Uji Kekerasan Pengujian Bahan

Oleh: Riski Elpari Siregar. Ir.MT.

Pengujian Kekerasan

Hardness Testing


Definisi

Uji Kekerasan adalah:

Pengujian dari sifat mekanis suatu

bahan/material terhadap

pembebanan yang dilakukan oleh

indentor atau alat uji lainnya yang

menyebabkan material mengalami

deformasi plastis.


Maksud & Tujuan Pengujian

Maksud dan tujuan dari pengujian

ini adalah:

Untuk mengetahui kekerasan

benda/material yang

direpresentasikan dengan angka-

angka tertentu.


Jenis-jenis

Ada 4 jenis Sistem Pengujian yang Akan Dibicarakan:


Sistem Goresan Sistem Goresan adalah:

Pengidentifikasian nilai kekerasan suatu

material berdasarkan skala MOHS

(tingkatan kekerasan mineral).

Skala MOHS

-Dikembangkan oleh Fredriech Mohs

(Jerman) pada 1822

-Dipergunakan untuk mengukur

kekerasan mineral,

-Untuk yang paling tinggi nilai MOHS-nya

(berarti paling keras) adalah Intan dan

yang paling rendah adalah Talc


Skala Kekerasan MOHS

Kekerasa

n

Nama Mineral Unsur/Senyawa Kimia Alat Penguji

1 Talc (Talk) Hydrat Magnesium

Silikat

2 Gypsum (Gipsum) Hydrat Kalsium Fosfat Tergores kuku

manusia

3 Calcite (Kalsit) Kalsium Karbonat Tergores koin

perunggu

4 Fluorspar (Fluorit) Kalsium Flour Tergores paku besi

5 Apatite (Apatit) Kalsium Fosfat Tergores kaca

6 Feldspar/Ortoklas Alkali Silikat Tergores pisau lipat

7 Quartz (Kuarsa) Silika Tergores pisau baja

8 Topaz Alumina Silikat Tergores amplas

9 Corondum Alumina

10 Diamond (Intan) Karbon


Prinsip pengujian: menggoreskan mineral

yang telah diketahui nilai MOHS-nya dengan

yang belum.

Alat pengujian yang telah dikembangkan oleh

Prof. L. C. Graton dari Harvard, terdiri dari

Mikroskop, stage, pemberi beban hingga 3

gram, dan mata intan.

Operasi alat ini, ialah benda uji digores

dengan menggunakan mata intan, kemudian

goresan itu dibandingkan melalui mikroskop

dengan standar goresan sebelumnya.

Sistem Goresan


Sistem Jejak

Prinsip: membebankan benda uji dengan

suatu indentor, dan hasil uji tersebut

dapat terlihat atau diperhitungkan lagi

untuk selanjutnya diidentifikasikan

sebagai nilai kekerasan.

Tipe-tipe pengujian:

-Brinnel

-Vickers

-Rockwell


Brinnel Adalah salah satu tipe pengujian

yang menggunakan bola dengan

diameter 2,5 10 mm sebagai

indentor

Prinsip Kerja: Bola dengan diameter yang telah ditentukan

sesuai ketebalan menumbuk benda uji. Bola

tersebut memiliki beban tumbuk 500 kg, 1500

kg, dan 3000 kg. Beban 3000 kg dan 1500 kg

digunakan untuk pengujian logam-logam

industri khususnya logam keras, dan 500 kg

untuk logam lunak.


Hasil pengujian dapat diubah ke

dalam nilai kekerasan Brinnel

menggunakan rumus:

HBN = 2P .

(D)(D (D - d)

Dimana:

P = Beban yang diberikan

(massa bola, kg)

D = diameter bola (mm)

d = diameter jejak (mm)

Brinnel


Ketebalan

benda uji (mm)

Diameter

bola

P untuk

Steel-

unhardened

P untuk

Perunggu,

tembaga,

Alumunium

P untuk tsoft

copper

> 6 10 3000 1000 500

> 3 5 750 250 -

> 1,2 2,5 182,5 - -

Tabel pembebanan dan diameter bola terhadap ketebalan

Brinnel


Material untuk penjejak tidak boleh sama

dengan material benda uji, karena akan

mempengaruhi pengukuran.

Untuk tingkat kekerasan tinggi (material dengan

nilai Brinnel 500), cold-worked steel cocok

digunakan, atau biasa disebut dengan Hultgren

Ball

Untuk nilai kekerasan 500-630, dapat

digunakan bola karbida.

