Pengujian Kekerasan Bahan Dengan Metode [PDF]

Citation preview

Pengujian Kekerasan Bahan dengan Metode Rockwell Juli 05, 2017



Pengujian Kekerasan Bahan dengan Metode Rockwell Pengujian kekerasan Rockwell merupakan salah satu pengujian kekerasan bahan yang banyak digunakan, hal ini dikarenakan pengujian kekerasan Rockwell yang : sederhana, cepat, tidak memerlukan mikroskop untuk mengukur jejak, dan relatif tidak merusak. Pengujian kekerasan Rockwell dilaksanakan dengan cara menekan permukaan spesimen (benda uji) dengan suatu indentor. Penekanan indentor ke dalam benda uji dilakukan dengan menerapkan beban pendahuluan (beban minor), kemudian ditambah dengan beban utama (beban mayor), lalu beban utama dilepaskan sedangkan beban minor masih dipertahankan.



                                    Gbr 1. Proses pengujian kekerasan Rockwell Besarnya beban minor ini adalah 10 kgf sedangkan besarnya beban utama biasanya adalah 50 kgf, 90 kgf, atau 140 kgf. Penerapan beban minor pada hakekatnya dimaksudkan untuk membantu mendudukan indentor di dalam benda uji (spesimen) dan menghilangkan pengaruh dari penyimpangan permukaan sehingga menciptakan permukaan spesimen yang siap untuk menerima beban utama. Dengan demikian permukaan benda uji tidak perlu dibuat dengan sehalus dan selicin mungkin.



                                          Gbr 2. Mesin Rockwell manual



Indentor     Ada dua jenis indentor yang digunakan pada pengujian kekerasan Rockwell, yaitu intan berbentuk kerucut yang memiliki sudut puncak 120° di mana bagian ujungnya sedikit dibulatkan dengan jari-jari 0,2 mm dan indentor bola yang terbuat dari baja yang dikeraskan atau dari tungsten karbida yang memiliki diameter 1/16", 1/8", 1/4", dan diameter 1/2". Indentor kerucut intan sering disebut juga sebagai 'Brale'.



                                     Gbr 3. Indentor intan dan indentor bola Indentor kerucut intan pada umumnya digunakan untuk menguji material-material yang keras. Sementara indentor bola baja sering digunakan untuk menguji kekerasan material-material yang lebih lunak.



Skala kekerasan Rockwell    Pada pengujian kekerasan material dengan metode Rockwell dikenal ada beberapa skala, misalnya skala B yang biasanya diaplikasikan pada material yang lunak, seperti paduan-paduan tembaga, paduan aluminium dan baja lunak, dengan menggunakan indentor bola baja berdiameter 1/16" dan beban total sebesar 100 kgf. Sedangkan skala C diaplikasikan untuk material-material yang lebih keras, seperti besi tuang, dan banyak paduan-paduan baja yang memakai kerucut intan sebagai indentornya dengan beban total sampai 150 kgf. Selain skala B dan skala C yang sering disebut sebagai skala umum, ada beberapa skala lainnya seperti skala A, D, E, F, G dan lain-lain. Tabel di bawah ini memperlihatkan berbagai skala pada pengujian kekerasan Rockwell.               Tabel 1. Skala pada pengujian kekerasan Rockwell



    Tabel 2. Aplikasi khas skala kekerasan Rockwell



                        Tabel 3. Rentang skala kekerasan Rockwell yang dianjurkan



Berbeda dengan pengujian kekerasan Brinell dan Vickers yang mengukur luas dari jejak, pada pengujian kekerasan Rockwell yang diukur adalah kedalaman jejak hasil penetrasi indentor. Dalam hal ini, seberapa jauh indentor bergerak turun secara vertikal ketika melakukan penetrasi. Skala pada jam ukur (dial gage) mesin Rockwell terdiri dari 100 pembagian, masing-masing pembagian sama dengan kedalaman penetrasi sejauh 0,002 mm. Pada pengujian kekerasan bahan dengan metode Rockwell, kedalaman penetrasi permanen yang dihasilkan dari penerapan dan pelepasan beban utama dipakai untuk menentukan angka kekerasan Rockwell, sebagai berikut,                                             HR = E - e Di mana, E = konstanta dengan nilai 100 untuk indentor intan dan 130 untuk        indentor bola. e = kedalaman penetrasi permanen karena beban utama (F1) diukur        dengan satuan 0,002 mm. Jadi, e = h/0,002 Misalnya pada pengujian digunakan indentor intan dengan kedalaman penetrasi (h) = 0,082 mm, maka angka kekerasan Rockwell adalah : HR = 100 - (0,082 : 0,002)  = 100 - 41 = 59 HR Untuk kedalaman penetrasi yang sama jika digunakan indentor bola menjadi,



HR = 130 - (0,082 : 0,002)         = 130 - 41 = 89 HR Di dalam prakteknya angka kekerasan Rockwell dapat dibaca langsung pada jam ukur (dial gage), atau ditampilkan pada layar jika menggunakan mesin pengujian kekerasan Rockwell digital.



Gbr 4. Pengujian kekerasan Rockwell memakai indentor intan dan indentor bola  Keterangan : F0  = beban pendahuluan (beban minor)



F1  = beban utama (beban mayor) a    = kedalaman penetrasi oleh beban minor b    = kedalaman penetrasi oleh beban total (F0 + F1) e    = kedalaman penetrasi setelah beban utama dilepaskan Cara penulisan nilai kekerasan Rockwell adalah dengan menulis angka kekerasannya lalu diikuti dengan huruf HR yang artinya kekerasan Rockwell (Hardness Rockwell) dan pembubuhan nama skala yang digunakan dalam pengujian, seperti HRA untuk penggunaan skala A, HRB untuk penggunaan skala B dan seterusnya. Sebagai contoh, 32 HRC artinya '32' merupakan angka kekerasan Rockwell dan 'HRC' artinya pengujian dilaksanakan pada skala C dari pengujian kekerasan Rockwell. Semakin tinggi angka pada setiap skala berarti semakin keras material yang diuji.



Standar pengujian kekerasan Rockwell    Ada beberapa standar untuk pengujian kekerasan Rockwell, seperti : - ASTM E 18 - 2000, Standar Metode pengujian kekerasan Rockwell reguler dan Rockwell superficial untuk bahan metalik. - ASTM E 110 - 82, Standar metode pengujian kekerasan indentasi bahan-bahan metalik dengan mesin uji kekerasan portable. - ASTM E 140 - 97, Standar tabel konversi kekerasan logam - ISO 6508 - 1, Bahan-bahan metalik - Pengujian kekerasan Rockwell (skala A, B, C, D, F, G, H, K, N, T) : Metode pengujian - ISO 6508 - 2, Bahan-bahan metalik - Pengujian kekerasan Rockwell (skala A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) : Verifikasi mesin-mesin uji - ISO 6508 - 3, Bahan-bahan metalik - Pengujian kekerasan Rockwell (skala A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) : Kalibrasi balok-balok referensi



Rockwell superficial   Pengujian kekerasan Rockwell dapat dibedakan menjadi dua, yaitu pengujian kekerasan Rockwell reguler (standar) dan pengujian kekerasan Rockwell superficial. Mesin pengujian kekerasan Rockwell superficial beroperasi dengan cara yang sama dengan mesin pengujian kekerasan Rockwell reguler. Demikian juga indentor yang digunakan pada Rocwell superficial sama seperti indentor pada Rockwell reguler. Rockwell superficial pada umumnya digunakan untuk menguji bahan-bahan yang tipis, permukaan atau benda dengan pengerasan kulit (case hardening), komponen-komponen yang kecil atau benda-benda yang tidak bisa diuji dengan pengujian Rockwell reguler. Pengujian kekerasan Rockwell superficial menggunakan beban pendahuluan (beban minor) yang lebih kecil, yaitu hanya 3 kgf dan beban total yang juga lebih kecil daripada Rockwell reguler, yaitu 15 kgf, 30 kgf, atau 45 kgf. Cara penulisan nilai kekerasan Rockwell superficial adalah dengan menulis angka yang diikuti dengan huruf 'T' atau huruf 'N'. Sebagai contoh, 22 HR 15T, dalam contoh ini '22' merupakan angka kekerasan material uji, huruf 'HR' artinya kekerasan Rockwell, '15' artinya beban uji yang digunakan adalah 15 kgf, dan huruf 'T' berarti indentor yang dipakai pada Rockwell superficial adalah indentor bola dengan diameter 1/16".



Apabila digunakan kerucut intan sebagai indentornya, maka dipakai huruf 'N' sebagai pengganti huruf 'T'. Seperti yang telah diterangkan di atas, pada skala T dipakai indentor bola berdiameter 1/16". Untuk indentor bola, selain skala T, ada juga skala W untuk indentor bola berdiameter 1/8", skala X untuk indentor bola berdiameter 1/4", dan skala Y untuk indentor bola berdiameter 1/2". Tabel di bawah memperlihatkan skala-skala pada Rockwell superficial, dengan jenis indentor yang dipakai, beban minor dan beban total yang diterapkan dan aplikasi khas dari skala-skala tersebut.               Tabel 4. Skala pada Rockwell superficial dan pemakaiannya



        



Kelebihan dan kekurangan pengujian kekerasan Rockwell    Pengujian kekerasan Rockwell mempunyai beberapa kelebihan dan kekurangan sebagai berikut : Kelebihan :  ▪ Nilai kekerasan benda uji dapat dibaca langsung pada jam ukur (dial gage). ▪ Proses pengujian dilaksanakan dengan cepat ▪ Tidak memerlukan mikroskop untuk mengukur jejak (lekukan) ▪ Pengujian yang relatif tidak merusak. ▪  Sangat cocok untuk menguji produk-produk dalam jumlah banyak. Kekurangan : ▪ Tingkat ketelitian tidak selalu akurat ▪ Lokasi pengujian pada spesimen harus bebas pencemaran (minyak, kerak, zat-zat asing dan lain-lain). ▪ Tidak stabil jika mesin uji terkena goncangan.



Pengujian Kekerasan Logam dengan Metode Rockwell  



Uncategorized 0 Comments



Pengujian Kekerasan Logam dengan Metode Rockwell Pengujian kekerasan adalah  kemampuan suatu bahan terhadap beban  dalam perubahan yang tetap. Ketika suatu benda yang akan diuji  diberikan gaya tertentu yang mendapat pengaruh pembebanan, benda uji akan mengalami deformasi. Dengan melakukan tekanan pada benda yang diuji maka dapat dianalisis seberapa besar tingkat kekerasan dari bahan tersebut melalui besarnya beban yang diberikan terhadap luas bidang yang menerima pembebanan tersebut.



Kita harus mempertimbangkan kekuatan dari benda kerja ketika memilih bahan benda tersebut. Dengan pertimbangan itu, kita cenderung memilih bahan benda kerja yang memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi. Alasannya, logam keras dianggap lebih kuat apabila dibandingkan dengan logam lunak. Meskipun demikian, logam yang keras biasanya cenderung lebih rapuh dan sebaliknya, logam lunak cenderung lebih ulet dan elastis. Metode Pengujian Rockwell Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell ini diatur berdasarkan standar DIN 50103. Adapun standar kekerasan metode pengujian Rockwell ditunjukkan pada tabel sebagai berikut :



 Dalam metode Rockwell ini terdapat dua macam indentor yang ukurannya bervariasi, yaitu : 1. Kerucut intan dengan besar sudut 120º dan disebut sebagai Rockwell Cone. 2. Bola baja dengan berbagai ukuran dan disebut sebagai Rockwell Ball. Untuk cara pemakaian skala ini, kita terlebih dahulu menentukan dan memilih ketentuan angka kekerasan maksimum yang boleh digunakan oleh skala tertentu. Jika pada skala tertentu tidak tercapai angka kekerasan yang akuran, maka kita dapat menentukan skala lain yang dapat menunjukkan angka kekerasan yang jelas. Berdasarkan rumus tertentu, skala ini memiliki standar atau acuan, dimana acuan dalam menentukan dan memilih skala kekerasan dapat diketahui melalui tabel sebagai berikut :



Dalam proses pengujian kekerasan metode Rockwell diberikan  dua tahap proses pembebanan. Tahap Beban Minor dan Beban Mayor. Beban minor besarnya maksimal 10 kg sedangkan beban mayor bergantung pada skala kekerasan yang digunakan. Cara pengujian kekerasan Rockwell Cara Rockwell ini berdasarkan pada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu ke permukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor, maka yang akan dijadikan dasar perhitungan untuk nilai kekerasan Rockwell bukanlah hasil pengukuran diameter atau diagonal bekas lekukan, tetapi justru dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu. Inilah perbedaan metode Rockwell dibandingkan dengan metode pengujian kekerasan lainnya.



