LAPORAN

HARDNESS TEST

Disusun Oleh :

Yoga Adi Mulya (6510040028)

TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN

KERJA

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Tujuan

1.1.1 Tujuan Umum

Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)

terhadap suatu material dengan beberapa metoda.

1.1.2 Tujuan Khusus

1. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)

terhadap suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Brinell.

2. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)

terhadap suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Vickers.

1.2 Dasar Teori

Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk menerima

beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap identasi, tahan

terhadap penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap pengikisan (abrasi).

Kekerasan suatu bahan merupakan sifat mekanik yang paling penting, karena

kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lain, yaitu

strenght (kekuatan). Bahkan nilai kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat

dikonversi dari kekerasannya. Seperti pada gambar 1.

Gambar 1.1 Sifat bahan yang berhubungan dengan kekerasan

Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk menguji

kekerasan logam, yaitu :

1. Metode Pengujian Kekerasan Brinell

2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3. Metode Pengujian Kekerasan Rockwell

Dari ketiga metode yang tersebut di atas, yang biasanya digunakan hanya dua

saja, yaitu Brinell dan Vickers.

1.2.1 Metode Pengujian Kekerasan Brinell

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada pengujian kekerasan

brinell adalah sebagai berikut :

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan

o Rata dan Halus.

o Ketebalan Minimal 6 mm.

o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horizontal.

2. Indentor yang digunakan adalah bola baja yang telah dikeraskan, namun

untuk bahan yang sangat keras (sampai 650 BHN) digunakan bola dari

karbida tungsten. Jarak antara titik pengujian minimal dua kali diameter

tapak identasi.

3. Pemakaian beban (P) dan diameter identor (D) harus memenuhi

persyaratan perbandingan P/D = 30 untuk baja, 10 untuk tembaga dan

paduannya, serta 5 untuk aluminium dan paduannya.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan

menekan identor pada permukaaan specimen selama 10-30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan BHN (Brinells

Hardness Number) yang dihitung berdasarkan diameter identasi dengan

persamaan sebagai berikut :

BHN :

Dimana :

P = Gaya tekan (kgf)

D = Diameter identor bola baja (mm)

d

D

h h

d = Diameter hasil identasi (mm)

Persamaan diatas diperoleh dari :

X2 = (½ D)2 – (½ d)2

= ¼ (D2 – d2) X = ½ (D2 – d2)1/2

X h = ½ D – X

= ½ D – ½ (D2 – d2)1/2

= ½ {D – (D2 – d2)}

A = π.D.H

= ½ (πD) {D-(D2 – d2)1/2}

BHN= P/A

Gambar 1.2 Penampang Pengujian Brinell = 2P / (πD) {D-(D2 – d2)1/2}

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut :

150 BH 2,5/150 – 10

Dimana : 150 = Nilai kekerasan.

BH = Metode Pengujian Brinell

2,5 = Diameter Identor

150 = Gaya pembebanan (N)

10 = Waktu pembebanan (detik)

7. Karena pengukuran dilakukan secara manual, maka terdapat peluang

untuk terjadinya kesalahan ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat

pemfokusan objek pada layar, peletakan alat ukur pada objek dan

pembacaan pengukurannya.

1.2.2 Metode Pengujian Kekerasan Vickers

Pada dasarnya metode pengujian kekerasan Vickers hampir sama

dengan Brinells hanya identornya saja yang berbeda. Beberapa hal yang

perlu diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Vickers adalah sebagai

berikut :

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan:

o Permukaan harus rata dan Halus

o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horisontal

2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur sangkar

dengan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan adalah 136o .

3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang

tipis harus digunakan beban yang ringan.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan

menekan identor pada permukaan specimen selama 10 – 30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH (Vickers

Diamond Pyramid Hardness) yang dihitung berdasarkan diagonal

identasi dengan persamaan sebagai berikut :

Untuk : α = 136o

Dimana : P = Gaya tekan (kgf)

d = diagonal identasi (mm)

Persamaan ini didapatkan dari :

Gambar 1.3. Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers

d = d1+d2

2

X = d Cos 45o

= ½ d

DPH = { 2P sin (α/2) } / d2

= 1,854 P/d2

Y = ½ X / Cos 22o

= (½ d ) / Cos 22o

L Δ AOB = ½ X.Y

= (½ . ½ d . ½ d ) / Cos 22o

= (1/8 d2) / Cos 220

A = 4 L Δ AOB

= 4 (1/8 d2) / Cos 220

= (½ d2) / Cos 22o

HVN = P/A

= 1,854 P/d2

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut : 150 DPH 150/10

Dimana : 150 = Nilai Kekerasan

DPH = Metode Pengujian Vickers

150 = Gaya Pembebanan(kgf)

10 = Waktu Pembebanan(detik)

7. Sama dengan pengujian kekerasan dengan Brinells, karena pengukuran

dilakukan secara manual maka terdapat kemungkinan terjadinya

kesalahan ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat pemfokusan

objek pada layar, peletakan alat ukur pada objek dan pembacaan

pengukurannya.

BAB II

METODOLOGI

II.1 Alat dan Bahan

II.1.1 Alat

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah :

a. Mesin uji Kekerasan

b. Identor Bola Baja

c. Identor Piramid Intan

d. Obeng

e. Stop Watch

f. Polishing Machine

II.1.2 Bahan

a. Spesimen Uji Kekerasan

b. Kertas Gosok

c. Tissue

II.2 LANGKAH-LANGKAH KERJA

II.2.1 Metode Brinells

1. Persiapan material uji yang meliputi :

a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan

menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.

b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali

dengan menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang berbeda

900 dari arah semula.

c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan tissue

2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap daerah

(BM1 dan BM2) yang akan diamati.

