PENDAHULUAN

Salah satu sifat material yang penting untuk dipertimbangkan adalah

kekerasan (Callister, 2007). Kekerasan merupakan suatu ukuran ketahanan

material terhadap perlakuan tekan hingga terjadi deformasi. Deformasi yang

terjadi pada dua permukaan yang mengalami kontak dapat berupa deformasi

elastis atau plastis. Deformasi plastis dapat terjadi pada permukaan material yang

keras. Sedangkan deformasi plastis terjadi pada permukaan material yang lebih

lunak. Efek deformasi tergantung pada tingkat kekerasan material (Dahlan, 2000)

dimana pengukuran resistansi suatu material dipusatkan pada deformasi plastis,

seperti penempaan atau penggoresan (Callister, 2007).

Beberapa teknik pengukuran kekerasan yang dikenal antara lain adalah uji

kekerasan gores, uji kekerasan pantul, dan uji kekerasan indentasi. Uji kekerasan

gores bergantung pada kemampuan suatu material untuk menggores material yang

lain. Uji kekerasan pantul merupakan uji yang mengukur serapan energi impak

oleh suatu logam pada saat dijatuhi benda penekan. Uji kekerasan indentasi

merupakan uji penjejakan oleh sebuah indentor yang keras yang ditekankan pada

permukaan material logam yang akan diuji. (Dahlan, 2000).

Pada awalnya, uji kekerasan berdasarkan pada gagasan bahwa suatu

material memiliki kemampuan untuk menggores material lain yang lebih lunak.

Tingkat kekerasan diukur dengan skala Mohs, yang memiliki rentang dari 1 untuk

material terlunak hingga 10 untuk material terkeras seperti intan. Teknik untuk

menentukan kekerasan secara kuantitatif telah lama dikembangkan, dimana

indentor kecil ditekankan pada permukaan suatu material yang akan diuji, dengan

beban indensi yang terkontrol dan berdasarkan aplikasi yang dibutuhkan.

Kedalaman atau ukuran yang dihasilkan dari indensi diukur untuk memperoleh

nilai kekerasan material yang diuji. Semakin lunak suat material, maka indentasi

yang dihasilkan semakin dalam dan lebar serta indeks kekerasannya semakin

rendah. Pengukuran kekerasan cenderung bersifat relatif dan perlu perhatian yang

lebih ketika membandingkan nilai indeks yang diperoleh dari teknik yang berbeda

(Callister, 2007).

1

Uji kekerasan lebih sering dilakukan jika dibandingkan dengan uji-uji yang

lain, hal ini disebabkan beberapa faktor berikut ini (Callister, 2007):

1. Uji kekerasan merupakan uji yang sederhana dan tidak mahal.

Umumnya, tidak memerlukan persiapan sampel yang khusus dan

peralatan yang digunakan relatif tidak mahal.

2. Merupakan uji tidak merusak. Sampel yang telah diuji tidak mengalami

keretakan maupun kerusakan yang berlebihan karena indentasi kecil yang

dihasikan hanya menimbulkan sedikit cacat.

3. Sifat mekanik lain, seperti kekuatan regangan dapat diperkirakan dari

data kekerasan.

2

ISI

Berdasarkan jenis indentor dan bebannya, teknik uji kekerasan dibagi

menjadi 3 jenis, seperti dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1. Teknik uji kekerasan (Caliister, 2007)

Uji Kekerasan Rockwell

Uji ini merupakan metode paling umum yang digunakan untuk mengukur

kekerasan karena uji ini sangat sederhana dan tidak memerlukan keahlian yang

khusus. Penggunaan kombinasi skala yang berbeda dari berbagai indentor dan

beban yang berbeda yang memungkinkan dapat digunakan untuk pengujian

hampir semua logam paduan dan beberapa polimer. Indentor yang digunakan

dapat berbentuk bola atau bola baja yang dengan diameter 1

16,

18

, 14

, dan 12

inci

dan indentor intan yang runcing (berbentuk keerucut) yang digunakan untuk

material yang paling keras.

Uji kekerasan Rockwell dilakukan dengan menekankan indentor para

permukaan sampel logam dengan gaya tertentu dengan beban minor, kemudian

diberi beban mayor dan beban mayor dihilangkan. Setelah gaya tekan

dikembalikan ke beban minor, bukan diameter bekas lekukan yang dijadikan dasar

untuk nilai kekerasan, melainkan kedalaman beas lekukan (Anonim, Nd).