Standar ASTM E 10 menyebutkan bahwa deviasi

pada bola diameter 10 mm tidak boleh melebihi

0,005 mm

Bola Penjejak

Brinnel


Gambar Bola Penjejak

Brinell

Brinnel


Pengukuran Jejak:

Diameter dari penjejakan selanjutnya diukur

menggunakan mikroskop, dan toleransi dari

pembacaan adalah 0,01 mm.

Letak penjejakan

Penjejakan sebaiknya ditempatkan di tengah-

tengah benda uji untuk mendapatkan hasil yang

akurat.

Dan untuk penjejakan yang dilakukan pada benda

uji yang sama, jaraknya adalah 3 kali diameter

jejak yang pertama, diukur dari pusat.

Brinnel


Kerugian Brinnel:

Seiring dengan bertambah kerasnya benda uji,

bola penjejak mengalami deformasi dan

cenderung berubah dimensinya,

mengakibatkan jejak yang dihasilkan tidak

sempurna. Dan akhirnya nilai kekerasan yang

dibaca tidak akurat.

Deformasi ini disebabkan adanya pembebanan

yang berulang-ulang pada indentor ketika

pengujian, sementara bola indentor memiliki

tingkat modulus elastis tertentu.

Brinnel


Kekhususan Pengujian:

Penjejakan Brinell: Paling cocok untuk besi cor (cast iron)

Cocok untuk baja non-case hardening dan logam non ferrous

Brinnel


Rockwell

Pengujian Rockwell ditemukan pada tahun

1916 oleh Stanley P. Rockwell, seorang ahli

metalurgi dari Inggris.

Prinsip Pengujian:

Pengujian Rockwell terdiri atas pengukuran

perbedaan kedalaman yang diakibatkan oleh

pembebanan besar (major loading) terhadap

kedalaman yang disebabkan oleh pembebanan

kecil (Minor Loading)


Brale Sphero-Conical Diamond Penetrator

Kedalaman akibat minor load

Kedalaman akibat Major load

Benda Uji

Pertambahan Kedalaman

Skema Pengujian Rockwell

Rockwell


Rockwell

F0 = Pemberian beban awal (minor)

F1 = Penambahan beban akhir (major)


Rumus Tingkat Kekerasan Rockwell

HR = E - e

HR = Tingkat kekerasan Rockwell

E = Konstanta bahan indenter

e = Selisih kedalaman penetrasi antara F1 dan F0

Rockwell


Pembebanan Minor adalah selalu 10 kg, sedang

untuk pembebanan Major dapat 60, 100 atau 150

kg.

Angka kekerasan Rockwell tidak terdiri atas

angka saja, melainkan huruf yang

melambangkan tipe penetrator dan beban major

yang dipakai.

Contoh penulisannya:

60 HRB, 15T-22

Prosedur untuk pengujian Rockwell terbagi tiga:

Rockwell A

Rockwell B

Rockwell C

Rockwell


Rockwell A

Digunakan untuk menguji benda uji dari baja

dengan ketebalan 0,4 0,6 mm atau benda

berlubang dengan ketebalan dinding 0,4 0, 8 mm.

Beban yang diberikan 60 Kg.

Menggunakan Penetrator kerucut intan

Angka dapat langsung terbaca pada alat

Rockwell


Rockwell B

Sesuai untuk unhardenened steel dan semua

logam non ferrous.

Beban yang diberikan adalah 100 kg

Penjejaknya ialah bola dengan diameter 1/16 inchi

Angka kekerasan dapat dibaca langsung pada alat

Rockwell


Rockwell C

Digunakan untuk Hardened Steel dan logam

dengan ketebalan 0,6 0,8 mm

Pembebanan (Major Load) adalah 150 kg

Indentor adalah kerucut intan dengan sudut 1200

Angka kekerasan juga dapat langsung dibaca pada

alat

Rockwell


Hal-hal yang harus diperhatikan:

Permukaan harus rata, bersih, dan kering, serta

bebas dari karat.

Pembebanan harus tegak lurus, tidak terjadi

pelenturan, terutama untuk benda berongga.

Ketebalan Plat, setelah diuji bagian belakang

tidak menggelembung.

Pembebanan/pengujian jangan di pinggir benda

uji.