Pengujian Rockwell yang umumnya dipakai ada tiga jenis, yaitu HRA, HRB, dan HRC. HR itu sendiri merupakan suatu singkatan kekerasan Rockwell atau Rockwell Hardness Number dan kadang-kadang disingkat dengan huruf R saja. Penggunaan mesin uji kekerasan Rockwell Penguji harus memasang indentor terlebih dahulu sesuai dengan jenis pengujian yang diperlukan, yaitu indentor bola baja atau kerucut intan. Setelah indentor terpasang, penguji meletakkan specimen yang akan diuji kekerasannya di tempat yang tersedia dan menyetel beban yang akan digunakan untuk proses penekanan. Untuk mengetahui nilai kekerasannya, penguji dapat melihat pada jarum yang terpasang pada alat ukur berupa dial indicator pointer. Kesalahan dalam pengujian kekerasan disebabkan beberapa faktor yaitu : 1. Benda Uji 2. Operator 3. Mesin Uji Rockwell Pengujian Kekerasan benda dengan metode Rockwell memiliki beberapa kelebihan antara lain : 1. Dapat digunakan untuk bahan yang sangat keras. 2. Dapat dipakai untuk batu gerinda sampai plastik. 3. Cocok untuk semua material yang keras dan lunak. Selain memiliki kelebihan Pengujian kekerasan benda dengan metode Rockwell memiliki beberapa kekurangan antara lain : 1. Tingkat ketelitian rendah. 2. Tidak stabil apabila terkena goncangan. 3. Penekanan bebannya tidak praktis. Dengan berjalannya waktu, teknologi sekarang ini semakin canggih. Terutama dalam pengujian kekerasan benda, baik logam, baja, besi, kayu, plastik dll. Meskipun kemajuan teknologi semakin canggih namun metode Rockwell masih digunakan bahkan diterapkan pada alat uji digital. Diantaranya adalah Novotest TB-R-C,   Novotest TB-R Incoming search terms:        



perbandingan uji brinnel dan rock tabel kekerasan logam uji kekerasan rockwell metode pengujian kekerasan bahan pengujian rockwell Pengujian kekerasan tabel tingkat kekerasan logam uji rockwell



 



rumus uji kekerasan rockwell satuan hrc



Metode Rockwell Hardness Test dan Rockwell Hardness Tester Kamis, 19 Oktober 2017



Rockwell Hardness Test adalah pengukuran kekerasan berdasarkan kenaikan bersih kedalaman kesan sebagai beban diterapkan. Kekerasan tidak memiliki nomor unit dan biasanya diberikan dalam skala R, L, M, E dan K. Semakin tinggi jumlah di setiap skala berarti bahan lebih keras. Hardness atau kekerasan telah banyak didefinisikan sebagai resistensi terhadap penetrasi lokal, menggaruk, permesinan, aus atau abrasi, dan menghasilkan. Banyaknya definisi, dan keragaman yang sesuai instrumen mengukur kekerasan, bersama dengan kurangnya definisi yang mendasar, menunjukkan kekerasan yang mungkin tidak sifat dasar material, melainkan satu komposit termasuk kekuatan luluh, bekerja pengerasan, kekuatan tarik benar , modulus elastisitas, dan lainnya.



Dalam metode Rockwell dari pengujian kekerasan, kedalaman penetrasi sebuah indentor bawah kondisi uji tertentu sewenang-wenang ditentukan. Indentor ini dapat berupa bola baja dari beberapa diameter tertentu atau kerucut berlian berujung bulat 120 ° sudut dan jari-jari 0,2 mm ujung, disebut Brale. Jenis indentor dan beban uji menentukan skala kekerasan (A, B, C, dll). Sebuah beban kecil 10 kg pertama diterapkan, yang menyebabkan penetrasi awal dan



memegang indentor di place. Kemudian, dial diatur ke nol dan beban utama diterapkan. Setelah penghapusan beban utama, pembacaan kedalaman diambil sedangkan beban kecil masih menyala. Jumlah kekerasan kemudian dapat dibaca langsung dari skala. Kekerasan substrat keramik dapat ditentukan dengan uji kekerasan Rockwell dengan instrumen Rockwell Hardness Tester , menurut spesifikasi ASTM E-18. Tes ini mengukur perbedaan mendalam disebabkan oleh dua kekuatan yang berbeda. Menggunakan tabel konversi kekerasan standar, nilai kekerasan Rockwell ditentukan untuk beban yang diterapkan, diameter indentor, dan kedalaman indentasi. Pengujian kekerasan plastik ini paling sering diukur dengan Rockwell Hardness Test atau Shore Hardness Test ( Durometer ). Kedua metode mengukur hambatan dari plastik terhadap indentasi. Kedua skala memberikan nilai kekerasan empiris yang tidak berkorelasi dengan sifat atau karakteristik lain yang mendasar. Rockwell kekerasan umumnya dipilih untuk 'keras' plastik seperti nilon, polikarbonat, plastik, dan asetal mana ketahanan atau merayap dari polimer kurang mungkin mempengaruhi hasil. Hasil yang diperoleh dari tes ini adalah ukuran berguna resistensi relatif terhadap indentasi dari berbagai kelas dari plastik. Namun, Rockwell Hardness Test tidak memberikan data dengan baik sebagai prediktor properti lain seperti kekuatan atau ketahanan terhadap goresan, abrasi, atau pakaian, dan tidak boleh digunakan sendiri untuk spesifikasi desain produk. Rockwell Hardness Tester digunakan untuk mengukur kekerasan logam mengukur ketahanan terhadap penetrasi seperti tes Brinell, tetapi dalam kasus Rockwell, kedalaman kesan diukur daripada daerah diametral. Dengan tester Rockwell, kekerasan ditunjukkan langsung pada skala yang tersambung ke komputer. Dial seperti skala benar-benar mengukur kedalaman, lulus pada unit khusus. Rockwell Hardness Test adalah yang paling sering digunakan dan serbaguna dari tes kekerasan.   sumber : http://www.calce.umd.edu/TSFA/Hardness_ad_.htm#3.1



Uji Kekerasan Rockwell



Apa itu Kekerasan (Hardness) ? •



Dalam hal ini doddi (staff.gunadarma.ac.id) menyebutkan bahwa Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan dinilai dari ukuran sifat mekanis material yang diperoleh dari deformasi plastis (deformasi yang diberikan dan setelah dilepaskan, tidak kembali ke bentuk semula akibat indentasi oleh suatu benda sebagai alat uji)



•



Kekerasan juga didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni : 1. Brinnel (HB / BHN) 2. Rockwell (HR / RHN) 3. Vikers (HV / VHN) 4. Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red)



DIARGAM ALIR UJI KEKERASAN LOGAM Menyiapkan Specimen: - Baja - Besi Cor - Tembaga - Alumunium



Pengujian Kekerasan (masing-masing dari 3 metode) Pengambilan Data



Menggerinda



Mengampelas



Prinsip Pengujian (ASTM E18)



• •



metode uji ini meliputi penentuan kekerasan rockwell dan superficial rockwell dari bahan logam. Prinsip dasar dari uji kekerasan Rockwell diilustrasikan pada gambar 1 (untuk indenter diamond) dan gambar 2 (untuk indenter dari bola baja) dengan disertai tabel 1 dan tabel 2. Untuk superficial Rockwell prinsip dasarnya diilustrasikan pada gambar 3 (untuk indenter diamond) dan gambar 4 (untuk indenter bola baja) disertai dengan tabel 3 dan tabel 4.



Uji kekerasan Rockwell Gambar 1 uji kekerasan Rockwell dengan indenter diamond (contoh Rockwell C) (tabel 1)



Tabel 1 simbol dan keterangan yang terkait dengan gambar 1



Gambar 2 uji kekerasan Rockwell dengan indenter bola baja (contoh Rockwell B) (tabel 2)



Tabel 2 simbol dan keterangan yang terkait dengan gambar 2



Superficial rockwell Gambar 3 uji kekerasan superficial Rockwell dengan indenter diamond (contoh Rockwell 30N) (tabel 3)



Tabel 3 simbol dan keterangan yang terkait dengan gambar 3



Gambar4 uji kekerasan superficial Rockwell dengan indenter bola (contoh Rockwell 30T) (tabel 4)



Tabel 4 simbol dan keterangan yang terkait dengan gambar 4



tabel skala kekerasan Rockwell (www.alatuji.com):



skala kekerasan superficial Rockwell



skala ketebalan minimum dalam menggunakan indentor diamond



skala ketebalan minimum dalam menggunakan indenter bola 1/16 inchi (diameter 1.588 mm)



*keterangan : * angka kekerasan ini merupakan perkiraan yang digunakan untuk memilih skala yang sesuai dan tidak boleh digunakan sebagai konversi kekerasan. jika perlu mengkonversi ke skala yang lain, lihat tabel konversi kekerasan n E 140 (antara kekerasan brinell, Rockwell,superficial Rockwell, dan knoop)



skala ketebalan minimum dalam menggunakan indenter diamond (superficial Rockwell)



ketebalan minimum dalam menggunakan indenter bola 1/16 inchi (diameter 1.588 mm)



Benda uji berbentuk silindris •



Pada permukaan benda cembung indenter akan masuk lebih dalam jika dibandingkan pada permukaan benda datar. Hal tersebut karena luas permukaan yang menahan indenter pada benda cembung lebih kecil dari pada benda datar.



koreksi rockwell C, A, dan D untuk ditambahkan ke nilai yang diperoleh pada permukaan silinder yang cembung dari berbagai diameter.



koreksi rockwell B, F, dan G untuk ditambahkan ke nilai yang diperoleh pada permukaan silinder yang cembung dari berbagai diameter.



koreksi rockwell 15N, 30N, dan 45 N untuk ditambahkan ke nilai yang diperoleh pada permukaan silinder yang cembung dari berbagai diameter.



Rockwell Hardness (HRC, HRB) to Brinell Hardness (HB or BHN) Conversion Hardness is very important for producing rough metal castings, heat treatment and machining process. Rockwell Hardness (HRC and HRB) and Brinell Hardness (HB or BHN) are most commonly used for steel and iron castings. Although there is no accurate conversion tables and equations, but dandong foundry recommend the following formulas and comparison tables according to the experience and standards. Formula A - Convert HRC into HB Rockwell C Hardness (HRC) From 21 to 30 From 31 to 40 From 41 to 50 From 51 to 60



Brinell Hardness (HB) HB = 5.970 * HRC + 104.7 HB = 8.570 * HRC + 27.6 HB = 11.158 * HRC - 79.6 HB = 17.515 * HRC - 401



Formula B - Convert HRB into HB Rockwell B Hardness (HRB) From 55 to 69 From 70 to 79 From 80 to 89 From 90 to 100



Brinell Hardness (HB) HB = 1.646 * HRB + 8.7 HB = 2.394 * HRB - 42.7 HB = 3.297 * HRB - 114 HB = 5.582 * HRB - 319



The following two conversion tables come from standard ASTM A 370. Table A is the comparison between Rockwell C Hardness, Brinell Hardness, Vickers Hardness and tensile strength (Rm). Table B is the comparison between HRB, BH, HV and Rm, refer to iron-foundry.com. Table A - HRC to HB, HV, Rm HRC Hardness Diamond penetrator 20 21 22



HB Hardness Brinell 3000 Kgf 226 231 237



HV Hardness Vickers 30 238 243 248



Rm Tensile Strength N / mm2 MPa 760 770 790



23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60



243 247 253 258 264 271 279 286 294 301 311 319 327 336 344 353 362 371 381 390 400 409 421 432 442 455 468 482 496 512 525 543 560 577 595 615 634 654



254 260 266 272 279 286 294 302 310 318 327 336 345 354 363 372 382 392 402 412 423 434 446 458 471 484 498 513 528 544 560 577 595 613 633 653 674 697



810 820 850 860 880 900 930 950 970 1010 1030 1050 1080 1110 1140 1180 1220 1250 1300 1340 1390 1430 1480 1520 1580 1640 1700 1760 1820 1880 1950 2010 2070 2160 2240 2330 2420  -



61 62 63 64 65 66 67 68



670 688 706 722 739    -



720 746 772 800 832 865 900 940



    -      -



Table B - HRB to HB, HV, Rm HRB Hardness Ball 1 / 16 " 49 51 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76



HB Hardness Brinell 3000 Kgf 92 94  100 101 103 104 106 107 108 110 112 114 116 117 119 121 123 125 127 130 132 135 137 139



HV Hardness Vickers 30    100 101 103 104 106 107 108 110 112 114 116 117 119 121 123 125 127 130 132 135 137 139



Rm Tensile Strength N / mm2 MPa 320 330  340  350  360   370   385 395 400 405 415 420 425 435 440 450 455 460



77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100



141 144 147 150 153 156 159 162 165 169 172 176 180 185 190 195 200 205 210 216 222 228 234 240



141 144 147 150 153 156 159 162 165 169 172 176 180 185 190 195 200 205 210 216 222 228 234 240



470 475 485 495 505 530 550 560 565 570 580 590 605 615 620 635 650 675 690 705 715 750 785 800



HRC - diamond penetrator 120°, load 1470 N (150 kgf) duration 30 seconds. HRB - ball 1/16’’, load 980 N (100 kgf) duration 30 seconds. HB - ball 10 mm, load 29,400N (3000 kgf) durata 15 seconds. BHN - Brinell Hardness Number, which is the same meaning as HB. HV - diamond penetrator 136°, load 294 N (30 kgf) duration 15 seconds.



Hardness test



BAB I PENDAHULUAN



1.1. LATAR BELAKANG Dalam dunia industri logam, penentuan kekeraan logam sangat bermanfaaat untuk menentukan jenis- jenis logam untuk berbagai macam keperluan. Pada umumnya yang dimaksud dengan logam adalah unsur- unsure yang memiliki sifat yang kuat, ulet, keras, mengkilap, penghantar listrik dan panas. Karena sifat- sifat tersebut maka logam banyak digunakan orang untuk berbagai keperluan. Sebagai akibat dari penggunaan logam, maka timbullah pengetahuan yang semakin luas dan mendalam. Kekerasan dari suatu logam sangat menentukan apakah loga itu sudah dapat digunakan karena kadang- kadang logam bersifat sangat keras tapi rapuh dan getas. Kekerasan suatu bahan/ logam menunjukkan sifat logam tahan terhadap deformasi plastik atau perubahan bentuk yang tetap. Didorong oleh kebutuhan-kebutuhan akan logam dan paduannya, maka muncullah pengetahuan logam yang lebih luas lagi, misaldalam mikroskop electron, dan ion pemotongan dan penyambungan dengan sinar laser. Untuk menentukan sifat- sifat keras dari logam yang merupakan tambahan/ pelengkap pengetahuan mahasiswa yang diperolehnya secara teoretis. Oleh karena itu, pada percobaan kekerasan penting untuk dilakukan oleh mahasiswa.



