BAB I

PENDAHULUAN

Kekerasan adalah kemampuan sebuah benda atau material terhadap

penetrasi/daya tembus dari benda lain yang lebih keras, pengujian kekerasan

merupakan salah satu dari sekian banyak pengujian kekerasan yang dipakai, karena

dapat dipakai pada benda uji yang kecil tanpa kesulitan mengenai spesifikasi.

Kekerasan suatu bahan dapat ditentukan memalui berbagai macam cara

pengujian, diantaranya adalah :

1. Pengujian kekerasan dengan metode Brinell.

2. Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell.

3. Pengujian kekerasan dengan metode Vickers.

Pengujian kekerasan Brinell adalah dengan menggunakan bola baja yang

dikeraskan, yang berdiameter D kemudian ditekan pada permukaan benda.

Pengujian kekerasan Rockwell sangat cocok untuk semua material, baik

lunak maupun keras. Penggunaan dan penekanan dapat dilakukan dengan leluasa.

Penetrator yang sering digunakan pada percobaan Rockwell adalah intan 120o dan

bola baja inchi.

Pengujian kekerasan Vickers mempunyai kesamaan dengan pengujian

Rockwell, kedua-duanya dapat diukur dengan leluasa pada permukaan. Tetapi

penetrator yang digunakan berbeda. Pengujian kekerasan Vickers menggunakan

intan dengan sudut 136o (berbentuk piramida) sebagai indicator.

Pengujian kekerasan yang paling banyak dipakai adalah penekanan tertentu

pada benda uji dengan beban tertentu, dengan mengukur bekas penekanan, ini

disebabkan oleh timbulnya gaya luar kemudian diuji sampai dimana kekuatan bahan

tersebut. Untuk lebih jelasnya akan diuraikan pada bab selanjutnya.

1

2

BAB II

TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan HARDNESS TEST adalah :

1. Dapat melakukan percobaan kekerasan bahan.

2. Dapat menentukan/membedakan kekerasan bahan antara sebelum dan

sesudah di “Hardening” dan di “Tempering”.

3. Dapat menentukan kekerasan material berdasarkan metode dibawah ini :

a. Brinell

b. Rockwell

c. Vickers

3

BAB III

TEORI DASAR PENGUJIAN

3.1. Teori Dasar Percobaan

Kekerasan adalah sebagai tahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap

penetrasi/daya tembus dari benda yang lainnya yang lebih keras (penetrator).

1. Kekerasan adalah suatu sifat mekanik bahan yang sebagian besar dipengaruhi

oleh unsur-unsur paduannya. Karbon didalam besi (Fe) secara pasti

mempengaruhi kualitasnya, dan kekerasan yang dibutuhkan dapat dicapai

dengan perlakuan panas.

2. Dari beberapa penyelidikan, bahwa bahan akan bertambah kekerasannya bila

dikerjakan dengan cold worked (misalnya pengerolan dan penarikan).

3.1.1. Metode Brinell

Pengujian terdiri dari pemberian beban dari suatu bola baja yang berdiameter

(D), dengan beban (F) terhadap benda kerja dan dengan mengukur diameter rata-rata

(d) dari identasi pada permukaan benda setelah benda dilepaskan/dihilangkan.

Kekerasan Brinell (HB) merupakan hasil bagi yang didapat dari pembagian beban F

(kg) dengan kurva luas permukaan tersebut dianggap sebagai suatu bagian dari bola

baja yang berdiameter (D).

4

Tabel 3.1 Rumus mendapatkan harga kekerasan Brinell (HB).

No Simbol Keterangan Satuan

1

3

4

5

D

F

D

HB

h

Diameter bola baja (indentor)

Beban pengujian

Diameter rata-rata indentasi

Kekerasan Brinell

Kedalaman indentasi

mm

kg.f

mm

HB

mm

Gambar 3.1. Pembebanan dengan penetrator bola baja pada metode Brinell

F

D

D

h

5

Tabel 3.2 Memperlihatkan hubungan dari penetrator-penetrator dan bahan-bahan.

Load

Ratio

DJ

Ball Diameter Brinell

Hardness

Range

Application10

N (KP)

5

N (KP)

2,5

N (KP)

1,25

N (KP)

1

N (KP)

3029420

(3000)

7355

(750)

1839

(187,5)

459,59

(46,9)

294,2

(30)143 - 945

Steel grey

cast iron

109607

(1000)

2450

(250)

612,9

(62,5)

152,9

(15,6)96,07(10) 48 – 315

Non metals

grey cast iron

aluminium

bend trenbed

54905

(500)

1226

(125)360 (31,2)

76,49

(7,8)49,03 (5)

23,9 –

158

Aluminium

annelead

2,52452

(250)

612,9

(62,5)

152,93(15,6

)

38,25

(3,9)

24,52

(2,5)11,9 – 79

Berring

metals

1,251225

(125)

