin  tinggi temperatur  makin  besar  pula  difusi  yang  berlangsung.

Jarak  tempuh  difusi  akan  tergantung  pada  lamanya waktu  yang  tersedia  untuk  berlangsungnya  difusi.  Pada  daerah suhu  austenit  atom – atom  besi  menyusun  diri  menjadi  bentuk kristal  FCC.  Dan  struktur  kristal  FCC  ini  mempunyai  bentuk kristal  FCC.  Dan  struktur  kristal  FCC  ini  mempunyai kemampuan  melarutkan  karbon  yang  lebih  besar  daripada  logam dengan  struktur  kristal  BCC  karena  kecuali  struktur  kristal  FCC mempunyai  kerapatan  atom  lebih  besar  daripada  BCC,  juga karena  pengaruh  temperatur.  Bila  suhu  atau  temperatur  naik, atom – atom  bergerak  dengan  energi  yang  lebih  besar  sehingga  atom  mampu  untuk  pindah  dari   tempatnya.

Jadi  bila  karbon  ditambahkan  kedalam  besi,  karena atom  karbon  sangat  kecil  dibandingkan  atom  besi,  maka  atom – atom  karbon  akan  terdistribusi  pada  ruangan  disela – sela  antara atom – atom  besi  atau  disebut  larutan  padat  interstisi.

Kelarutan  karbon  pada  proses  case  hardening  yaitu pada  temperatur  pemanasan  825 ⁰C – 925 ⁰C  akan  mencapai maksimum  ditujukan  oleh  garis  A_cm.  Bila  kadar  karbon  yang dilarutkan  melebihi  batasan  maksimum,  maka  akan  terbentuk  fasa  lain  yaitu  austenit  +  sementit  (Fe₃C).

Untuk  mengetahui  kadar  karbon  dari  hasil  difusi  pada kedalaman  x  dapat  diketahui  dengan  menggunakan  rumus :

dimana      Cx       =  kadar  karbon  material  pada  kedalaman  x

                  C₀        =  kadar  karbon  spesimen

                  C₁        =  kadar  karbon  permukaan  spesimen

                  x          =  kedalaman  diffusi  karbon  (cm)

                  D         =  koefisien  diffusi  karbon  (cm²/s)

                  t           = waktu (holding time) (s)

                  erf        = fungsi error (error function) (tabel)

harga  koefisien  diffusi  dicari  dengan  cara :

Dimana      :           D₀        =   faktor  frekuensi  (cm²/s)  (tabel)

                              Q         =  energi  aktivasi  (cal/mol/K)  (tabel)

                              T          =  temperatur  pemanasan  (⁰K)

                              R         =  konstanta  gas  (1,987 cal/ mol)