  1.      2 Tujuan dan Manfaat Pengujian A.    Tujuan dari Percobaan ini meliputi: 1.      Mengetahui distribusi kekerasan pada bahan mampu keras 2.      Memberikan contoh aplikasi di lapangan. 3.      Menjelaskan definisi, tujuan dan prosedur pengujian kekerasan. 4.      Menentukan nilai kekerasan logam dengan cara penekanan 5.      Membua grafik hasil pengujian kekerasan 6.      Mengetahui hubungan kekerasan pada setiap proses perlakuan panas. B.     Manfaat dari Pengujian: a.       Manfaat pengujian bagi praktikan: -          Mengetahui hasil pengerasan logam yang telah mengalami pengujian kekerasan. -          Mengetahui perbedaan antara pengujian kekerasan Brinell dengan Vickers. -          Dapat melakukan perhitungan pada suatu bahan yang telah melakukan pengujian kekerasan.



b.      Manfaat pengujian bagi dunia industri: -          Dapat menentukan tingkat kekerasan suatu produk yang digunakan dalam industri -          Dapat menentukan unsur dari logam untuk digunakan dalam pembuatan produk. -          Memudahkan dalam pemliharaan bahan yang akan digunakan pada proses pemeliharaan.



  BAB II LANDASAN TEORI 2.1  TEORI DASAR 2.1.1        SIFAT-SIFAT MATERIAL 1. Sifat Mekanik Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik. Perbedaan antara keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh fungsi waktu Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan:   Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas.   Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas.   Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material.   Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi.   Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis.   Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula.   Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah.   Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan.   Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan. 2. Sifat Fisik Sifat penting yang kedua dalam pemilihan material adalah sifat fisik. Sifat fisik adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih mengarah pada struktur material. Sifat fisik material antara lain : temperatur cair, konduktivitas panas dan panas spesifik. Sifar-sifat fisik material yang perlu diperhatikan : Kepadatan       Sifat thermal       Sifat konduktivitas listrik       Sifat optic       Sifat akustik      



http://yefrichan.wordpress.com/2010/05/21/sifat-%E2%80%93-sifat-material/ 2.1.2        PENENTUAN KEKERASAN 1.      Cara goresan Dilakukan dengan jalan menggoreskan bahan yang lebih keras terhadap bahan yang lebih lunak. Cara ini dikenal dengan Hocks-Mocks. Membuat skala yang terdiri dari sepuluh standar. Mineral-mineral yang disusun menurut kekerasan atau kemampuan mulai dengan bahan terkeras yaitu intan kebahan yang lebih lunak 2.  Metode elastik/pantul (rebound) Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan (rebound) yang dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan oleh dial pada alat pengukur, maka kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi. 3. Metode Indentasi Tipe pengetesan kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu material komponen konstruksi mesin dengan speciment standar terhadap “penetrator”. Adapun beberapa bentuk penetrator atau cara pegetesan ketahanan permukaan yang dikenal adalah : Ball indentation test [ Brinel], Pyramida indentation [Vickers], c.   Cone indentation test [Rockwell], Uji kekerasan Mikro. http://gregoriusagung.wordpress.com/2009/11/22/uji-kekerasan-dan-jominy-test/ 2.1.3        MACAM-MACAM PENGERASAN a. Pengerasan Permukaan 1. Karburasi Besi dipanakan pada suhu AC dalam lingkungan yang mengandung karbon baik dalam bentuk padat, cair ataupun gas. Macam-macam karburasi   karburasi padat   karburasi cair   karburasi gas 2. KarboNitriding Cara pengerasan permukaan, dimana baja dipanaskan di atas suhu kritis di dalam lingkungan gas dan terjadi penyerapan karbon dan Nitrogen. 3. Cyenading Pada proses ini terjadi absorbsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan. 4. Nitriding Disini digunakan bahan dan suhu yang berlainan. Logam dipanaskan sampai 510°C dalam lingkungan gas amonia selama beberapa menit. b. Pengerasan Induksi Prose pengerasan ini menggunakan arus induksi bolak balik yang berfrequensi tinggi yang berasal dari pembangkit konvektor merkury, osilator spack atau isolator tabung. Frekuensi umumnya tidak melebihi 5.105 Hz. Untuk yang tipis digunakan frekuensi rendah.



c. Pengerasan Nyala 1. Pengerasan stationer, Baik nyala atau benda yang akan dikeraskan keduanya berada dalam keadaan diam. 2. Pengerasan Progresif, Nyala dari benda yang akan dikeraskan bergerak satu sama lain. http://garispandang.blogspot.com/2011/03/case-hardening-pengerasan.html



2.1.4        MACAM-MACAM PENGERJAAN 1.      . Pengukuran Kekerasan Metoda Brinell Sebuah peluru baja yang dikeraskan ditekankan pada permukaan benda uji yang licin dengan suatu gaya tertentu. Benda uji itu harus didukung secara merata oleh bidang pendukung yang cukup tebal, sebab kalau tidak demikian kekerasan bidang pendukung itu ikut terukur. Kekerasan HB (Brinell) di hitung dari perbandingan antara gaya penekanan ( F ) dan luas segmen desakan bola ( A ) 2.      Pengukuran Kekerasan Metoda Vickers ( VHN atau HV ) Pada pengukuran kekerasan menurut vickers suatu benda penekan intan, dengan bentuk piramida lurus dengan alas bujur sangkar dan dengan sudut puncak 136 o, ditekan kedalam kedalam bahan dengan gaya F tertentu selama waktu tertentu. Kekerasan vickers dapat diperoleh dengan membagi gaya penekan dengan luas bekas tekanan pada permukaan bahan. 3.      Rockwell (HR / RHN) Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.



http://www.alatuji.com/article/detail/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan 2.1.5  KEUNTUNGAN DAN KERUGIAN METODE PENEKANAN 1.      Brinell Keuntungan:  Tidak mungkin untuk mengukur bahan yang keras, hanya mampu mengukur efektif kekerasan bahan hingga 4300 HB  Tidak bisa digunakan untuk mengukur kekerasan bahan yang kecil Kerugian:



  Tidak mungkin untuk mengukur bahan yang keras, hanya mampu mengukur efektif kekerasan bahan hingga 4300 HB.   Tidak bisa digunakan untuk mengukur kekerasan bahan yang kecil 2.      Rokwell Keuntungan:   Dengan kerucut intan dapat diukur kekerasan baja yang disebuk keras.   Dengan bekas tekanan yang kecil kerusakan benda kerja lebih kecil. Kerugian:   Dengan bekas penekanan yang kecil maka kekerasan rata-rata tidak dapat ditentukan untuk bahan yang tidak homogen. 3. Vickers Keuntungan:   Dengan benda penekan yang sama kekerasan dapat dtentukan tidak saja untuk bahan lunak akan tetapi juga untuk bahan keras   Dengan bekas tekanan yang kecil bahan percobaan dirusak lebih sedikit   Hasil pengukuran kekerasan lebih teliti   Kekerasan benda kerja yang tipis dapat diukur dengan memilih gaya yang kecil Kerugian:   Dengan bekas tekanan yang kecil kekerasan rata-rata bahan yang tidak homogen tidak dapat ditentukan, misalnya besi tuang · Penentuan kekerasan membutuhkan banyak waktu http://www.scribd.com/doc/34348170/Uji-kekerasan 2.1.7  CARA MENINGKATKAN KEKERASAN Ada beberapa cara yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan suatu logam, antara lain: a.          Perlakuan Panas Kekerasan dapat diperoleh dengan melakukan perlakuan panas yang disertai perdinginan yang cepat. Pemanasan diatas suhu kritis kemudian disusul pendinginan yang cepat akan membentuk fasa Martensit yang bersifat sangat keras dan getas. b.      Penambahan Unsur Paduan Unsur paduan karbon paling banyak digunakan untuk meningkatkan kekerasan baja. Unsur karbon memiliki sifat sebagai pengikat molekul logam, sehingga penambahan karbon dapat meningkatkan ikatan antar molekul sehingga mengakibatkan baja tersebut kuat, tetapi menurunkan keuletan. http://www.scribd.com/doc/45082345/Pendahuluan-kekerasan



2.1.8        UNSUR-UNSUR PADUAN a.       Karbon (C) Pada baja karbon biasanya kekerasan dan kekuatannya meningkat sebanding dengan kekuatan karbonnya, tetapi keuletannya menurun dengan naiknya kadar karbon. Persentase kandungan karbon akan memberikan sifat lain pada baja karbon b.      Mangan (Mn) Mangan berfungsi untuk memperbaiki kekuatan tariknya dan ketahanan ausnya. Unsur ini memberikan pengerjaan yang lebih mengkilap atau bersih dan menambah kekuatan dan ketahanan panas. c.       Silikon (Si) Silikon untuk memperbaiki homogenitas pada baja. Selain itu, dapat menaikkan tegangan tarik dan menurunkan kecepatan pendinginan kritis sehingga baja karbon lebih elastis dan cocok dijadikan sebagai bahan pembuat pegas. d.      Posfor (P) Posfor dalam baja dibutuhkan dalam persentase kecil yaitu maksimum 0,04 % yang berfungsi untuk mempertinggi kualitas serta daya tahan material terhadap korosi. Penambahan posfor dimaksudkan pula untuk memperoleh serpihan kecil-kecil pada saat permesinan. e.       Belerang (S) Sulfur dimaksudkan untuk memperbaiki sifat-sifat mampu mesin. Keuntungan sulfur pada temperatur biasa dapat memberikan ketahanan pada gesekan tinggi. f.       Khrom (Cr) Khrom dengan karbon membentuk karbida dapat menmbah keliatan, menaikkan daya tahan korosi dan daya tahan terhadap keausan yang tinggi, keuletan berkurang. g.      Nikel (Ni) Sebagai unsur paduan dalam baja konstruksi dan baja mesin, nikel memperbaiki kekuatan tarik, sifat tahan panas dan sifat magnitnya. h.      Molibden (Mo) Molibden mengurangi kerapuhan pada baja karbon tinggi, menstabilkan karbida, serta memperbaiki kekuatan baja i.        Wolfram/Tungsten (W/T) Paduan ini dapat membentuk karbida yang stabil yang sangat keras, menahan suhu pelumasan dan mengembalikan perubahan bentuk/struktur secara perlahan-lahan. http://rainimcoming.blogspot.com/2010/02/pengaruh-unsur-paduan-terhadap-baja.htm 2.1.9        PENGARUH UNSUR PADUAN TERHADAP KEKERASAN 1.      Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya) 2.      Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah 3.      Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi) Untuk membuat sifat-sifat spesial Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi: 1.      Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % 2.      Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 % 3.      High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 % http://id-id.facebook.com/note.php?note_id=101245169924348&comments&ref=mf



2.1.10    HAL-HAL YANG MEMPENGARUHI KEKERASAN 1. Kadar Karbon Baja merupakan hasil paduan antara Fe (Besi) dengan karbon yang relatif lebih lunak. Semakin tinggi kadar karbon yang dikandung maka baja tersebut akan semakin keras dan getas. Namun dibalik tingginya kadar karbon yang dimiliki akan menyebabkan keuletan suatu logam akan menurun. 2. Media Pendingin Media pendingin sangat berpengaruh terhadap struktur mikro suatu logam. Pada saat logam telah mengalami pemanasan, media pendingin dengan kecepatan pendingin yang cepat akan menghasilkan kerja yang keras. Namun baja yang keras akan menyebabkan turunnya keuletan baja tersebut. 3.Temperatur Pemanasan Temperatur pemanasan dalam tungku akan mempengaruhi struktur yang terbentuk, dimana tinggi suhu pemanasan akan menyebabkan terbentuknya strukturil yang lunak karena jaraj antara molekul semakin renggang sehingga menjadi lunak. 4. Debit Semakin besar volume massa media pendingin, amak semakin cepat proses pendinginannya, begitu pula sebaliknya. Hal ini disebabkan karena panas yang dapat diserap oleh media pendingin atau fluida akan lebih banayk dibandingkan volume yang kecil. http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100621084351AADZ85J 2.1.11    UJI KEKERASAN MIKRO Pada pengujian ini identor nya menggunakan intan kasar yang di bentuk menjadi piramida. Bentuk lekukan intan tersebut adalah perbandingan diagonal panjang dan pendek dengan skala 7:1. Pengujian ini untuk menguji suatu material adalah dengan menggunakan beban statis. Bentuk idento yang khusus berupa knoop meberikan kemungkinan membuat kekuatan yang lebih rapat di bandingkan dengan lekukan Vickers. Hal ini sangat berguna khususnya bila mengukur kekerasan lapisan tipisatau emngukur kekerasan bahan getas dimana kecenderungan menjadi patah sebanding dengan volume bahan yang ditegangkan. Hardenability adalah sifat yang menentukan dalamnya daerah logam yang dapat dikeraskan. Pendinginan yang terlalu cepat dapat dihindarkan karena dapat menyebabkan permukaan logam (baja) retak.. http://kusuka-iptek.blogspot.com/2009/03/pengujian-micro-hardness.html 2.1.12    KEKERASAN MEYER Meyer engajukan definisi kekerasan yang lebih rasional ibandingkan dengan yang diajarkan Brinell yang didasarkan pada luas proyeksi retak, buakn keras permukaannya. Tekanan rata-rata antara luas penumbuk atau lekukan adalah sama beban luas proyeksi lekukan. Meyer mengemukakan bahwa kekerasan/tekanan rata-rata ini dapat diambil sebagai ukuran kekerasan dan dinamakan kekerasan Meyer. Kekerasan Meyer mempunyai satuan Kg/mm2, kekerasan kurang peka terhadap bahan yang diterapkan dibanding kekerasan Brinell. Untuk bahan-bahan yang mengalami pekerjaan