3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan

20diameter indentor.

4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Brinells.

5. Letakkan bola baja pada tempat indentasinya.

6. Letakkan indentor bola baja pada tempatnya di Hardness Test Machine

dengan menggunakan obeng.

7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan

berdasarkan jenis dan diameter indentor.

8. Letakkan specimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah

ditentukan.

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

10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan specimen tepat

menyentuh ujung indentor.

11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya.

12. Nyalakan lampu dan atur posisi specimen serta focus lensa sehingga bekas

indentasi tampak pada layar.

13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada.

14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing titik

yang telah ditentukan.

II.2.2 Metode Vickers

1. Persiapan material uji yang meliputi :

a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan

menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.

b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali

dengan menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang berbeda

900 dari arah semula.

c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan tissue

2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap daerah

(BM1 dan BM2) yang akan diamati.

3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan

diameter indentor.

4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Vickers.

5. Letakkan Pyramid intan pada tempat indentasinya.

6. Letakkan indentor pyramid intan pada tempatnya di Hardness Test Machine

dengan menggunakan obeng.

7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan

berdasarkan jenis dan diameter indentor.

8. Letakkan specimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah

ditentukan.

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

10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan specimen tepat

menyentuh ujung indentor.

11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya.

12. Nyalakan lampu dan atur posisi specimen serta focus lensa sehingga bekas

indentasi tampak pada layar.

13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada.

14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing titik

yang telah ditentukan.

BAB III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

III.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Brinell

No

Brinell Hardness Test

Load (P) : 187,5 kgf Identor : Bola Baja

Time : 20 detikø Ball : 2,5 mm

Base Metal 1 (BM 1)

Base Metal 2 (BM 2)

(mm) (mm)1 1.15 1.1912 1.146 1.2193 1.172 1.217

Base Metal 1 (BM 1)

1. BHN

2. BHN

3. BHN

Rata-rata BHN pada Base Metal 1 (BM 1) =

=

=

Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 1 =

Base Metal 2 (BM 2)

1. BHN

2. BHN

3. BHN

Rata-rata BHN pada Base Metal 2 (BM 2) =

=

=

Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 2 =

III.2 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Vickers

NoVickers Hardness Test

Load (P) : 30 kgf Identor : Piramid Intan

Time : 20 detikBM 1 BM 2

d1 (mm) d2 (mm)(d1+d2)/2

(mm)d1 (mm) d2 (mm)

(d1+d2)/2 (mm)

1 0.676 0.619 0.6475 0.82 0.807 0.81352 0.625 0.6 0.6125 0.762 0.755 0.75853 0.768 0.737 0.7525 0.91 0.902 0.906

Base Metal 1 (BM 1)

1. HV = 1,854 2. HV = 1,854

= 1,854 = 1,854

= 132,66 kgf/mm2 =148,25 kgf/mm2

3. HV = 1,854

= 1,854

= 98,22 kgf/mm2

Rata-Rata HV pada Base Metal 1 (BM 1) =

=

= 126,38 kgf/mm2

Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 1 = 126,38 kgf/mm2

Base Metal 2 (BM 2)

1. HV = 1,854 2. HV = 1,854

= 1,854 = 1,854

= 84,04 kgf/mm2 = 96,68 kgf/mm2

3. HV = 1,854

= 1,854

= 67,76 kgf/mm2

Rata-Rata HV pada Base Metal 2 (BM 2) =

=

= 82,83 kgf/mm2

Jadi Nilai Kekerasan pada Base Metal 2 = 82,83kgf/mm2

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

 

Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)

Brinell Vickers

Base Metal 1 168.67 126.38

Base Metal 2 153.28 82.83

Tabel 4.1 Nilai kekerasan rata-rata pada BM 1 dan BM 2

Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)

Benda BrinellKonversi Brineli-Vickers

Benda VickersKonversi Vickers-Brinell

Pahat 1 168.67 177.67

Roda Gigi 1 126.38 121.38

Pahat 2 153.28 161.6

Roda Gigi 2 82.83 78.661

Tabel 4.2 Konverrsi nilai kekerasan rata-rata pada BM 1 dan BM 2

Dari data hasil pengujian di atas dapat di simpulkan bahwa nilai kekerasan

Brinell paling tinggi yaitu di daerah Base Metal 1 sebesar 168,67 kgf/mm² ,sedangkan

Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 153,28 kgf/mm² dan nilai

kekerasan Vickers paling tinggi yaitu di daerah Base Metal 1 sebesar 126,38 kgf/mm² ,

sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan paling rendah yaitu 82,83 kgf/mm².

Setelah dikonversi nilai kekerasan Brinell paling tinggi yaitu di daerah Base

Metal 1 sebesar 121,38 kgf/mm² ,sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai kekerasan

paling rendah yaitu 78,661 kgf/mm² dan nilai kekerasan Vickers paling tinggi yaitu di

daerah Base Metal 1 sebesar 177,67 kgf/mm² , sedangkan Base Metal 2 memiliki nilai

kekerasan paling rendah yaitu 161,6 kgf/mm².