UJI KEKERASAN

(HARDNESS TEST)

1.1 Tujuan Instruksional Umum

Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test) terhadap suatu material

dengan metode. Di samping itu untuk mengetahui sifat mekanik pada bahan seperti kekuatan

material untuk tahan terhadap indentasi,penetrasi.

1.2 Dasar Teori

Kekerasan (hardness) suatu bahan boleh jadi merupakan sifat mekanik yang paling penting,

karena pengujian sifat ini dapat digunakan untuk menguji homogenitas suatu material, selain

itu dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lainnya. Beberapa sifat bahan

yang berhubungan dengan kekerasan

Hardness  Strength BrittlenessDuctility

Istilah kekerasan (hardness) sebenarnya sangat sulit untuk didefinisikan secara tepat, karena setiap bidang ilmu memberikan definisinya sendiri-sendiri. Meskipun demikian dalam tinjauan teknik (engineering) yang menyangkut logam, satu definisi menyatakan bahwa kekerasan adalah kemampuan suatu bahan untuk tahan terhadap indentasi / penetrasi atau abrasi. Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk menguji kekerasan logam,

yaitu :

1)      Metode Pengujian Kekerasan Brinell

2)      Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3)      Metode Pengujian Kekerasan Rockwell

4)      Metode Pengujian Kekerasan Rockwell Superficial

5)      Metode Pengujian Kekerasan Knoop

Dari kesembilan metode tersebut hanya tiga saja yang akan dibahas, yaitu Brinell,

Rockwell, dan Vickers.

1.      Metode Pengujian Kekerasan Brinell

Brinell merupakan metode pengujian kekerasan menggunakan bola baja sebagai indentor

dengan diameter 1.2.5,5.7,5.10 mm sebagai .penujian ini biasanya di gunakan untuk raw

material dan tidak boleh digunakan pada material yang dikeraskan. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Brinell adalah sebagai berikut :

a.       Spesimen harus memenuhi persyaratan :

-             rata dan halus

-             ketebalan minimal 6 mm

-             dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horisontal

b.      Indentor yang digunakan adalah bola baja yang telah dikeraskan, namun untuk bahan yang

sangat keras (sampai 650 BHN) digunakan bola dari karbida tungsten. Jarak antara titik

pengujian minimal dua kali diameter tapak indentasi.

c.       Pemakaian beban (P) dan diameter indentor (D) harus memenuhi syarat perbandingan P/D 2 =

30 untuk baja, 10 untuk tembaga dan paduannya serta 5 untuk alumunium dan paduannya.

d.      Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekankan indentor pada

permukaan spesimen selama 10 – 15 detik (gambar 6.2.a-c).

a. Sebelum indentasi c. Setelah indentasi

d. Pengukurandiameter pada layar

b. Saat indentasi  

Gambar 6.2. Metode Pengujian Kekerasan Brinell

e.       Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan BHN (Brinell Hardness Number)

yang dihitung berdasarkan diameter indentasi dengan persamaan sebagai berikut :

BHN = 2P/[(pD){D – (D2 – d2)1/2}]………………………………(6.1)

Dimana P = Gaya tekan (kg)

D = Diameter bola indentor (mm)

d = Diameter indentasi ( [d1+d2]/2 ) dalam mm

f.       Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut : 150 BH 2,5/150 – 10

Dimana : 150 = Nilai kekerasan

BH = Metode pengujian Brinell

2,5 = Diameter indentor

150 = Gaya pembebanan (N)

10 = Waktu pembebanan (detik)

g.      Karena pengukuran dilakukan secara manual, maka memberi peluang untuk terjadinya

kesalahan ukur. Kesalahan itu dimungkinkan terutama pada saat pemokusan obyek pada

layar, peletakan alat ukur pada obyek dan pembacaan pengukurannya. Sehingga diperlukan

ketelitian dalam mengukur hasil indentasi.

2.      Metode Pengujian Rockwell

Berbeda dengan metode Brinell yang masih menggunakan pengukuran manual, dengan

metode Rockwell nilai kekerasan langsung dapat dibaca pada skala yang terdapat pada mesin.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Rockwell adalah

sebagai berikut :

a.       Spesimen harus memenuhi persyaratan :

-        Rata dan halus

-        Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horisontal

b.      Metode Rockwell mempunyai beberapa skala pengukuran, dimana pemakaiannya tergantung

pada kombinasi jenis indentor dan beban utama yang digunakan. Ada tiga jenis indentor

dengan tiga jenis beban utama, sehingga terdapat sembilan kombinasi sebagaimana

ditunjukan pada gambar 6.3. sedangkan jenis skala dan kombinasi jenis indentor dengan

beban utama ditunjukkan pada tabel 6.1

Gambar 6.3. Jenis indentor dan jenis beban utama serta kombinasinya pada metode pengujian

kekerasan Rockwell

 Tabel 6.1. Jenis-jenis skala pada pengujian kekerasan Rockwell

  Pada

pelaksanaan metode ini, mula-mula spesimen diberi indentasi awal dengan beban minor 10

kg, setelah itu baru diberi beban utama (60 kg, 100 kg atau 150 kg) selama 10 – 15 detik.

