UJI KERAS

I. TUJUANMengetahui kekerasan material sebagai ukuran ketahanan logam terhadap

deformasi plastis setempat.

II. TEORI DASARKekerasan sendiri secara umum didefinisikan sebagai kemampuan suatu

material untuk menahan beban indentasi atau penetrasi (penekanan). Secara komersial

pengujian kekerasan lebih umum dilakukan pada logam dibandingkan pada meterial

lainnya. Ada beberapa metode untuk mengetahui kekerasan suatu material, yaitu:

a. Scratch yaitu dengan cara menggoreskan material yang akan diuji dengan

mineral yang telah diketahui kekerasannya. Metode ini digunakan secara

khusus oleh ahli mineral (mineralogist). Adapun mineral yang telah diketahui

kekerasannya digunakan sebagai standar dan dikenal sebagai Mohs’Scale.

b. Rebound/Dynamic/Shore Scleroscop yaitu dengan menjatuhkan indentor ke

atas permukaan logam dari suatu ketinggian tertentu, kerekasan dinyatakan

sebagai gaya/energi impak.

c. Indentation yaitu dengan cara memberikan gaya tekan melalui indentor pada

permukaan logam, jejak yang terbentuk selanjutnya digunakan sebagai ukuran

dalam menentukan kekerasan logam. Indentor dapat berbentuk bola atau

piramida, Gambar 1. Pengukuran kekerassan dengan metode indentasi dapat

digunakan untuk mengukur kekerasan logam makro maupun mikro, dengan

metoda Brinnel, Rockwell, Vickers ,dan Knoop.

Gambar 1. Bentuk Indentor dan jejak hasil uji keras

(www.alatuji.com)

Metode Brinnel menggunakan indentor bola baja yang dikeraskan

berdiameter 10 mm, adapun beban yang diberikan sesuai dengan jenis logamnya.

Angka kekerasan Brinnel (BHN) dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

BHN= 2 P

(π . D ) ¿¿

Keterangan:

P = Beban (N)

D = Diameter indentor (mm)

D (D1) = Diameter jejak (mm)

Gambar 2. Skema uji keras Brinnel

(www.hmwire.com)

Metode Rockwell serupa dengan metode Brinnel,angka kekerasan dinyatakan oleh

kemampuan logam menahan gaya tekan dari indentor. Pada metode Rockwell indentor

juga terbuat dari baja yang dikeraskan dengan dimensi yang lebih kecil, demikian halnya

dengan diberikan juga lebih kecil dari metode Brinnel.Metode Rockwell dapat digunakan

untuk logam yang tingkat kekerasannya berada diluar skala Brinnel. Metode ini banyak

digunakan di industri karena, cepat, dan dapat langsung dibaca angka kekerasannya.

Metode Vickers menggunakan indentor piramida intan dengan sudut puncak 136º,

dengan beban bervariasi antara 5 kg sampai 120 kg. Jejak yag terjadi berbentuk segi

empat, yang hanya dapat diamati melalui mikroskop.

Gambar 3. Indentor piramida intan dengan sudut 136o

(www.istone.ntua.gr)

Angka kekerasan Vickers (VHN) dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut [1]:

VHN=2 P sin α

2d2 g

VHN=1,854 P

d2 g

Keterangan:

P = Beban (N)

α = Sudut puncak indentor intas (136º)

d = Diagonal rata-rata jejak penekanan (mm)

g = Gravitasi (m/s2)

III. PERALATAN PERCOBAANa. Mesin uji keras QV-1000

b. Mistar sorong

c. Gerinda

d. Benda uji yang dapat terdiri dari: baja karbon, tembaga, dan aluminium, serta

komponen yang terbuat dari baja (praktikan wajib membawa sendiri).

e. Mikroskop Stereo (bila diperlukan)

f. OES (Optical Electron Spectrometer)

.

IV. PROSEDUR PERCOBAANa. Pastikan permukaan specimen dalam kondisi rata, apabila tidak ratakan dahulu

benda uji dengan ampelas/kikir dan pastikan juga tidak terjadi pemanasan

setempat.

b. Pertama, putar switch ke posisi Brinnel (HD), Rockwell atau Vikcers (VHN),

ditentukan asisten.

c. Letakan specimen pada tempatnya, atur ketinggian specimen dengan memutar

tuas sampai angka di layar menunjukan angka 0. Perhatikan agar jangan sampai

terlewat denga cara mengatur scale adjustment .

d. Atur beban sesuai dengan material yang akan diuji.

e. Tarik tuas sampai indentor menyentuh spesimen, dan biarkan selama 20 detik.

f. Catat hasil pengukuran yang terekam, dan kembalikan tuas dapa posisi semula.

g. Pindahkan spesimen ke arah mikroskop, dan amati bentuk jejak yang terjadi serta

ukur diameternya. Kemudian catat data pada lembar data yang telah disediakan.

V. TUGAS DAN PERTANYAAN1. Dari data yang diperoleh hitung angka kekerasan Birnnel/Rockwell dari logam

yang diberikan, serta perkirakan kekuatannya.

