CACAT-CACAT SOLIDIFIKASI
Sebelum membahas lebih jauh tentang cacat, maka terlebih dahulu marilah kita
coba mengenal dengan kristalisasi. Kristalisasi ialah proses pembentukan
Kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa cair ke fasa
padat. Jika ditinjau dari mekanismenya, kristalisasi terjadi melalui 2 tahap :
1. Tahapan Nucleation
(pembentukan inti)
2. Tahapan Crystal Growth
(Pertumbuhan Kristal)
Nah, bagaimana hal ini dapat terjadi? Secara sederhana dapat dijelaskan sebagai
berikut :
Dalam keadaaan cair, atom-atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu
mudah bergerak) dan mempunyai temperature yang relatip tinggi serta
atom-atomnya memiliki energi yang cukup banyak sehingga mudah bergerak dan
tidak ada pengaturan letak atom relatip terhadap atom lainnya.
Dengan semakin turunnya temperature maka energy atom akan semakin rendah dan
semakin sulit bergerak sehingga atom-atom ini mulai mencari atau mengatur
kedudukan relatip terhadap atom lainnya dan mulai membentuk lattice. Proses ini
terjadi pada temperature yang relatip lebih dingin dimana sekelompok atom
menyusun diri membentuk inti Kristal. Inti-inti ini akan menjadi pusat dari
proses kristalisasi selanjutnya.
Dengan semakin turunnya temperature maka akan semakin banyak atom-atom yang ikut
bergabung dengan inti yang sudah ada ataupun membentuk inti baru. Setiap inti
akan tumbuh dengan menarik atom-atom lainnya dari cairan ataupun dari inti yang
tidak sempat tumbuh, untuk mengisi tempat kosong pada lattice yang akan
dibentuk. Pertumbuhan ini berlangsung dari tempat yang bersuhu dingin ke tempat
yang bersuhu panas. Pertumbuhan ini tidak bergerak lurus saja tetapi mulai
membentuk cabang-cabang dan ranting-ranting. Struktur ini disebut dengan
struktur dendritik. Dendrit ini akan terus tumbuh ke segala arah sehingga
cabang-cabang (ranting-ranting) dendrit ini hampir bersentuhan satu dengan
lainnya sehingga sisa cairang yang terakhir akan membeku disela-sela dendrit
ini.
Pertemuan antara satu dendrit kristal dengan lainnya dinamakan grain boundary
(butir-butir kristal) yang merupakan bidang yang membatasi antara 2 kristal.
Pada grain boundary
ini akan terkandun unsur-unsur ikutan (impurity)
yang lebih banyak dan pada grain
boundary ini juga terdapat ketidakteraturan susunan atom (mismatch).
Cacat-cacat Kristal (Imperfection)
Cacat dapat terjadi karena adanya solidifikasi (pendinginan) ataupun akibat
dari luar. Cacat tersebut dapat berupa :
Cacat titik (point defect)
Dapat berupa :
a. Cacat kekosongan (Vacancy)
yang terjadi karena tidak terisinya suatu posisi atom pada lattice.
b. Interstitial (“salah tempat”, posisi yang seharusnya kosong justru ditempati
atom)
c. Substitusional (adanya atom “asing” yang menggantikan tempat yang seharusnya
diisi oleh atom)
Cacat garis (line defect)
Yakni Cacat yang menimbulkan distorsi pada lattice yang berpusat pada suatu
garis. Sering pula disebut dengan dislokasi. Secara umum ada 2 jenis dislokasi,
yakni : edge dislocation dan screw dislocation.
Cacat bidang (interfacial
defect)
Ialah batasan antara 2 buah dimensi dan umumnya memisahkan daerah dari material
yang mempunyai struktur kristal berbeda dan atau arah kristalnya berbeda,
misalnya : Batas Butir (karena bagian batas butir inilah yang membeku paling
akhir dan mempunyai orientasi serta arah atom yang tidak sama. Semakin banyak
batas butir maka akan semakin besar peluang menghentikan dislokasi. Kemudian
contoh yang berikutnya adalah Twin
(Batas butir tapi special, maksudnya : antara butiran satu dengan butiran
lainnya merupakan cerminan).
Cacat Ruang (Bulk defect)
Perubahan bentuk secara permanen disebut dengan Deformasi Plastis,
deformasi plastis terjadi dengan mekanisme :
a. Slip, yaitu :
Perubahan dari metallic
material oleh pergerakan dari luar sepanjang Kristal. Bidang slip
dan arah slip terjadi pada bidang grafik dan arah atom yang paling padat karena
dia butuh energi yang paling ringan atau kecil.
b. Twinning terjadi bila satu
bagian dari butir berubah orientasinya sedemikian rupa sehingga susunan atom di
bagian tersebut akan membentuk simetri dengan bagian kristal yang lain yang
tidak mengalami twinning.