dingin kekerasan Meyer pada dasarnya tetap, sedangkan kekerasan Brinell akan mengecil bila beban bertambah. Karena lekukan yang terjadi mengakibatkan kekerasan renggang. http://www.alatuji.com/article/detail/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan 2.1.13    JOMINY TEST Sebuah metode untuk menentukan hardenability baja. Uji Jominy ditutupi oleh BS 4437:1987. Sebuah uji standar 25mm x 100mm sepotong dipanaskan sampai suhu yang sudah ditentukan dan dipadamkan oleh jet air disemprotkan pada salah satu ujungnya. Ketika spesimen dingin, pengukuran kekerasan dilakukan pada interval sepanjang potongan uji dari ujung dipadamkan dan hasil diplot pada grafik standar dari yang diturunkan kurva hardenability. BS 970 berisi kurva hardenability untuk banyak baja dalam Standar. Benar dilakukan, tes ini akan menggambarkan pengaruh massa pada baja dipilih bila panas dirawat dan menunjukkan apakah baja adalah tipe pengerasan dangkal, menengah atau mendalam. http://metals.about.com/library/bldef-Jominy-Test.htm 2.1.14    JENIS JENIS KARBURASI 1.   Paket karburasi: Dalam proses ini, bagian yang akan carburized dikemas dalam wadah baja sehingga benar-benar dikelilingi oleh butiran arang. arang ini diobati dengan bahan pengaktif kimia seperti Barium Karbonat (Babo 3) yang mempromosikan pembentukan Karbon Dioksida (CO 2). Gas ini pada gilirannya bereaksi dengan kelebihan karbon dalam arang untuk menghasilkan karbon monoksida, CO.Carbon Monoksida bereaksi dengan permukaan baja karbon rendah untuk membentuk atom karbon yang berdifusi ke dalam baja. Karbon Monoksida memasok gradien karbon yang diperlukan untuk difusi. Proses karburasi tidak mengeras baja. 2.      Gas karburasi: Dapat dilakukan dengan gas karbon, seperti metana, etana, propana, atau gas alam. gas carburizing Kebanyakan mudah terbakar dan kontrol yang dibutuhkan untuk menjaga gas carburizing pada 1700 o F dari menghubungi udara (oksigen). Keuntungan dari proses ini lebih dari pack carburizing adalah meningkatkan kemampuan untuk memuaskan dari suhu karburasi. Tungku perapian Konveyor membuat quenching dalam suasana terkendali mungkin. 3.   Cair karburasi: Dapat dilakukan di internal maupun eksternal pot garam dipanaskan cair. Carburizing garam mengandung senyawa sianida seperti sodium sianida (NaCN). Siklus kali untuk cyaniding cair jauh lebih pendek (1 sampai 4 jam) dari proses gas dan pack carburizing. Kerugian adalah pembuangan garam. (Masalah lingkungan) dan biaya (pembuangan yang aman adalah sangat mahal).



What is Hardness Test (Uji Kekerasan) ??? Kamis, 19 Oktober 2017



Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut  tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).   Uji kekerasan adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material, karena dengan pengujian ini kita dapat dengan mudah mengetahui gambaaran sifat mekanis suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada suatu titik, atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan melakukan uji keras, material dapat dengan mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas.   Mengapa diperlukan pengujian kekerasan? Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu  material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :   1.      Brinnel (HB / BHN) Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen). Idealnya, pengujian



Brinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf. Identor (Bola baja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten.   2.      Rockwell (HR / RHN) Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.   Untuk mencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metode Rockwell dijelaskan pada gambar 4, yaitu pada langkah 1 benda uji ditekan oleh indentor dengan beban minor (Minor Load F0) setelah itu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada langkah  2, dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang  tersisa adalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada Gambar 4. Besarnya minor load maupun major load tergantung dari jenis material yang akan di uji, jenis-jenisnya bisa dilihat pada Tabel 1.    Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya kekerasan dengan metode Rockwell.    HR = E - e Dimana : F0        = Beban Minor(Minor Load) (kgf) F1        = Beban Mayor(Major Load) (kgf) F          = Total beban (kgf) e          = Jarak antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan  0.002 mm E         = Jarak antara indentor saat diberi minor load dan zero reference line yang untuk tiap jenis indentor berbeda-beda yang bias dilihat pada table 1



HR      = Besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness Tabel dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell skala dan range uji dalam skala Rockwell.   Tabel 1 Rockwell Hardness Scales Scale A B C D E F G H K L M P R S V



Indentor



F0 F1 F (kgf) (kgf) (kgf)



  E  100



Jenis Material Uji Exremely hard materials, tugsen carbides, dll Medium hard materials, low dan medium carbon steels, kuningan, perunggu, dll Hardened steels, hardened and tempered alloys Annealed kuningan dan tembaga



Diamond cone 1/16" steel ball



10



50



60



10



90



100 130



Diamond cone Diamond cone 1/8" steel ball 1/16" steel ball 1/16" steel ball 1/8" steel ball 1/8" steel ball 1/4" steel ball 1/4" steel ball 1/4" steel ball 1/2" steel ball 1/2" steel ball 1/2" steel ball



10



140



150 100



10



90



100 100



10 10



90 50



100 130 Berrylium copper,phosphor bronze, dll 60 130 Alumunium sheet



10



140



150 130 Cast iron, alumunium alloys



10 10 10 10 10 10 10 10



50 140 50 90 140 50 90 140



60 150 60 100 150 60 100 150



130 130 130 130 130 130 130 130



Plastik dan soft metals seperti timah Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale



    3.      Vikers (HV / VHN) Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti ditunjukkan pada gambar 3.



Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu  antara 1 sampai 1000 gram. Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :       Gambar 3 Pengujian Vikers  Gambar 4 Bentuk indentor Vickers (Callister, 2001)     Dimana, HV      = Angka kekerasan Vickers F          = Beban (kgf) d          = diagonal (mm)   4.      Micro Hardness (knoop hardness) Mikrohardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testing merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilai kekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti keramik.   Dimana, HK      = Angka kekerasan Knoop   F          = Beban (kgf) l           = Panjang dari indentor (mm) Nah, setelah kita mengetahui macam-macam pengujian untuk uji kekerasan maka kita harus memikirkan apa yang harus kita ketahui untuk menentukan metode uji kekerasan yang digunakan, untuk itu kita harus memperhatikan hal-hal dibawah ini :



a.       Permukaan material b.      Jenis dan dimensi material c.      Jenis data yang diinginkan d.      Ketersedian alat uji



Contoh Laporan M.T Uji Kekerasan



I. PENDAHULUAN A.  Latar Belakang Kekerasan  merupakan sifat alami dari suatu loga atau  material. Salah satu proses yang mempengaruhi kekerasan suatu material yang diuji adalah proses heat treatment. Kekerasan memiliki arti yang berbeda sesuai dengan bidang pemakaiannya. Pada pengujian logam kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu logam terhadap indentasi (penekanan) sedangkan didalam  mineralogi kekerasan merupakan ketahan suatu mineral terhadap goresan dengan menggunakan standar kekerasan mohs. Pemilihan logam yang akan digunakan untuk aplikasi ketahanan gesekan (wear resistence) harus mempertimbangkan sifat kekerasan logam tersebut. Hubungan kekerasan sebanding dengan kekuatan logam dimana kekerasan suatu logam akan meningkat maka kekutan logam tersebut juga cendrung meningkat, namun nilai kekerasan ini berbanding terrbalik dengan keuletan dari logam.  Dengan demikian, bahan benda kerja yang baik dan berkualitas tidak hanya ditentukan oleh keras atau lunaknya bahan tersebut, tetapi sangat banyak ditentukan oleh ketepatan memilih bahan sesuai besarnya pembebanan yang diberikan. Dengan pemilihan bahan yang tepat, akan diperoleh tingkat efisiensi yang tinggi dan dijamin kuat untuk menerima beban. Pentingnya sifat kekerasan dalam pemilihan material logam untuk peralatan teknik seperti untuk komponen  mesin yang mengalami gesekan,Maka penting untuk melakukan praktikum ini untuk memahami seta mempelajari lebih lanjut bagaimana proses pengukuran kekerasan logam khususnya material baja dengan menggunakan mesin uji kekerasan Rockwell dan Brinell.



B.  Tujuan Percobaan 1.      Untuk memudahkan dalam pemilihan material logam dalam pembuatan peralatan teknik 2.      Untuk mengetahui nilai kekerasan suatu material.



II. KAJIAN PUSTAKA A.    Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Rockwell (HR / RHN) Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.



Gambar. 2.1



Pada gambar 2, yaitu pada langkah 1 benda uji ditekan oleh indentor dengan beban minor (Minor Load F0) setelah itu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada langkah  2, dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang tersisa adalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada Gambar 2.



Gambar. 2.2 Dibawah ini adalah rumus yang diberika pada uji kekerasan,Rumusk mencari Rockwell dan Brinell ini untuRumusnya adalah sebagai berikut : HR = E – e...................................................(1) Dibawah ini adalah arti dari rumus diatas,bisa dilihat sebagai berikut : F0        = Beban Minor(Minor Load) (kgf) F1        = Beban Mayor(Major Load) (kgf) F          = Total beban (kgf) E          = Jarak antara kondisi 1 & kondisi 3 yang dibagi dengan  0.002 mm E          = Jarak antara indentor saat diberi minor load dan zero reference line HR      = Besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness (anonim,2013)



Tabel.1 Rockwell Hardness Scales Scale A



Indentor



F0



F1



F



E (kgf) (kgf) (kgf) Diamond cone 10 50 60 100



Jenis Material Uji Exremely hard materials,



B



1/16" steel ball



10



90



100



130



tugsen carbides, dll Medium hard materials, low dan medium carbon steels,



C D E



Diamond cone Diamond cone 1/8" steel ball



10 10 10



140 90 90



100



kuningan, perunggu, dll Hardened steels, hardened



100



and tempered alloys Annealed kuningan dan



100



130



tembaga Berrylium copper,phosphor



150 100



1/16" steel ball 1/16" steel ball 1/8" steel ball



10 10 10



50 140 50



60 150 60



bronze, dll 130 Alumunium sheet 130 Cast iron, alumunium alloys 130 Plastik dan soft metals seperti



K 1/8" steel ball L 1/4" steel ball M 1/4" steel ball P 1/4" steel ball R 1/2" steel ball S 1/2" steel ball V 1/2" steel ball (anonim,2013)



10 10 10 10 10 10 10



140 50 90 140 50 90 140



150 60 100 150 60 100 150



130 130 130 130 130 130 130



F G H



timah Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale



Brinnel (HB / BHN) Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen). Pengujian kekerasan brinell dirumuskan sebagai berikut :



................................(2) Dibawah ini adalah keterangan dari rumus diatas,bisa dilihat sebagai berikut : D         = Diameter bola (mm) d          = impression diameter (mm) F          = Load (beban) (kgf) HB      = Brinell result (HB)



Gambar. 2.3 Pengujian Brinell



Gambar. 2.4 Perumusan untuk pengujian Brinell (anonim,2013) B.     Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan suatu material terhadap indentasi / penetrasi.Beberapa definisi kekerasan antara lain : 1.      Energi yang diserap pada beban Impact (Kekerasan Pantul) 2.      Ketahanan terhadap goresan (Kekerasan Goresan) 3.      Ketahanan terhadap abrasi (Kekerasan Abrasi) 4.      Ketahan terhadap pemotongan / pengeboran (Mampu Mesin) C.    Pengujian Kekerasan Rockwell Indentor terbuat dari baja yang diperkeras berbentuk bola dan selain itu ada juga yang berbentuk kerucut intan lihat gambar. Indentor bola mempunyai ukuran diameter masing-masing 1,588, 3,175, 6,350 dan 12,70 mm. Sedangkan beban yang tersedia adalah 10, 60, 100 dan 150 kg.



                                           (a)                                              (b) Gambar. 2.5 entuk indentor rockwell (a) dari samping (b) dari atas Dibawah ini adalah skala kekerasan Rockwell,berikut skalanya : Tabel. 2 Skala Kekerasan Rockwell



Skala kekerasan  Rockwell (Callister, 2001) Penyimpangan pada pengujian ini  muncul bila spesimen uji terlalu tipis atau indentor terlalu dekat dengan tepi spesimen. Ketebalan spesimen paling tidak 10 kali dari kedalan injak indentor dan jarak antar tempat penekanan paling tidak 3 kali dari diameter injak indentor. D.    Pengujian kekerasan Brinell Pengujian kekerasan Brinell menggunakan penumbuk (penetrator) yang terbuat dari bola baja yang diperkeras (atau tungsten carbide). Selama pembebanan, beban ditahan 10 sampai 30 detik. Pemilihan beban tergantung dari kekerasan material, semakin keras material maka beban yang diterapkan juga semakin besar.



Gambar. 2.6 Bentuk indentor Brinell (blog.unsri.ac.id,2011) E.     Kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan (scratching) .Ada 3 metode,antaranya : 1.      Metode gores Metode ini tidak banyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi dan material lanjut, tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogi. Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki oleh intan. 2.      Metode elastik/pantul (rebound) Dengan metode ini, kekerasan suatu material ditentukan oleh alat Scleroscope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. 3.      Metode Indentasi Tipe pengetesan kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu material komponen konstruksi mesin dengan speciment standar terhadap “penetrator” (anonim,2013) Adapun beberapa bentuk penetrator atau cara pegetesan ketahanan permukaan yang akan kita gunakan adalah : 1.      Ball indentation test (Brinel) Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (speciment). Angka Kekerasan Brinnel (HB) didefinisikan sebagai hasil bagi (Koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam milimeter persegi.