d.     Setelah spesimen dibebaskan dari kedua beban tersebut maka jarum skala akan menunjuk

beberapa nilai kekerasan dari spesimen tersebut.

e.      Penulisan nilai seperti contoh berikut : 73 Rc, dimana 73 nilai kekerasannya, sedangkan Rc

adalah skala yang digunakan.

Skala Rockwell Indentor Beban (kg) Satuan

C Kerucut intan (DP) 150 RC

D Kerucut intan (DP) 100 RD

A Kerucut intan (DP) 60 RA

G Bola 1/16” 150 RG

B Bola 1/16” 100 RB

F Bola 1/16” 60 RF

K Bola 1/8” 150 RK

E Bola 1/8” 100 RE

H Bola 1/8” 60 RH

Gambar 6.4. Metode pengujian Rockwell skala C

f.      Selain tergantung kombinasi jenis indentor dan jenis beban, maka pemakaian skala dalam

Rockwell juga tergantung pada jenis material yang akan diuji. Sebagai contoh, Rockwell B

untuk logam secara umum, Rockwell C untuk logam yang keras, Rockwell A untuk logam

yang sangat keras. Kesalahan pemakaian kombinasi indentor dan beban dengan material yang

diuji akan menyebabkan tidak akuratnya hasil pengujian.

3.      Metode pengujian kekerasan vickers

Pada dasarnya metode pengujian vickers hampir sama dengan brinell, hanya indentornya saja

yang berbeda. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan

vickers adalah sebagai berikut :

a.        Spesimen harus memenuhi persyaratan:

· Rata dan halus (sangat sensitif terhadap kekasaran permukaan)

· Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horizontal.

b.       

Indentor yang digunakan adalah intan yang berbentuk piramida beralas bujur sangkar dengan

sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan 1360.

Gambar 6.5 Metode pengujian kekerasan vickers

c.          Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang tipis harus digunakan

beban yang ringan sehingga tidak terjadi anvile effect.

d.         Pada pelaksanaanya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekankan indentor pada

permukaan spesimen selama 10-30 detik.

e.          Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH (Vickers Diamond Pyramidal

Hardness) yang dihitung berdasarkan diagonal indentasi dengan persamaan sebagai berikut :

DPH = [ 2PSin(a/2) ] /d2 ………………………………………………. (6.2)

Untuk a=1360

DPH=1,854 . P / d2 ……………………………………………………..(6.3)

Dimana P = Gaya tekan (kg)

D = Diagonal indentasi (mm)

= (d1+d2) / 2

f.         Penulisan nilai seperti contoh berikut : 150 DPH,150/10

Dimana : 150 = Nilai kekerasan

DPH = Metode pengujian Vickers

150 = Gaya pembebanan (N)

10 = Waktu pembebanan (Detik)

g.         Sama dengan metode Brinell, karena pengukuran dilakukan secara manual, maka memberi

peluang untuk terjadinya kesalahan ukur. Kesalahan itu dimungkinkan terutama pada saat

pemfokusan obyek pada layar, peletakan alat ukur pada obyek dan pembacaan

pengukurannya.

1.3 bahan

1.         Spesimen kekerasan

2.         Kertas gosok dengan grid 60,120,240,400 dan 600

3.         Tisu

1.4 Peralatan

           Mesin Uji Kekerasan ·

           Satu set indentor uji kekerasan

·           Hand grinding

·           Stopwatch

·           Obeng minus

1.5 Gambar Kerja

a. Spesimen setelah grinding b. Diberi garis pengarah c.Tapak Indentasi

Gambar 6.6 Spesimen untuk pengujian kekerasan

1.6 Langkah Kerja

1.    Meratakan dan menghaluskan spesimen

  Ambil kertas gosok paling kasar (grid 60) yang telah digunting sesuai bentuk piringan hand

grinder dan pasang pada hand grinder.

  Nyalakan motor hand grinder, buka katup sehingga air mengalir dikertas gosok yang berputar.

  Ambil spesimen, telungkupkan dengan sedikit tekanan diatas kertas gosok tersebut dan tahan

± 2 menit.

  Angkat spesimen dan amati permukaan yang digosok. Bila masih ada goresan yang tidak

searah dengan orientasi gosokan, gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.

  Bila goresan sudah searah, matikan motor dan aliran air, kemudian ganti kertas gosok dengan

grid yang lebih halus (120, 240, 400, dan 600) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya.