2. Apa yang dimaksud dengan kekerasan material? Jelaskan pula apa yang

membedakan macrohardness, microhardness dan nanohardness?

Jawab:

Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan beban

indentasi dan ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis.

Macrohardness adalah pengujian kekerasan dengan beban indentasi

berukuran makro. Macrohardness meninggalkan jejak yang cukup besar dan

dalam. Metode indentasi yang menggunakan macrohardness adalah Rockwell,

Brinnel, dan Vickers. Pembebanan indentasinya sebesar 50 N sampai 30000 N.

Microhardness adalah pengujian kekerasan dengan beban indentasi

berukuran mikro. Microhardness meninggalkan jejak yang sangat kecil sehingga

hanya dapat dilihat mengunakan mikroskop. Metode indentasi yang

menggunakan microhardness adalah Vickers dan Knoop.

Nanohardness adalah pengujian kekerasan dengan beban indentasi

berukuran nano. Nanohardness meninggalkan jejak yang sama sekali tidak dapat

dilihat dengan kasat mata sehingga hanya dapat dilihat dengan mikroskop

elektron. Nanohardness biasanya memiliki jejak yang sangat presisi.

3. Jelaskan mengapa pengujian kekerasan lebih sering digunakan dibanding

pengujian mekanik lainnya?

4. Metode apa yang lebih umum digunakan untuk menguji kekerasan dan jelaskan

mengapa?

Jawab:

Metode yang lebih umum digunakan dalam uji keras adalah metode

Rockwell, karena

5. Jelaskan apakah ketebalan spesimen memegang peranan dalam pengujian

kekerasan logam?

Jawab:

Ketebalan spesimen memiliki peranan dalam pengujian kekerasan logam

karena jika spesimen memiliki tebal yang tipis, beban indentasi dapat menembus

spesimen sehingga hasil yang didapat tidak akurat.

6. Jelaskan faktor apakah yang menjadi penentu dalam memilih metode pengujian

kekerasan makro ?

7. Jelaskan bagaimana cara menentukan kekerasan besi cor?

8. Kekuatan dan kekerasan logam secara definisi menyatakan bahwa kedua

parameter tersebut menyatakan ketahanan material terhadap deformasi plastis.

Dari data kekerasan yang diperoleh dapatkah dihitung kekuatannya? Apabila ya

hitung kekuatan logam tersebut.

9. Keramik dalam aplikasinya dipilih karena memiliki tingkat kekerasan yang sangat

tinggi. Jelaskan bagaimana cara menentukan kekerasan keramik?

10. Jelaskan tentang skala mohs?

Jawab:

Kekerasan

Mohs

Mineral Kekerasan

Absolut

Gambar

1 Talek 1

2 Gipsum 3

3 Kalsit 9

4 Fluorit 21

5 Apatit 48

6 Feldspar Ortoklas 72

7 Kuarsa 100

8 Topaz 200

9 Korundum 400

10 Intan 1600

11. Apa yang dimaksud dengan Non-Destructive Test? Dan metode apa saja yang

termasuk dalam Non-Destructive Test?

Jawab:

Non-Destructive Test adalah aktivitas tes atau pengujian terhadap suatu

objek (material, rangka mesin, rangka pipa, dll) untuk mengetahui lebih jelas

kondisi mesin dan untuk mengetahui isi kandungannya dan komposisi yang ada

dalam objek pengujian, apakah kondisi objek dalam keadaan rusak, retak, hancur

atau terjadi ketidak sinambungan objek atau atau hal-hal lainnya.

Metode Non-Destructive Test:

- Visual Inspection

- Liquid Penetran Test

- Magnetic Particle Inspection

- Eddy Current Test

- Ultrasonic Inspection

- Radiographic Inspection

A. RUMUS PERHITUNGAN

VHN=1,854 P

d2 g

P = Beban yang diberikan (N)

d = diagonal (mm)

g = gravitasi (m/s2)

B. CONTOH PERHITUNGAN

- Baja (percobaan ke-5)

Dik: d = 0,152 mm , P = 9,807 N , g = 9,81 m/s2

Dit: VHN ?

Jawab:

VHN =1,854 P

d2 g

VHN =1,854(9,807)(0,152 )2(9,81)

VHN = 80,22 HV

- Tembaga (percobaan ke-5)

Dik: d = 0,1155 mm , P = 9,807 N , g = 9,81 m/s2

Dit: VHN ?

Jawab:

VHN =1,854 P

d2 g

VHN =1,854 (9,807)

(0,1155)2(9,81)

VHN = 138,9 HV

- Aluminium (percobaan ke-5)

Dik: d = 0,161 mm , P = 9,807 N , g = 9,81 m/s2

Dit: VHN ?

Jawab:

VHN =1,854 P

d2 g

VHN =1,854(9,807)(0,161 )2(9,81)

VHN = 71,5 HV

C. ANALISIS

VII. SIMPULAN- Kekerasan baja memiliki nilai paling tinggi dibandingkan aluminium dan

tembaga.

-

VIII. DAFTAR PUSTAKA[1] Callister, W.D., (2001): Fundamentals of Materials Science and Engineering,

John Willey & Sons, New York.

IX. LAMPIRAN