Diameter bola dengan gaya yang di berikan mempunyai ketentuan,Diameter bola dapat dibagi menjadi 2,antara lain sebagai berikut : 1. Jika diameter bola terlalu besar dan gaya yang di berikan terlalu kecil maka akan mengakibat kan bekas lekukan yang terjadi akan terlalu kecil dan mengakibat kan sukar diukur sehingga memberikan informasi yang salah. 2. Jika diameter bola terlalu kecil dan gaya yang di berikan terlalu besar makan dapat mengakibat kan diameter bola pada benda yang di uji besar (amblas nya bola)sehingga mengakibat kan harga kekerasan nya menjadi salah



Pada pengujian brinnel akan dipengaruhi oleh beberapa factor,Faktor yang mempengaruhi dibagi menjadi 3, Antara lain sebagai berikut : 1.       Kehalusan 2.       Letak



permukaan.



benda uji pada identor.



3.     Adanya pengotor



pada permukaan.



2.      Rockwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena simple dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kombinasi variasi indenter dan beban untuk bahan metal dan campuran mulai dari bahan lunak sampai keras. Berdasarkan besar beban minor dan major, uji kekerasan rockwell dibedakan atas 2 macam yaitu: 1. rockwell 2. rockwell superficial untuk bahan tipis Uji kekerasan rockwell : 1.      beban minor : 10 kg 2.      beban major : 60, 100, 150 kg Uji kekerasan rockwell superficial : 1.      beban minor    :   3 kg 2.      beban major   :   15, 30, 45,  kg Dibawah ini adalah skala kekerasan,bisa dilihat sebagai berikut : Tabel. 3 Skala Kekerasan SIMBOL



INDENTER



BEBAN MAJOR (KG)



A B C D



Intan Bola 1/16 inch Intan Intan



60 100 150 100



E F



Bola 1/8 inch Bola 1/16 inch



100 60



G



Bola 1/16 inch



150



H K



Bola 1/8inch Bola 1/8 inch



60 150



(anonim,2012) Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah : 1.      HRa (Untuk material yang sangat keras). 2.      HRb (Untuk material yang lunak). Identor berupa bola baja dengan diameter 1/16 Inchi dan beban uji 100 Kgf. 3.      HRc (Untuk material dengan kekerasan sedang). Identor berupa Kerucut intan dengan sudut puncak. F.     Jurnal Pengujian Kekerasan Pada umumnya, kekerasan menyatakan ketahanan terhadap deformasi dan merupakan ukuran ketahanan logam terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen (Dieter, 1987).Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu: (1) Kekerasan goresan (scratch hardness); (2) Kekerasan lekukan (indentation hardness); (3) Kekerasan pantulan (rebound). Untuk logam, hanya kekerasan lekukan yang banyak menarik perhatian dalam kaitannya dengan bidang rekayasa. Terdapat berbagai macam uji kekerasan lekukan. (anonim) G.    Uji Kekerasan Brinell Metode uji kekerasan yang diajukan oleh J.A. Brinell pada tahun 1900 ini merupakan uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya (Dieter, 1987).Angka kekerasan brinell (BHN) dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diameter jejak. (anonim)



III METODOLOGI PERCOBAAN



A.    Alat dan bahan yang digunkan dalm perobaan ini adalah sebagai berikut: 1.      Mikroskop



Gambar. 3.1 Mikroskop



2.             Specimen uji 



Gambar. 3.2 Specimen uji



3.      Indikator gouge



Gambar. 3.3 Indikator gouge



B.     Proses Percobaan 1.      Metode Brinel 1.      Memilih diameter steel ball yang sesuai berdasarkan hardness dari specimen dan  meletakkan pada ball holder 2.      Menentukan Test Load Weight yang sesuai dan meletakkan pada weight saucer. 3.      Meletakkan spesimen uji pada sampel bearer dan  menaikannya dengan memutar hand wheel  hingga steel ball indentor  menyentuh permukaan spesimen. 4.      Menutup relief  valve dan menaikkan tekanan dalam silinder utama dengan hand pump. Tekanan yang dihasilkan akan mengangkat beban pada hydraulic piston dapat dibaca pada pressure gauge. 5.      Menunggu sampai kira-kira 7 detik (tergantung sifat material) hingga penekanan sempurna. 6.      Membuka kembali relief hingga tekan oli akan berkurang sampai nol. 7.      Memutar kembali hand wheel ke posisi semula , kemudian mengukur diameter bekas penekanan dengan measuring microscope. Dalam  pengukuran sebaiknya dilakukan lebih dari 2x dari tempat yang berbeda.



2.      Metode Rockwell a.       Tahap-tahap sebelum percobaan 1.     Membuka dush pot valve



 untuk percobaan yang menggunakan indicator bola baja dan



membuka penuh untuk indicator intan. 2.     Meletakkan posisi awal crankhandle mengarah kedepan kita bila indicator gauge didepan kita.



3.     Menyesuaikan beban yang dipakai menurut nilai kekerasan specimen uji, yaitu 0,98 Kn untuk indicator bola baja dan 1,47 Kn untuk indicator intan. b.       Prosedur percobaann 1.      Memilih indentor yang sesuai dengan specimen uji dan meletakkan dibawah plunger rod. 2.      Membersihkan permukaan spisimen dan meletakkan pada meja uji shingga permukaan rata dan sejajar dengan meja uji (anvil). 3.      Memutar handwell sehingga permukaan specimen menyentuh       indentor dengan memutar kapstan hingga jarum kecil pada indentor gauge pada posisi titik merang (minor load). 4.      Melakukan pensettingan yaitu dengan mmenggunakan ring terluar dari indicator gauge untuk meletakan posisi jarum panjang ke posisi B-30/C-0 atau B-130-/C-100. 5.      Mendorong crankhandle kebawah untuk memakai bebean mayor. 6.      Memperhatkan jarum sampai berhenti (minimal 7 detik), kemudian mengangkat crankhandle ke posisi semula, posisi pelepasan beban mayor, tetapi beban mayor masih dipakai. 7.      Membaca angka yang ditunjukan pada dial gauge: 1        warna merah untuk indentor bola baja 2        warna hitam untuk indentor intan.



IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A.     Metode Brinell Tabel. 4.1 Data Percobaan Uji Brinell Jenis



Beban (P)



No.



D



d



Nilai kekerasan



Rata-rata



Material



Kgf



Baja



60 kg P = 588 N



Test 1 2 3 4 5



mm 5 5 5 5 5



mm 26 27 26 27 26



Brinell (BHN) 177,706 166,138 177,706 166,138 177,138



BHN 173,0788



Grafik.4.1 Grafik Uji Brinell



Pada pengujian Brinell kita dapat beberapa nilai,Pada percobaan pertama dengan D = 5 d = 26 jenis materialnya adalah Baja. Beban yang diberikan pada percobaan pertama ialah 60 kg atau 588 N dan Hasil yang didapat pada Tabel 4.1 adalah 177,706, dilihat pada Grafik 4.1 percobaan pertama hasil nilainya hampir 178. Nilai Rata- rata yang didapat pada percobaan pertama adalah 173,0788. Berikutnya pada percobaan yang kedua dengan data yang sama dapat menghasilkan nilai kekerasan 166,138. Pada grafik 4.1 percobaan yang kedua nilai kekerasan brinell adalah 166. Nilai rata-rata yang didapat pada percobaan yang kedua sama dengan percobaan yang pertama adalah 173,0788 Selanjutnya pada percobaan ketiga dengan data yang sama dan juga mendapatkan nilai kekerasan yang sama pada percobaan yang pertama yaitu 177,706, Grafiknya pun sama dengan percobaan yang pertama tidak ada bedanya. Nilai rata-ratanya yang didapat adalah 173,0788. Pada percobaan ke-4 dengan data percobaan yang sama, nilai kekerasan yang didapat pada percobaan yang ke- 3 adalah  166,138, Data percobaan yang keempat dapat dilihat pada tabel 4.1, grafik 4.1 pada percobaan yang keempat juga menunjukan nilai yang sama,nilai



rata-rata yang didapat adalah 173,0788. Pada percobaan terakhir dengan data D = 5 d = 26 bebean yang diberikan adalah 60 kg atau 588 N. Hasil yang didapat adalah 177,706 dan nilai rata-ratanya adalah 173,0788. Pada grafik 4.1 nilai kekerasan percobaan kelima sama dengan percobaan 1 dan 3. B.     Metode Rockwell Tabel. 4.2 Peercobaan Uji Rockwell Jenis



Beban (P)



No



Material



Kg



Tes



100 kg P = 980 N



t 1 2 3 4 5



Baja



Indentor Warna skala



Nilai Kekerasan



Rata-rata



Rockwell (HRC)



HRC



1/16” Hitam 64,5 1/16” Hitam 64 1/16” Hitam 64 1/16” Hitam 64,5 1/16” Hitam 64 Grafik.4.2 Grafik Uji Rockwell



64,2



Pada Pengujian Rockwell, Jenis material yang digunakan adalah baja, Beban yang diberikan adalah 100 kg atau 980 N dengan indentor berukuran 1/6” warna skalanya adalah hitam. Pada percobaan  pertama nilai kekerasan Rockwell yaitu 64,5 dan mendapat nilai rata-ratanya adalah 64,2. Pada Grafik 4.2 percobaan rockwell yang pertama menunjukkan nilai 64,5. Pada percobaan



yang kedua dengan data yang sama dan nilai kekerasan yang didapatkan adalah 64, grafik 4.2 pada percobaan yang kedua menunjukan nilai 64. Selanjutnya pada percobaan ketiga dengan data yang sama, nilai kekerasan yang sama dan juga rata-rata uji rockwell yang sama dengan percobaan yang kedua, grafik yang dihasilkan pun sama dengan percobaan yang kedua. Pada percobaan keempat dengan data yang sama yaitu beban yang diberikan 100 kg atau 980 N,indentor 1/6”,warna skalanya adalah hitam,menunjukkan nilai kekerasan Rockwell,ialah 64 dengan nilai rata-rata 64,2.grafik 4.2 nilai yang ditunjukkan adalah 64,5. Pada percobaan terakhir atau percobaan yang kelima nilai kekerasan 64 dan rata-ratanya adalah 64,2 dan nilai grafiknya menunjukkan 64.



\



V. SIMPULAN DAN SARAN



A.    Simpulan Adapun Simpulan yang diberikan setelah Praktikum adalah sebagai berikut : 1.      Sifat dasar material menentukan kualitas bahan. 2.      Kita bisa melihat perubahan sifat mekanik pada material dari hasil praktikum 3.      Besaran sifat material bisa ditentuan dan dicari. untuk kepentingan dan efisiensi data kerja nyata industri 4.      Dari hasil praktikum kekerasan,banyak uji metode yang bisa digunakan untuk menentukan hasil kekerasan 5.      Hasil Rata-rata dari BHN 173,0788 6.      Hasil Rata-rata dari HRC 64,2



B.     Saran Adapun Saran yang diberikan setelah Praktikum adalah sebagai berikut : 1.      Kebersihan laboratorium seharusnya lebih diperhatikan, agar ketika melakukan praktikum dapat merasa nyaman 2.      Alat-alat ditambah agar praktikumnya bervariasi lagi 3.      Pencahayaan laboratorium ditambah agar membantu pengelihatan



TUGAS AKHIR Pertanyaan :   1.    Bandingkan ketiga hasil uji kekerasan tersebut dan buatlah analisa hasil tersebut.   2.    Apa hubungan nilai kekerasan dengan kekuatan tarik material ?   3.    Jelaskan pengaruh kekerasan terhadap sifat material !   4.    Apa guna pengujian kekerasan dan apa keuntungan dan kelemahan ketiga pengujian kekerasan tersebut ?   5.    Turunkan persamaan untuk pengujian kekerasan Brinell dan Vickers ! Jawaban : 1.      Setelah dibandingkan,maka didapatkan analisa jika yang mempengaruhi titik  pada benda kerja adalah keceptan pembebanan,waktu durasi pembebanan  dan juga metode Rockwell lebih efektif untuk pengujian praktikum uji kekerasan Brinell : BHN =



  =177,706



Rockwell : Rata-rata HRC = 64,2   2.    Hubungan kekerasan dengan kekuatan tarik  material adalah semakin keras material tersebut, sifat kekuatan tarik material akan semakin getas dan mudah untuk terputus.   3.    Pengaruh kekerasan terhadap sifat material suatu spesimen adalah semakin keras suatu spesimen, sifat material tersebut semakin getas dan semakin sulit untuk dipecahkan.   4.    Kegunaan pengujian kekerasan adalah untuk mengetahui sifat mekanika kekerasan suatu material sebelum material tersebut digunakan.           Keuntungan dan kelemahan pengujian kekerasan:           a. Metode Brinell memiliki keuntungan: hasil pengukuran kekerasan lebih spesifik, karena pengukuran akhir dilakukan dengan perhitungan teorit dari pengamatan melalui mikroskop. Sedangkan kelemahan dari metode ini adalah: proses pengukuran yang lama.           b. Metode Rockwell memiliki keuntungan : proses pengukuran berlangsung cepat, karena nilai hasil kekerasan sudah terlihat di alat indikator gauge. Sedangkan kelemahan dari metode ini adalah : kurangnya ketelitian dari hasil nilai pengukuran.