  Bila proses grinding telah selesai, matikan motor dan aliran air hand grinder serta cuci

spesimen dengan air dan keringkan dengan tisu.

2.    Ambil pensil dan penggaris, buatlah tiga buah garis pada spesimen seperti gambar 6.6.b

3.    Pengujian kekerasan dengan metode Brinell

  Atur handle pada posisi Brinell.

  Ambil indentor untuk Brinell (gunakan indentor bola baja berdiameter 2,5 mm yang diketahui

dari hasil pengukuran menggunakan jangka sorong).

  Pasang indentor pada holder dengan obeng.

  Tekan pen beban yang diketahui dari P/D² = 5 (alumunium)

Dan catat besar beban pada lembar kerja.

  Letakkan spesimen pada anvil dan atur tepat titik penetrasi.

  Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk penetrasi.

  Putar handwheel dengan tangan kiri sehingga permukaan spesimen tepat menyentuh ujung

indentor.

  Ambil stopwatch dengan tangan kiri dan nyalakan ketika tangan kanan melepaskan handle

beban.

  Setelah 15 detik, tarik handle dan kunci pada tempatnya.

  Nyalakan lampu dan atur posisi spesimen serta fokus lensa sehingga bekas indentasi tampak

pada layar.

  Ukur diameter indentasi pada posisi datar dan tegak (gambar 6.2.d) serta hitung rata-ratanya.

Catat pada lembar kerja.

  Ulangi lagi untuk titik kedua dan ketiga.

  Bila sudah selesai lepas kembali indentor dan letakkan pada tempatnya.

4.    Pengujian kekerasan dengan metode Vickers.

Atur handle pada posisi Vickers.

Ambil indentor untuk Vickers (intan yang berbentuk piramida).

Pasang indentor pada tempatnya dengan obeng.

Tekan pen beban (20 kg) karena material yang digunakan untuk pengujian merupakan material

yang lunak. Dan catat besarnya beban pada lembar kerja.

Letakkan spesimen pada anvil dan atur tepat titik penetrasi.

Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk penetrasi.

Putar handwheel dengan tangan kiri sehingga permukaan spesimen tepat menyentuh ujung

indentor.

Ambil stopwatch dengan tangan kiri dan nyalakan ketika tangan kanan melepaskan handle

beban.

Setelah 15 detik, tarik handle dan kunci pada tempatnya.

Nyalakan lampu dan atur posisi spesimen serta fokus lensa sehingga bekas indentasi tampak

pada layar.

Ukur diameter indentasi pada posisi datar dan tegak (gambar 6.2.d) serta hitung rata-ratanya.

Catat pada lembar kerja.

Ulangi lagi untuk titik kedua dan ketiga.

5.    Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell B

  Atur handle pada posisi Rockwell.

  Ambil indentor untuk Rockwell B dan pasang inventor pada tempatnya dengan obeng.

  Tekan pen beban sesuai Rockwell B, catat pada lembar kerja.

  Letakkan spesimen pada anvil dan atur tepat pada titik penetrasi.

  Putar handwheel sehingga permukaan spesimen menyentuh ujung indentor dan lanjutkan putar

handwheel untuk pembebanan minor hingga jarum kecil menunjuk angka 3.рр

  Atur skala utama hingga jarum petunjuk tepat pada angka nol.

  Ambil stopwatch dengan tangan kiri dan nyalakan ketika tangan kanan melepaskan handle

beban.

  Setelah 15 detik, tarik handle dan kunci pada tempatnya.

  Catat pada lembar kerja nilai kekerasan yang ditunjukkan jarum.

  Ulangi lagi untuk titik kedua dan ketiga.

  Bila sudah selesai lepas kembali indentor dan letakkan pada tempatnya.

.

8.10 Kesimpulan

Dari analisa dan perbandingan hasil pengujian di atas dapat disimpulkan bahwa Metode

Vickers adalah metode yang ketelitiannya lebih akurat dibandingkan dengan metode

yang lain. Karena dari data konversi, metode Vikers mempunyai selisih skala yang lebih kecil

dibandingkan dengan metode Rockwell.

DAFTAR PUSTAKA

1.      Budi Prasojo. 2003, Jobsheet Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal,

PPNS.

2.      Daniel, A. Brandt. 1985, Metallurgy Fundamental. The Goodheart –Willcox. .

Inc,USA

3.      Dosen Metallurgi. 1986, Petunjuk Praktikum Logam, Jurusan Teknik Mesin FTI, ITS.

4.      M.M. Munir. 2000, Modul Praktek Uji Bahan. Vol 1. Jurusan Teknik Bangunan Kapal.

PPNS.

5.      Wachid, Suherman Ir .1987, Diktat pengetahuan Bahan. Jurusan Teknik Mesin FTI. ITS.