Penggunaan beban minor bertujuan untuk memperoleh hasil tes yang akurat.

3

Berdasarkan besarnya beban mayor dan minor, jenis uji rockwell dibagi menjadi

2, yaitu (Callister, 2007) :

1. Uji Rockwell

Beban minor untuk uji ini adalah 10 kg, sedangkan beban mayornya

adalah 60, 100, dan 150 kg. Masing-masing skala diwakili oleh sebuah

huruf alfabet. Tabel 2 berikut menunjukkan beberapa hubungan antara

indentor dengan beban.

Tabel 2. Perbandingan hubungan antara indentor dengan beban.

Skala Simbol Indentor Beban Mayor (Kg)

A Intan 60

B Bola Baja (1

16 inci) 100

C Intan 150

D Intan 100

E Bola Baja (18

inci) 100

F Bola Baja (1

16 inci) 60

G Bola Baja (1

16 inci) 150

H Bola Baja (18

inci) 60

K Bola Baja (18

inci) 150

2. Uji Superficial Rockwell

Pada uji superficial Rockwell, beban minor adalah sebesar 3 kg, sedangkan

nilai beban mayor yang memungkinkan adalah sebesar 15,30, atau 45 kg. Skala

kekerasan diidentifikasikan oleh 15, 30, atau 45 (berdasarkan beban), dan diikuti

oleh N, T, W, X, atau Y, tergantung pada indentor. Uji ini sering dilakukan pada

sampel tipis. Tabel 3 menunjukkan beberapa skala pada uji superficial.

4

Tabel 3. Daftar skala pada uji Superficial Rockwell

Simbol Skala Indentor Beban (Kg)

15N Intan 15

30N Intan 30

45N Intan 45

15TBola Baja (

116

inci)15

30TBola Baja (

116

inci)30

45TBola Baja (

116

inci)45

15WBola Baja (

18

inci)15

30WBola Baja (

18

inci)30

45WBola Baja (

18

inci)45

Pada kedua uji Rockwell ini, kedua angka indeks kekerasan dan simbol

skala harus dituliskan. Skala dinyatakan dengan simbol HR langsung diikuti

dengan identifikasi skala. Sebagai contoh, 80 HRB menunjukkan kekerasan

Rockwell 80 pada skala B, dan 60 HR30W menunjukkan kekerasan superficial 60

pada skala 30W.

Uji Kekerasan Brinell

Pada uji kekerasan Brinell, indentor berupa bola baja yang dikeraskan

ditekankan pada permukaan sampel logam secara statis (Anonim, Nd). Diameter

indentor adalam 10,00 mm dengan beban standar 500 hingga 3000 kg dengan

kenaikan sebesar 500 kg setiap 10 sampai 30 detik selama pengujian (Callister,

5

2007). Setelah gaya tekan dihilangkan dan indentor diambil, diameter bekas

lekukan paling atas diukur dan digunakan untuk menghitung kekeasan logam

yang diuji dengan persmaan sebagai berikut (Anonim, Nd):

BHN= 2 P

πD [D−√ (D2−d2 )] .......................... (1)

dimana : P : beban yang diberikan (KP atau Kgf)

D : diameter indentor yang digunakan (m)

D : diameter bekas lekukan (m)

BHN merupakan kepanjangan dari Brinell Hardness Number yang

menyatakan angka kekerasan dari uji ini. Semakin besar nilai BHN maka semakin

keras pula logam yang diuji.

Uji Kekerasan Vickers

Uji kekerasan Vickers berdasarkan pada penekanan indentor dengan gaya

tekan tertentu. Indentor yang digunakan pada uji ini berupa intan berbentuk

piramida terbalik dengan ujung yang membentuk sudut 136° dengan permukaan

sampel logam (Anonim, Nd). Beban yang digunakan pada pengujian Vickers jauh

lebih kecil dibandingkan dengan uji-uji lain, yaitu berkisar antara 1 hingga 1000

gram. Jejak yang dihasilkan dari proses indensi diamati dengan mikroskop dan

diukur. Hasil ukur kemudian digunakan untuk mencari indeks kekerasan dengan

persamaan sebagai berikut (Callister, 2007) :

HV=1,854 P/d .......................... (2)

dimana P : beban yang diberikan (Kgf)

d : diameter hasil indensi (mm)

HV merupakan indeks kekerasan yang dihasilkan dari uji kekerasan Vickers

(Callister, 2007). Nilai kekerasan ini didefinisian sebagai beban per luas jejak

indentor dan dinyatakan dalam satuan kg/mm2. Alat yang digunakan dalam

pengujian Vickers antara lain adalah Leitz Micro Hardness Tester (dapat dilihat

pada gambar di bawah).

Langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan pengujian Vickers

dengan alat di atas dapat dijelaskan sebagi berikut. Hal pertama yang harus

6

dilakukan adalah menghubungkan Power Supply dengan instrumen. Pembangkit

beban dapay dihidupkan dengan menekan tombol (14). Untuk mengatur intensitas

cahaya dilakukan dengan mengatur tombol (16). Jika lampu sudah menyala hijau

maka instrumen siap untuk dioperasikan. Level air (10) diatur dengan memutar

naik atau turun kaki-kaki instrumen hingga posisinya tepat. Setelah posisi level air

sudah tepat, beban yang diinginkan dapat ditempatkan pada tempat beban dan

sampel diletakkan pada tempat sampel.

Gambar 1. Leitz Micro Hardness Tester

Untuk melihat bekas indensi, menggunakan mikroskop yang fokusnya dapat

diatur dengan pengatur kasar (23). Spindel mikrometer (13) dapat diputar untuk

melihat area hasil indensi pada permukaan sampel. Proses pengujian dimulai

dengan mengarahkan indentor intan pada posisi yang diinginkan dengan memutar

grip (7) ke arah kiri. Indentor diturunkan dengan menekan ujung kabel (8),

indentor akan turun menuju permukaan sampel dengan indikasi lampu yang

berwarna merah menyala. Proses indensi berlangsung selam 15 detik dan ketika

indensi selesai diindikasikan dengan lampu kuning yang menyala. Indentor

dinaikkan dengan memutarr knurled (18) searah jarum jam dengan indikasi lampu

kuning padam dan lampu hijau menyala kembali. Untuk melihat hasil indensi,

lensa objektif dapat diarahkan dengan menarik grip (7) ke arah kanan. Pembacaan

diameter dapat dilakukan dengan mengenolkan skala pada lensa dengan memutar

7

skrup (3) sampai tepat berhimpit dengan angka nol. Untuk mengukur diagonal

indensi, skrup (3) digerakkan mulai dari nolhingga batas akhir indensi.

Pengukuran diameter diagonal indensi dilakukan dua kali sehingga dihasilkan d1

dan d2. Kedua nilai d ini dirata-rata sehingga menghasilkan nilai d yang

dimasukkan ke Persamaan (2) untuk memperoleh nilai kekerasan Vickers. Setelah

proses pengujian berakhir, instrumen dimatikan dengan menarik tombol (14) dan

hubungan dengan Power Supply diputuskan (Dahlan, 2000).

Berikut ini merupakan contoh hasil pengujian Vickers yang dilakukan oleh

Dahlan.

Gambar 2. Contoh grafik hasil pengujian Vickers (Dahlan, 2000)

Grafik pertama menunjukkan hubungan antara nilai kekerasan rata-rata

terhadap perubahan beban yang digunakan pada material baja. Grafik hubungan

antara nilai kekerasan rata-rata terhadap perubahan beban yang digunakan pada

material AlMg2. Sedangkan grafik ketiga menunjukkan hubungan antara nilai

kekerasan rata-rata terhadap perubahan beban yang digunakan pada material SS-

304.

8

PENUTUP

Uji kekerasan merupakan salah satu uji yang paling sering dilakukan untuk

mengetahui karakteristik mekanik dari suatu material yang berupa kekerasan

(hardness). Pengujian kekerasan di bagi menjadi 3 kelompok utama, yaitu

Rockwell, Brinell, dan Vickers. Pada pengujian Vickers, beban yang digunakan

jauh lebih kecil dibandingkan dengan dua uji lainnya. Hal ini dikarenakan uji

vickers menitikberatkan pada kekerasan mikro yang hanya dapat diamati dengan

mikroskop. Semakin beesar nilai indeks kekerasan suatu material, maka material

semakin keras pula material tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Callister,W. D. 2007. Material Science and Engineering An Introduction. New

York : John Wiley & Sons, Inc.

Dahlan, H. 2000. Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness Tester

terhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material. Jurnal URANIA. No 23-

24/Thn VI/ Juli – Oktober.

Anonim. No date. Modul Praktikum Material Teknik.

9