Laporan Praktikum Pengujian Mekanik Pengujian Kekerasan (Hardness Test) Diposting oleh Widi Eko Saputro pada 01:53 LATAR BELAKANG Pengujian kekerasan merupakan pengujian yang relatif mudah dilakukan untuk mengetahui sifat mekanik suatu material. Sifat mekanik ini sangaterat kaitanya dengan performa dari suatu material, jika sifat mekanik tersebut bagus maka performa dari suatu material bagus pula. Uji keras dapat digunakan sebagai metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas dan perlakuan dingin terhadap material. Material yang telah mengalami Cold Working, Hot Working, dan Heat Treatment, dapat diketahui perubahan kekuatan, dengan mengukur kekerasan permukaan suatu material. Sehingga dengan uji keras, kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap suatu material. TUJUAN PRAKTIKUM Mengetahui macam-macam metode pengujian keras serta aplikasinya Mengetahui kelebihan dan kekurangan metode-metode pengujian kekerasan TEORI DASAR Konsep umum tentang kekerasan sebagai penentu kualitas suatu bahan mempunyai kaitan erat dengan kekakuan dan kekompakan permukaan suatu meterial. Ada banyak metode yang dikembangkan dalam menentukan harga kekerasan ini. Sehingga arti fisik dari kekerasan tidak mudah dipahami bersama. Pengertian tentang kekerasan ini bergantung pada pengalaman dan profesi setiap orang. Metode umum pengujian kekerasan ada tiga jenis yaitu ; Scracht, Indentor dan Dynamic. Konsep yang dipakai pada pengujian ini adalah metode indenter, yaitu pengujian kekerasan dengan menggunakan Indentor, pengujian pada percoibaan ini dibagi tiga jenis; Brinell, Vicker dan Rockwell. Brinell Hardness Pengujian kekerasan Brinell menggunakan bola baja dengan diameter 10 mm dan beban 3000 Kg. sesuai dengan ASTM E 10. Beban diberikan kepada spesimen selama 30 detik kemudian diameter jejak yang ditinggalkan diukur dan dihitung dengan persamaan BHN (Brinell Hardness Number). Prinsip perhitungan adalah dengan menghitung beban dibagi dengan luas daerah yang ditinggalkan.



Rockwell Hardness Metode pengujian kekerasan yang palng banyak dipakai adalah metode Rockwell. Terdapat dua macam pembebanan yaitu mayor dan minor. Beban minor diberikan sebesar 10 Kg dan beban mayor besarnya bervariasi antara 60, 100 dan 150 Kg. Beban Minor berfungsi untuk meminimalisasi pengaruh bentuk permukaan dan sebagai setting awal untuk posisi beban mayor. Indentor yang digunakan juga bervariasi. Pengujian ini distandarkan pada ASTM E 18. Vickers Hardness Pengujian kekerasan ini menggunakan Indentor berupa Pyramid Intan yang membentuk sudut 1360 (ASTM E 92). Masa indentor bervariasi antara 1 – 120 Kg. uji keras Vicker diterima secara luas untuk keperluan riset karena mempunyai rentang yang luas. Sehingga dapat digunakan pada material yang keras dan lunak sekaligus. Perhitungan menggunakan persamaan VHN dengan prinsip pengukuran sama dengan Brinell hanya saja luas yang dihitung berbeda persamaannya. DATA PENGAMATAN



 



ANALISIS Pada praktikum ini pengujian kekerasan dilakukan dengan metode brinell, vickers, dan rockwell. Pengujian kekerasan dilakukan pada spesimen yang berbeda dengan beberapa titik pada permukaannya. Spesimen yang digunakan adalah baja karbon medium, aluminium, dan baja karbon heat treatment. Sebelum pengujian dengan metode Brinell dan Vickers, maka spesimen materialnya harus dalam keadaan bersih dari korosi, kering dari cairan, dan memiliki permukaan yang rata. Apabila spesimen tidak dalam kondisi demikian, maka hasil kekerasan yang didapat tidak valid karena kondisi tersebut dapat mempengaruhi harga kekerasan. Untuk itu, kita harus melakukan persiapan permukaan material (surface preparation). Permukaan yang tidak rata dapat digerinda, permukaan yang terkorosi dengan diampelas dan permukaan basah dengan dikeringkan. Pada metode Rockwell tidak perlu preparasi karena ada beban minor sebelum pembebanan mayor yang berfungsi sebagai surface preparation. Spesimen yang digunakan tidak boleh terlalu lunak agar tidak terjadi aliran material. Tidak juga terlalu lebih keras daripada indentornya, karena dapat merusak indentor. Beban yang akan diberikan terhadap material yang akan diuji disesuaikan. Saat akan ditekan harus sangat diperhatikan ketegaklurusan indentor terhadap material. Hal ini perlu untuk mendapatkan hasil indentasi yang valid. Saat pengujian keras, jarak antara indentasi yang diberikan terhadap material harus diperhatikan. Hal ini sangat perlu mengingat setelah diuji keras maka material di daerah indentasi akan mengalami deformasi plastis dan strain hardening. apabila terlalu dekat, harga kekerasan yang didapat telah dipengaruhi oleh fenomena ini. Jarak minimal antara dua indentasi adalah 3 – 5 kali dari diameter indentasi. Tebal spesimen pun minimal 10 kali dari kedalaman pengindentasian agar yang diuji adalah benar-benar kekerasan permukaan material tersebut. Pembebanan diberikan selang waktu sebelum gaya pembebanannya dihilangkan dari spesimen agar didapat harga yang valid. Karena material saat diberi penekanan membutuhkan waktu untuk berdeformasi elastis secara sebagian. Masing-masing metode memiliki kelebihan dan kekurangan dalam pengukuran kekerasan suatu permukaan material. Keuntungan metode Brinell adalah bila ada sedikit scratch tidak akan terlalu mempengaruhi hasil pengujian karena permukaan indentasinya yang luas. Namun metode ini memiliki kelemahan yaitu spesimen uji tidak boleh terlalu lunak ,terlalu keras ataupun terlalu tipis. Karena apabila terlalu lunak dan tipis penekanan akan sampai kebawah permukaan spesimen dan bukan lagi mengukur kekerasan di permukaan. Selain itu tidak dapat mengukur kekuatan tiap fasa karena luas indentasi yang luas dan preparasi juga pengolahan yang lama. Begitu pula pada metode Vickers, pengolahan data dan pengukuran yang sulit dan lama



mengakibatkan kesalahan pengukuran kekerasan akan semakin besar terjadi. Pada metode ini, terdapatnya dua buah diagonal hasil penusukan indentor piramida intan pada permukaan spesimen dengan harga yang berbeda. Harga diagonal yang dipakai saat perhitungan adalah ratarata dari nilai kedua diagonal. Dibutuhkan ketelitian untuk mengukurnya menggunakan mikroskop optik Untuk memperoleh harga kekerasan dari kedua metode ini diperlukan perhitungan dari rumus yag sudah ada. Metode rockwell adalah yang paling baik secara teknik dalam pengukuran kekerasan. Hal ini disebabkan adanya beban minor dan mayor pada penekanan dan nilai kekerasan yang bisa langsung terbaca. Selain itu ada klasifikasi untuk macam-macam spesimen logam.. Sehingga kita tidak perlu melakukan preparasi. Harga kekerasan langsung didapat saat pengujian tersebut. Dengan demikian tidak dibutuhkan perhitungan dan pengerjaannya bisa lebih cepat bila dibandingkan dengan kedua metode di atas. Dari data yang didapat baja heat treatment memiliki kekerasan yang paling tinggi diantara ketiga spesimen tersebut. Hal ini terjadi karena baja heat treatment memiliki struktur BCT, dimana struktur ini memiliki kekerasan yang paling tinggi material. Baja karbon sedang memiliki struktur BCC, sedangkan aluminium memiliki struktur FCC sehingga baja kerbon sedang memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari aluminium. Harga kekerasan rockwell yang didapat tidak sesuai dengan urutan kekerasan material yang diuji menurut Brinell dan Vickers. Sedangkan setelah dikonversi harga kekerasan yang didapat sesuai dengan urutan kekerasan ketiga material tersebut.



Hardness Tester Uji kekerasan atau hardness test merupakan salah satu cara untuk mengetahui kekuatan atau ketahanan suatu (bahan) material. Sedangkan kekerasan itu sendiri (hardness) ialah salah satu sifat mekanik dari suatu material selain sifat fisik dan teknologik yang dimilikinya. Dari berbagai referensi Rumus untuk pengujian kekerasan ada 4 yaitu : (1) Brinnel (HB / BHN), (2) Rockwell (HR / RHN), (3) Vikers (HV /VHN) dan (4) Micro Hardness (knoop hardness). Uji keras merupakan pengujian paling efektif karena dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat mekanik suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada satu titik atau daerah tertentu. Nilai kekerasan yang ditampilkannya cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan demikian, material dapat dengan mudah digolongkan sebagai material ulet atau getas. Hardness tester atau yang sering disebut Uji keras juga dapat digunakan sebagai salah satu metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas dan perlakuan dingin terhadap material. Material yang telah mengalami cold working, hot working, dan heat treatment, dapat diketahui gambaran perubahan kekuatannya, dengan mengukur kekerasan permukaan suatu material. Oleh sebab itu, dengan uji keras kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap material.



What is Hardness Test (Uji Kekerasan) ??? Kamis, 19 Oktober 2017



Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut  tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).   Uji kekerasan adalah pengujian yang paling efektif untuk menguji kekerasan dari suatu material, karena dengan pengujian ini kita dapat dengan mudah mengetahui gambaaran sifat mekanis suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada suatu titik, atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan melakukan uji keras, material dapat dengan mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas.   Mengapa diperlukan pengujian kekerasan? Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu  material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :   1.      Brinnel (HB / BHN) Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen). Idealnya, pengujian



Brinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf. Identor (Bola baja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten.   2.      Rockwell (HR / RHN) Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.   Untuk mencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metode Rockwell dijelaskan pada gambar 4, yaitu pada langkah 1 benda uji ditekan oleh indentor dengan beban minor (Minor Load F0) setelah itu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada langkah  2, dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang  tersisa adalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada Gambar 4. Besarnya minor load maupun major load tergantung dari jenis material yang akan di uji, jenis-jenisnya bisa dilihat pada Tabel 1.    Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya kekerasan dengan metode Rockwell.    HR = E - e Dimana : F0        = Beban Minor(Minor Load) (kgf) F1        = Beban Mayor(Major Load) (kgf) F          = Total beban (kgf) e          = Jarak antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan  0.002 mm E         = Jarak antara indentor saat diberi minor load dan zero reference line yang untuk tiap jenis indentor berbeda-beda yang bias dilihat pada table 1



HR      = Besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness Tabel dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell skala dan range uji dalam skala Rockwell.   Tabel 1 Rockwell Hardness Scales Scale A B C D E F G H K L M P R S V



Indentor



F0 F1 F (kgf) (kgf) (kgf)



  E  100



Jenis Material Uji Exremely hard materials, tugsen carbides, dll Medium hard materials, low dan medium carbon steels, kuningan, perunggu, dll Hardened steels, hardened and tempered alloys Annealed kuningan dan tembaga



Diamond cone 1/16" steel ball



10



50



60



10



90



100 130



Diamond cone Diamond cone 1/8" steel ball 1/16" steel ball 1/16" steel ball 1/8" steel ball 1/8" steel ball 1/4" steel ball 1/4" steel ball 1/4" steel ball 1/2" steel ball 1/2" steel ball 1/2" steel ball



10



140



150 100



10



90



100 100



10 10



90 50



100 130 Berrylium copper,phosphor bronze, dll 60 130 Alumunium sheet



10



140



150 130 Cast iron, alumunium alloys



10 10 10 10 10 10 10 10



50 140 50 90 140 50 90 140



60 150 60 100 150 60 100 150



130 130 130 130 130 130 130 130



Plastik dan soft metals seperti timah Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale Sama dengan H scale



    3.      Vikers (HV / VHN) Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti ditunjukkan pada gambar 3.



Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu  antara 1 sampai 1000 gram. Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :       Gambar 3 Pengujian Vikers  Gambar 4 Bentuk indentor Vickers (Callister, 2001)     Dimana, HV      = Angka kekerasan Vickers F          = Beban (kgf) d          = diagonal (mm)   4.      Micro Hardness (knoop hardness) Mikrohardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testing merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilai kekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti keramik.   Dimana, HK      = Angka kekerasan Knoop   F          = Beban (kgf) l           = Panjang dari indentor (mm) Nah, setelah kita mengetahui macam-macam pengujian untuk uji kekerasan maka kita harus memikirkan apa yang harus kita ketahui untuk menentukan metode uji kekerasan yang digunakan, untuk itu kita harus memperhatikan hal-hal dibawah ini :



a.       Permukaan material b.      Jenis dan dimensi material c.      Jenis data yang diinginkan d.      Ketersedian alat uji



Mengenal Rockwell Hardness dan Penerapannya Dalam Industri Kamis, 19 Oktober 2017



Untuk di industri sendiri, kekerasan tersebut merupakan suatu sifat dari material yang akan di uji, yang mana suatu ukuran ketahanan dari suatu material terhadap perubahan bentuk plastis lokal. Ketika akan menguji kekerasan suatu material tersebut kita harus memperhatikan beberapa hal, misalnya dari nilai kekerasan yang akan di hitung, biasanya pada saat pengukuran kekerasan suatu material, nilai kekerasan yang akan dihitung tersebut hanya bisa di ukur pada tempat pengujian tersebut, namun jika dilakukan pengukuran pada lokasi lain bisa jadi nilai kekerasan material tersebut berbeda dengan hasil pengujian pada lokasi lainnya, karena nilai dari kekerasan suatu material tersebut bersifat homogen.