Makin halus benda uji, makin akurat hasil

pengukuran yang akan didapat.

Rockwell


Kekhususan Pengujian

Penjejakan Rockwell: Untuk material yang dikeraskan

Untuk baja yang di-heat treatment

Rockwell


Vickers

Sesuai dengan standar ASTM E-92,

dimana tes ini menggunakan

indenter berupa diamond berbentuk

piramid dengan sudut 136o dengan

beban

1-100 kgf.

Beban diberikan selama 10 sampai

15 sekon.


Vickers


Vickers

F = Beban dalam kgf

d = Rata-rata dua diagonal, d1 dan d2 mm

HV = Kekerasan Vickers


Vickers


Vickers

Keuntungan:

Penggunaan indenter yang sama untuk tiap jenis permukaan dan material

Pembacaan dapat dilakukan secara akurat

Baik untuk semua materi

Kerugian:

Alat yang digunakan lebih mahal daripada alat-alat yang digunakan untuk pengujian yang lain


Kekhususan Pengujian:

Penjejakan Vickers:

Rentang kekerasan sangat luas, cocok untuk logam lunak hingga logam keras

Termasuk dalam penjejak mikro hardness dan baik untuk pengujian logam tipis

Vickers


Microhardness

Disebut Mikrohardness karena digunakan

untuk pembebanan hanya sampai 1000 gram.

Indentor yang digunakan dapat berupa Piramida

knoop atau Intan bersudut 1360

Permukaan benda uji harus rata dan bebas dari goresan

Untuk pembebanan di bawah 100 gram,

penyelesaian Metalografik diperlukan

Dipergunakan untuk pengujian komponen-

komponen, kawat berdiameter kecil, pahat,

dan alat kedokteran gigi.


Metode yang banyak digunakan dalam mengukur mikrohardness adalah tes Knoop dan Vickers

Permukaan benda uji umumnya membutuhkan penyelesaian Metallographic, semakin kecil beban yang digunakan, semakin tinggi tingkat penyelesaian permukaan.

Precision microscopes digunakan untuk mengukur lekukan benda uji, dengan tingkat keakuratan 0.5 Micrometers.

Microhardness


Beban yang diberikan kurang dari 1Kg.

Pengukuran jejak dengan pembesaran mikroskop 200x, 500x atau 5000x.

Vickers


Knoop

Penjejak adalah Intan

Angka kekerasan didapat

dari perbandingan antara

bebean dengan luas

penjejakan

Material keras dan rapuh,

keduanya dapat diuji dengan

((Knoop


Knoop Hardness Indenter

Indentation

Knoop


The Knoop hardness number KHN adalah rasio dari beban yang diberikan oleh alat uji. P (kgf) ; A (mm2)

KHN = F/A = P/CL2 Dimana: F = Beban yang diberikan dalam kgf

A = Daerah hasil uji dalam mm2 L = Diagonal terpanjang dari hasil uji dalam mm C = 0.07028 = Konstanta dari Alat uji.

Knoop


Kekhususan Penjejakan:

Penjejakan Knoop:

Khusus untuk mikro hardness dan pengujian benda-benda yang kecil (komponen jam tangan, logam tipis, dan sebagainya)

Untuk phasa atau struktur pada matriks logam

Knoop


Spesial Test

Disebut spesial karena metode dan penggunaaannya

berbeda dengan yang sebelumnya dibahas.

Terdiri atas:

1. Scleroscope Shore

2. Durometer


Scleroscope Shore

Adalah pengujian dengan cara

memantulkan benda (yaitu berupa

palu bermata intan atau bola baja)

Energi pantulan tersebut yang

selanjutnya diidentifikasikan sebagai

nilai kekerasan


Digunakan untuk pengukuran kekerasan Karet dan material yang seperti karet

Model yang terkenal adalah Model A dan Model B Beban pada model A adalah 56,1 821,1 gf Beban pada model B adalah 56,1 438,6 gf Penjejak berbentuk kerucut atau bola Hasil pengukuran efektif adalah ketika pengukuran

dilakukan tegak lurus, dan titik berat sejajar

dengan sumbu jejak

Durometer


Durometer

Durometer Digital Durometer Analog

Cara Kerja Durometer


Terima Kasih

Uji Kekerasan Pengujian Bahan

Documents

Transcript of Uji Kekerasan Pengujian Bahan