Lalu, sekarang kita akan masuk ke pembahasan inti, yaitu Rockwell Hardness. Rockwell Hardness sendiri merupakan salah satu dari beberapa metode pengujian ( seperti : Brinel Hardness, Vickers Hardness, Micro Hardness) yang paling sering digunakan di dunia teknik ataupun didunia industri. Karena metodenya simple dan tidak



membutuhkan keahlian khusus, metode Rockwell Hardness paling banyak digunakan di Amerika Serikat karena penggunaanya tersebut mudah, dan tidak merepotkan selain itu juga bebas dari “ Human Error”. Instrumen yang digunakan dalam pengukuran ini adalah Rockwell Hardness Tester. Dalam penggunaanya, ada beberapa skala nilai kekerasan  yang dipergunakan dalam pengujian kekerasan dan gabungan dari beberapa jenis identor dan beban yang diterapkan. Berikut merupakan jenis identor yang dipergunakan : •    Indentor bola baja diameter standar (diameter 10mm, diameter 5mm, diameter 2.5mm, dan diameter 1mm) •    Identor kerucut intan yang digunakan untuk pengujian bahan-bahan keras Dengan menggunakan metode Rockwell Hardness ini nilai pengujian kekerasan yang dihasilkan dapat ditentukan dengan beda kedalaman dari hasil penetrasi yang diwakili beban minor dan di ikuti beban mayor yang lebih dominan dibandingkan beban minornya. Jadi untuk besarnya beban minor adalah 10 kg dan untuk besarnya beban mayornya adalah 60, 100, 150 kg tapi tergantung material yang mau di uji dan tergantung menu Rockwell yang dipilih. Maka dari itu untuk metode pengujian Rockwell Hardness sendiri menggunakan 2 beban ini, yaitu : beban minor dan beban mayor. Untuk nilai kekerasannya bisa didapatkan langsung dan tidak membutuhkan waktu yang lama juga, cuma beberapa detik saja.



Rockwell scale From Wikipedia, the free encyclopedia



A Rockwell Hardness Tester The Rockwell scale is a hardness scale based on indentation hardness of a material. The Rockwell test determines the hardness by measuring the depth of penetration of an indenter under a large load compared to the penetration made by a preload.[1] There are different scales, denoted by a single letter, that use different loads or indenters. The result is a dimensionless number noted as HRA, HRB, HRC, etc., where the last letter is the respective Rockwell scale (see below). When testing metals, indentation hardness correlates linearly with tensile strength.[2] This important relation permits economically important nondestructive testing of bulk metal deliveries with lightweight, even portable equipment, such as hand-held Rockwell hardness testers.[citation needed]



Contents       



1 History 2 Operation 3 Scales and values o 3.1 Typical values 4 Standards 5 See also 6 References 7 External links



History The differential depth hardness measurement was conceived in 1908 by a Viennese professor Paul Ludwik in his book Die Kegelprobe (crudely, "the cone test").[3] The differential-depth method subtracted out the errors associated with the mechanical imperfections of the system, such as backlash and surface imperfections. The Brinell hardness test, invented in Sweden, was



developed earlier – in 1900 – but it was slow, not useful on fully hardened steel, and left too large an impression to be considered nondestructive. Hugh M. Rockwell (1890–1957) and Stanley P. Rockwell (1886–1940) from Connecticut in the United States co-invented the "Rockwell hardness tester," a differential-depth machine. They applied for a patent on July 15, 1914.[4] The requirement for this tester was to quickly determine the effects of heat treatment on steel bearing races. The application was subsequently approved on February 11, 1919, and holds U.S. Patent 1,294,171. At the time of invention, both Hugh and Stanley Rockwell worked for the New Departure Manufacturing Co. of Bristol, CT. New Departure was a major ball bearing manufacturer which in 1916 became part of United Motors and, shortly thereafter, General Motors Corp. After leaving the Connecticut company, Stanley Rockwell, then in Syracuse, NY, applied for an improvement to the original invention on September 11, 1919, which was approved on November 18, 1924. The new tester holds U.S. Patent 1,516,207.[5][6] Rockwell moved to West Hartford, CT, and made an additional improvement in 1921.[6] Stanley collaborated with instrument manufacturer Charles H. Wilson of the Wilson-Mauelen Company in 1920 to commercialize his invention and develop standardized testing machines.[7] Stanley started a heattreating firm circa 1923, the Stanley P. Rockwell Company, which still exists in Hartford, CT. The later-named Wilson Mechanical Instrument Company has changed ownership over the years, and was acquired by Instron Corp. in 1993.[8]



Operation



Force diagram of Rockwell test



A closeup of the indenter and anvil on a Rockwell-type hardness tester.



A digital Rockwell tester The determination of the Rockwell hardness of a material involves the application of a minor load followed by a major load. The minor load establishes the zero position. The major load is applied, then removed while still maintaining the minor load. The depth of penetration from the zero datum is measured from a dial, on which a harder material gives a higher number. That is, the penetration depth and hardness are inversely proportional. The chief advantage of Rockwell hardness is its ability to display hardness values directly, thus obviating tedious calculations involved in other hardness measurement techniques. The equation for Rockwell Hardness is , where d is the depth (from the zero load point), and N and s are scale factors that depend on the scale of the test being used (see following section). It is typically used in engineering and metallurgy. Its commercial popularity arises from its speed, reliability, robustness, resolution and small area of indentation. In order to get a reliable reading the thickness of the test-piece should be at least 10 times the depth of the indentation.[9] Also, readings should be taken from a flat perpendicular surface, because convex surfaces give lower readings. A correction factor can be used if the hardness of a convex surface is to be measured.[10]



Scales and values There are several alternative scales, the most commonly used being the "B" and "C" scales. Both express hardness as an arbitrary dimensionless number.



Scale Abbreviation Load



Various Rockwell scales[11] Indenter



Use



N



s



A



HRA



B



HRB



C



HRC



D



HRD



60 kgf 100 kgf 150 kgf 100 kgf 100 kgf



120° diamond spheroconical† 1 ⁄16-inch-diameter (1.588 mm) steel sphere



HRE







100 0.002mm



Aluminium, brass, and 130 0.002mm soft steels



120° diamond spheroconical Harder steels >B100



100 0.002mm



120° diamond spheroconical



100 0.002mm



1



⁄8-inch-diameter (3.175 mm) steel sphere 1 ⁄ -inch-diameter F HRF 60 kgf 16 (1.588 mm) steel sphere 1 150 ⁄16-inch-diameter G HRG kgf (1.588 mm) steel sphere † Also called a brale indenter E



Tungsten carbide



130 0.002mm 130 0.002mm 130 0.002mm



Except for testing thin materials in accordance with A623, the steel indenter balls have been replaced by tungsten carbide balls of the varying diameters. When a ball indenter is used, the letter "W" is used to indicate a tungsten carbide ball was used, and the letter "S" indicates the use of a steel ball. E.g.: 70 HRBW indicates the reading was 70 in the Rockwell B scale using a tungsten carbide indenter.[12]



The superficial Rockwell scales use lower loads and shallower impressions on brittle and very thin materials. The 45N scale employs a 45-kgf load on a diamond cone-shaped Brale indenter, and can be used on dense ceramics. The 15T scale employs a 15-kgf load on a 1⁄16-inch-diameter (1.588 mm) hardened steel ball, and can be used on sheet metal. The B and C scales overlap, such that readings below HRC 20 and those above HRB 100, generally considered unreliable, need not be taken or specified.



Typical values   



Very hard steel (e.g. chisels, quality knife blades): HRC 55–66 (Hardened High Speed Carbon and Tool Steels such as M2, W2, O1, CPM-M4, and D2, as well as many of the newer powder metallurgy Stainless Steels such as S30V, CPMS-154, ZDP-189, etc.)[13] Axes: about HRC 45–55 Brass: HRB 55 (Low brass, UNS C24000, H01 Temper) to HRB 93 (Cartridge Brass, UNS C26000 (260 Brass), H10 Temper)[14]



Several other scales, including the extensive A-scale, are used for specialized applications. There are special scales for measuring case-hardened specimens.



Standards











International (ISO) o ISO 6508-1: Metallic materials—Rockwell hardness test—Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) o ISO 2039-2: Plastics—Determination of hardness—Part 2: Rockwell hardness US standard (ASTM International) o ASTM E18: Standard methods for Rockwell hardness and Rockwell superficial hardness of metallic materials



See also        



Brinell hardness test Hardness comparison Holger F. Struer Knoop hardness test Leeb Rebound Hardness Test Meyer hardness test Shore durometer Vickers hardness test



References 1.  E.L. Tobolski & A. Fee, "Macroindentation Hardness Testing," ASM Handbook, Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation, ASM International, 2000, pp. 203–211, ISBN 0-87170-3890.   "Correlation of Yield Strength and Tensile Strength with Hardness for Steels", E. J. Pavlina and C. J. Van Tyne, Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 17, Number 6 / December 2008   G.L. Kehl, The Principles of Metallographic Laboratory Practice, 3rd Ed., McGraw-Hill Book Co., 1949, p. 229.   H.M. Rockwell & S.P. Rockwell, "Hardness-Tester," U.S. Patent 1,294,171, Feb 1919.   S.P. Rockwell, "The Testing of Metals for Hardness, Transactions of the American Society for Steel Treating, Vol. II, No. 11, August 1922, pp. 1013–1033.   S. P. Rockwell, "Hardness-Testing Machine", U.S. Patent 1,516,207, Nov 1924.   V.E. Lysaght, Indentation Hardness Testing, Reinhold Publishing Corp., 1949, pp. 57– 62.   R.E. Chinn, "Hardness, Bearings, and the Rockwells," Advanced Materials & Processes, Vol 167 #10, October 2009, p 29-31.   Fundamentals of Rockwell Hardness Testing, archived from the original on 2010-01-29, retrieved 2010-09-10   PMPA's Designer's Guide: Heat treatment, retrieved 2009-06-19.   Smith, William F.; Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, p.  229, ISBN  0-07-295358-6   E18-08b Section 5.1.2.1 & 5.2.3



  Knife blade materials  matweb.com, accessed 2010-06-23



Hardness Tester



       Pengujian Kekerasan atau HARDNESS TESTER adalah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi.   Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan dinilai dari ukuran sifat mekanis material yang diperoleh dari  DEFORMASI PLASTIS (deformasi yang diberikan dan setelah dilepaskan,  tidak kembali ke bentuk semula akibat indentasi oleh suatu menda sebagai alat uji.   Dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu Bahan Teknik (Metallurgy Engineering). Mengapa diperlukan HARDNESS TESTER atau pengujian kekerasan? Di dalam aplikasi manufaktur, material terutama semata diuji untuk dua pertimbangan: yang manapun ke riset karakteristik suatu material baru dan juga sebagai suatu cek mutu untuk memastikan bahwa contoh material tersebut menemukan spesifikasi kualitas tertentu .   Pengujian yang paling banyak dipakai adalah dengan menekankan penekan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan mengukur ukuran bekas



penekanan yang terbentuk diatasnya, cara ini dinamakan cara kekerasan dengan penekanan.   Kekerasan juga didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :   1. Hardness Tester Brinell (HB 2. Hardness Tester Rockwell (HR 3. Hardness Tester Vikers (HV 4. Hardness Tester Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red)     Brinell Hardness Tester ( Portable )     Rockwell Hardness Tester ( Portable )     Tablet Hardness Tester ( Portable )     Vickers Hardness Tester ( Portable )     Shore Hardness Tester ( Durometer )



/ / /



BHN) RHN) VHN)



        UNIVERSAL HARDNESS TESTER TH 722   Copyright © 2016 Alat Uji



Uji Kekerasan Logam Posted by fariedpradhana on April 22, 2012 Posted in: Tulisan. Tagged: alumunium, ilmu logam, jenis logam, molibden, pengujian logam, unsur karbon. 8 Komentar Dalam ilmu logam, jenis-jenis logam dikelompokkan menjadi 4 kelompok, yaitu: 1. 2. 3. 4.



Logam berat (besi, nikel, khrom, tembaga, timah hitam, timah putih, timah, dan seng). Logam ringan (alumunium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, dan barium). Logam mulia (emas, perak, dan platina). Logantahan api (wolfram, titanium, sirkonium, dan molibden).



Sedangkan jenis logam berdasarkan bahan dasar yang membentuknya dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu : 1. Logam besi (ferrous) yaitu suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Jenis-jenis logam ini antara lain yaitu besi tuang, besi tempa, baja lunak, baja karbon sedang, baja karbon tinggi, serta baja karbon tinggi dan campuran. 2. Logam bukan besi (non ferrous) yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Jenis-jenis logam ini antara lain yaitu tembaga (Cu), alumunium (Al), timbel (Pb), dan timah (Sn). Proses pengujian logam adalah proses pemeriksaan bahan-bahan untuk diketahui sifat dan karakteristiknya yang meliputi sifat mekanik, sifat fisik, bentuk struktur, dan komposisi unsurunsur yang terdapat di dalamnya. Proses pengujian logam dikelompokkan ke dalam tiga kelompok metoda pengujian, yaitu : 1. Destructive Test (DT), yaitu proses pengujian logam yang bisa menimbulkan kerusakan logam yang di uji. 2. Non Destructive Test (NDT), yaitu proses pengujian logam yang tidak bisa menimbulkan kerusakan logam atau benda yang di uji.



3. Metallography, yaitu proses pemeriksaan logam tentang komposisi kimianya, unsurunsur yang terdapat didalamnya, dan bentuk strukturnya.   Uji Kekerasan Rockwell Uji kekerasan rockwell ini juga didasarkan  kepada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu kepermukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor maka yang dijadikan dasar perhitungan nilai kekerasan rockwell bukanlah hasil pengukuran diameter ataupun diagonal bekas lekukan tetapi justru “dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu”. Inilah kelainan cara rockwell dibandingkan dengan cara pengujian kekerasan lainnya. Pengujian rockwell yang umumnya biasa dipakai ada ke jenis yaitu HRA, HRB,dan HRC. HR itu sendiri merupakan suatu singkatan dari kekerasan rockwell atau rockwell hardness number dan kadang-kadang disingkat dengan huruf R saja. Pengujian kekerasan dengan metode rockwell ini diatur berdasarkan standar DIN 50103. Tingkat skala kekerasan menurut metode rockwell adalah berdasarkan pada jenis indentor yang digunakan pada masing-masing skala. Dalam metode rockwell ini terdapat dua macam indentor yang ukurannya bervariasi, kedua jenis indentor itu adalah : a.  Kerucut intan dengan besar sudut 1200, dikenal pula dengan “Rockwell cone”. b.  Bola baja dengan berbagai ukuran, dikenal pula dengan “Rockwell”. Untuk cara pemakaian skala ini, lebih dahulu ditentukan dan dipilih ketentuan angka kekerasan meksimum yang boleh digunakan oleh skala tertentu. Jika pada skala tetentu tidak tercapai angka kekerasan yang akurat, maka kita tentukan skala lain yang dapat menunjukan angka kekerasan yang jelas. Sebagaimana rumus tertentu,  maka skala memiliki standar atau acuan. Untuk mendapatkan nilai HRB harus menggunakan sebuah indentor berupa bola baja yang disepuh dengan ukuran Ø 1/16” dan ini digunakan untuk jenis logam yang tidak mendapatkan perlakuan pengerasan sebelummya (sepuh) dan untuk semua jenis non-ferrous dalam kondisi padat. Sedangkan untuk mendapatkan nilai HRc digunakan sebuah indentor kerucut diamond  yang memiliki sudut puncak 120o yang ujungnya dibundarkan dengan jari-jari 0,2 mm dan dipakai untuk menentukan kekerasan baja-baja yang telah dikeraskan. Kerucut diamond biasa disebut juga ”brale”. Bahan-bahan atau perlengkapan yang dipakai untuk pengujian kekerasan rockwell  adalah sebagai berikut : 1.   Mesin pengujuian kekerasan rockwell 2.  Indentor (penetrator) berupa bola baja yang disepuh dengan ukuran Ø 1/16” dan kerucut intan dengan besar sudut 1200 3.   Mesin gerinda



4.   Amplas kasar dan halus 5.   Benda uji (test speciment) Alat Uji Kekerasan Rockwell. Alat yang dipergunakan untuk melakukan uji kekerasan suatu logam yang dilakukan dengan menggunakan uji kekerasan rockwell digunakan alat yang bernama Rockwell Hardness Test. Berikut ini merupakan gambar beserta data dari mesin uji kekerasan rockwell : Nama alat        : Rockwell Hardness Test Merk                : AFFRI Seri 206.RT-206.RTS Loading              : Maximum 150 KP dan Minimum 60 KP Spesifikasi       : HR C Load   : 150 KP Indentor       : Kerucut Diamond 1200 HR B Load    : 100 KP Indentor       : Steel Ball Æ 1/16” HR A Load    : 60 KP Indentor       : Kerucut Diamond 1200



Cara Penggunaan Mesin Uji Kekerasan Rockwell Mesin uji kekerasan rockwell (rockwell hardness test) harus dipelajari dulu secara seksama. Mesin yang ada merupakan mesin yang digunakan untuk uji rockwell HRA, HRB, HRC, HRD, HRF, HRG selanjutnya sebelum dimulai pengujian indetor harus dipasang terlebih dahulu sesuai dengan jenis pengujian yang diperlukan baik itu indetor bola baja maupun kerucut diamond. Setelah indetor terpasang, letakan specimen yang akan diuji kekerasannya ditempat yang tersedia dan menyetel beban yang akan digunakan untuk proses penekanan. Nilai kekerasan dapat dilihat pada jarum yang terpasang pada alat ukur berupa dial indicator pointer. Uji Brinell Uji brinell dilakukan dengan penekanan sebuah bola baja yang terbuat dari baja chrom yang telah dikeraskan dengan diameter tertentu, oleh gaya tekan secara statis kedalam permukaan logam yang diuji harus rata dan bersih. Setelah gaya tekan ditiadakan dan bola baja dikeluarkan dari bekas lekukan, maka diameter paling atas dari lekukan tadi diukur secara teliti untuk kemudian dipakai untuk penentuan kekerasan logam yang diuji dengan menggunakan rumus:



Dimana : P = Beban yang diberikan (KP atau Kgf).



D = Diameter indentor yang digunakan. d = Diameter bekas lekukan. Kekerasan ini disebut kekerasan brinell yang biasa disingkat dengan HB atau BHN (Brinell Hardness Number). Bertambah keras logam yang diuji bertambah tinggi nilai HB. Bahan-bahan atau perlengkapan yang digunakan untuk uji kekerasan brinell adalah sebagai berikut : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Mesin uji kekerasan brinell Bola baja untuk brinell (brinell ball) Mikroskop pengukur Stop watch Mesin gerinda Ampelas kasar dan halus Benda uji (test specimen)



Mesin Percobaan Kekerasan Brinell Mesin uji kekerasan brinell (Brinell  Hardness Test) harus dipelajari dulu dan bila perlu mencatat hal-hal yang kiranya nanti diperlukan bagi pembuatan laporan, misalnya sebagai berikut: 1. 2. 3. 4.



Merek, type, nomor seri, tahun pembuatan, dan kemampuan mesin secara keseluruhan. Bagian-bagian utama dari mesin. Gambar sketsa mesin secara keseluruhan. Cara-cara pemakaian mesin.



Bila memakai bola baja untuk uji brinell, biasanya yang terbuat dari baja chrom yang telah disepuh atau ada juga cementite carbide, bola brinell ini tidak boleh berdeformasi sama sekali disaat proses penekanan kepermukaan logam uji. Standar dari bola brinell yaitu mempunyai Ø 10 mm atau 0,3937 in, dengan penyimpangan maksimal 0,005 mm atau 0,0002 in. Selain yang telah distandarkan seperti diatas terdapat juga bola-bola brinell dengan diameter lebih kecil (Ø 5 mm, Ø 2,5 mm, Ø 2 mm, Ø 1,25 mm, Ø 1 mm,  Ø 0,65 mm) yang juga mempunyai toleransitoleransi tersendiri. Misalnya untuk diameter 1 s/d 3 mm adalah lebih kurang 0,0035 mm, antara 3 s/d 6 adalah 0,004 mm dan antara 6 s/d 10 adalah 0,005 mm. Karena penggunaannya tergantung pada gaya tekan (P) dan jenis logam yang diuji, maka praktikan harus dapat memilih diameter bola yang paling sesuai. Langkah-langkah yang harus ditempuh dalam melakukan percobaan yaitu: 1. Periksa dan persiapkan specimen sehingga siap untuk diuji. 2. Periksa dan persiapkan mesin untuk dipakai. 3. Lakukan pemeriksaan pada pembebanan, diameterbola baja yang digunakan, dan alat pengukur waktu. 4. Bebaskan beban tekan dan keluarkan bola dari lekukan lalu pasang alat optis untuk melihat bekas yang kemudian diameter bekas tadi diukur secara teliti dengan mikrometer pada mikroskop. Pengukuran diameter ini untuk sebuah lekuk dilakukan dua kali secara



bersilang, tegak lurus dan baru dari dua nilai diameter yang diperoleh diambil rataratanya untuk kemudian dimasukan kedalam rumus brinell untuk memperoleh hasil kekerasan brinell (HB). 5. Lakukanlah proses pengujian sebanyak lima kali sehingga diperoleh nilai rata-rata dari uji kekerasan brinell tersebut. 6. Yang perlu diperhatikan adalah jarak dari titik pusat lekukan baik dari tepi specimen maupun dari tepi lekukan lainnya harus paling kurang 2 dan 3/2 diameter lekukan. Uji Kekerasan Vickers Uji vickers ini didasarkan kepada penekanan oleh suatu gaya tekan tertentu oleh sebuah indentor berupa pyramid diamond terbalik yang memiliki sudut puncak kepermukaan logam yang diuji kekerasannya, dimana permukaan logam yang diuji ini harus rata dan bersih. Setelah gaya tekan secara statis ini kemudian ditiadakan dan pyramid diamond dikeluarkan dari bekas yang terjadi (permukaan bekas merupakan segi empat karena piramid merupakan piramid sama sisi), maka diagonal segi empat bekas teratas diukur secara teliti untuk kemudian digunakan sebagi kekerasan logam yang diuji. Nilai kekerasan yang diperoleh sedemikian itu disebut kekerasan vickers yang biasa disingkat denga Hv atau HVN (Vicker Hardness Number). Untuk memperoleh nilai kekerasan vickers maka hasil penekanan yang diperoloeh dimasukkan kedalam rumus:



Bahan-bahan atau perlengkapan yang biasa digunakan untuk uji kekerasan vickers adalah sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Mesin percobaan kekerasan vickers Indentor pyramid diamond Mikroskop pengukur diagonal bekas Stop watch Mesin gerinda Ampelas kasar dan halus Benda uji (test specimen)



Mesin Percobaan Uji Kekerasan Vickers Mesin percobaan kekerasan vickers (vickers hardness test) harus dipelajari dulu. Maka dari itu hal yang penting dipelajari adalah bagaimana menggunakan alat uji kekerasan vickers ini, dalam hal memasang indentor pyramid diamond, meletakan specimen di tempatnya, menyetel beban yang akan dipakai, melihat dan mengukur diagonal persegi empat teratas dari bekas yang terjadi seteliti mungkin. Percobaan Metallographi



Ilmu logam dibagi menjadi dua bagian khusus, yaitu metalurgi dan metallografi. Metalurgi adalah ilmu yang menguraikan tantang cara pemisahan logam dari ikatan unsur-unsur lain. Atau cara pengolahan logam secara teknis untuk memperoleh jenis logam atau logam paduan yang memenuhi kebutuhan tertentu. Sedangkan metallografi  adalah ilmu yang mempelajari tentang cara pemeriksaan logam untuk mengetahui sifat, struktur, temperatur dan prosentase campuran logam tersebut. Metallografi merupakan suatu pengetahuan yang khusus mempelajari struktur logam dan mekanisnya. Dalam  metallografi dikenal pengujian makro (makroscope test) dan pengujian mikro (mikroscope test). Pengujian makro (makroscope test) ialah proses pengujian bahan yang menggunakan mata terbuka dengan tujuan dapat memeriksa celah dan lubang dalam permukaan bahan. Angka kevalidan pengujian makro  berkisar antara 0,5 sampai 50 kali. Pengujian cara demikian biasanya digunakan untuk bahan-bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar atau kasar. Misalnya, logam hasil coran (tuangan) dan bahan yang termasuk non-metal (bukan logam). pengujian mikro (mikroscope test) ialah proses pengujian terhadap bahan logam yang bentuk kristal logamnya tergolong sangat halus. Mengingat demikian halusnya, sehingga pengujiannya menggunakan suatu alat yaitu mikroskop optis bahkan mikroskop elektron yang memiliki kualitas pembesaran antara 50 hingga 3000 kali. Pengujian metallografi dapat memberikan gambar-gambar dari struktur logam yang diuji sehingga dapat diteliti lebih lanjut mengenai hubungan struktur pembentuk logam dengan sifatsifat logam tersebut. Bahan-bahan dan perlengkapan untuk percobaan metallografi yaitu: 1. Grinding belt 2. Kertas amplas dan pemegangnya 3. Metallographic polishing table 4. Bejana untuk etching reagents 5. Etching reagent 6. Mikroskop metalurgi 7. Camera 8. Film 9. Printing paper 10. Specimen  atau benda uji Penjelasan mengenai bahan-bahan dan perlengkapan untuk percobaan metallografi yaitu: 1. Grinding belt  dan kertas amplas. Grinding belt digunakan untuk penggosokkan kasar permukaan specimen yang dilanjutkan dengan kertas amplas no. 400, setelah itu penggosokkan halus dengan kertas amplas no. 600, no. 800, dan no. 1000 dan terakhir no. 1200. 2. Metallographic polishing table.  Metallographic polishing table yaitu sebuah mesin poles yang digunakan untuk lebih memperhalus permukaan yang telah mengalami pengosokan halus dengan berbagai macam no. amplas. Mesin ini mempunyai sebuah piringan yang mana diatasnya terdapat semacam kain beludru. Bila proses polishing dilakukan harus



menggunakan obat asah (polishing abrasive) agar betul-betul diperoleh permukaan yang halus tanpa cacat. 3. Bejana dan etching reagents. Bejana diperlukan untuk tempat etching reagents (echant) yang akan digunakan bagi pekerjaan ”etsa” permukaan specimen yang telah mengalami polishing. Meng-etsa (etching) dengan etching reagents (bahan etsa) dilakukan sehingga diperoleh gambaran yang nyata dari permukaan specimen, sehingga dalam keadaan siap diletakkan dibawah mikroskop. 4. Mikroskop optis. Mikroskop optis digunakan untuk memperbesar gambaran yang nyata dari permukaan specimen yang yang telah mengalami etching, sehingga dapat dilihat secara jelas sekali struktur logam (specimen) yang pembesarannya bagi mikroskop optis ini lebih dari 50X sampai 400X. Jelas atau tidaknya gambar struktur yang diperoleh bergantung sekali baik kepala index pembesaran mikroskop dan numerical apertu lensa objective  yang digunakan. 5. Camera. Camera digunakan untuk memotret gambar struktur yang sedang terlihat dibawah mikroskop, sehingga camera ini harus dapat dipasang pada mikroskop untuk dapat melakukan pemotretan mikro struktur dengan mudah dan cepat. Langkah-langkah yang harus ditempuh untuk melakukan uji metallografi dari suatu specimen  adalah sebagai berikut: 1. Pemotongan. Pemotongan specimen cukup dalam dimensi yang tidak terlalu besar (