306

(31,2)76,49 (7,6) 19,51 (2)

11,77

(1,2)6 – 39 Lead

0,5490,3

(50)

122,5

(12,5)30,40 (3,1) 7,85 (0,5) 4,9 (0,5) 2,4 – 15,8

Vern sell

metals

Keterangan :

1. Kekerasan Brinell dinotasikan dengan symbol HB yang didahului dengan harga

standart kekerasan untuk kondisi-kondisi pengujian, yaitu :

Diameter bola baja = 10 mm

Beban = 3000 kg.f

Lama pembebanan = (10 – 15 ) detik

2. Untuk kondisi-kondisi yang lain, symbol HB dilengkapi dengan index yang

menunjukkan kondisi-kondisi dengan urutan sebagai berikut :

Kekerasan Brinell

Beban

Lama pembebanan

6

Contoh :

350 HB 5 / 750 / 20 / berarti :

Kekerasan Brinell = 350 HB

Diameter bola baja yang diukur = 5 mm

Beban yang ditekan = 750 kg.f

Lama pembebanan = 20 detik

3.1.2. Metode Rockwell

Pada metode ini, penetrator (alat penekan) ditekan ke dalam benda kerja

dengan pembebanan.

Kedalaman indentasi memberikan harga kekerasan, secara tepatnya dari

beban-beban mayor terpakai dan minornya menunjukkan kekerasan Rockwell

berpariasi ditunjukkan huruf C dan B yang juga menunjukkan skala Rockwell yang

digunakan.

Tabel 3.3 Mendapatkan harga kekerasan Rockwell C.

No Simbol Keterangan Besaran

7

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

-

-

F0

F1

F

-

-

C

HRC

Sudut puncak kerucut dari permata

Jari-jari kurva puncak kerucut

Beban awal

Beban tambahan

Beban total = F0 + F1 = 10 + 140

Kedalaman indentasi dengan beban awal sebelum

beban tambahan diberikan

Pertambahan kedalaman dengan beban tambahan

Pertambahan kedalaman indentasi permanen

dengan beban awal setelah beban tambahan

disingkirkan, dan pertambahannya dinyatakan

dengan satuan 0,002 mm

Kekerasan Rockwell C 100 c

1200

0,2 mm

10 kg.f

140 kg.f

150 kg.f

-

-

-

-

Fo Fo Fo

100

0

F1

2

1

6 7

3

8

9

3 4

5 3

10,2 mm

100 6

8

Gambar 3.2. Pembebanan dengan penetrator diamond 1200 pada metode

Rockwell C.

Tabel 3.4 Mendapatkan kekerasan Rockwell B

No Simbol Keterangan Besaran

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

D

F0

F1

F

-

-

C

HBR

Diameter bola baja

Beban awal

Beban tambahan

Beban total = F0 + F1 = 10 + 90

Kedalaman indentasi dengan beban awal

sebelum beban tambahan diberikan

Pertambahan kedalaman indentasi dengan

beban tambahan

Pertambahan kedalaman indentasi permanan

dengan beban awal sesudah beban tambahan

dihilangkan, dan pertambahannya dinyatakan

dalam suatu satuan 0,002 mm

Kekerasan Rockwell B = 130 c

1,587 mm (1/16)

10 kg.f

90 kg.f

100 kg.f

-

-

-

-

8

79

0

0,2 mm

9

Gambar 3. 3. Pembebanan dengan Penetrator Bola baja 1/16 pada metode

Rockwell B

Tabel 3.5 . Hubungan antara penetrator dengan beban yang digunakan.

Group Methode PenetratorMayor Load Miner Load

N (kg.f) N (kg.f)

HRB

HRC

1/16” Ball

1200 diamond

980,7 (100)

1471 (150)

98,07 (10)

98,07 (10)

HRA

HRD

HRB

HRG

HRH

HRK

1200 diamond

1200 diamond

1/8” ball

1/16” ball

1/8” ball

1/8” ball

588,4 (60)

980 (100)

980,7 (100)

1417 (150)

588,4 (60)

1471 (150)

98,07 (10)

98,07 (10)

98,07 (10)

98,07 (10)

98,07 (10)

98,07 (10)

HRL

HRM

HRP

¼” ball

¼” ball

¼” ball

588,4 (60)

980,7 (100)

1471 (150)

98,07 (10)

98,07 (10)

98,07 (10)

7 865

1

243

22

Fo F1Fo Fo

13030

0

10,2 mm

D

130 5

7

68

0

0,2 mm

10

HRR

HRS

½” ball

½” ball

588,4 (60)

980,7 (100)

98,07 (10)

98,07 (10)

25 N

30 N

45 N

1200 diamond

1200 diamond

1200 diamond

1471,1 (15)

294,2 (30)

441,3 (45)

29,42 (3)

29,42 (3)

29,42 (3)

15 T

30 T

45 T

1/16” ball

1/16” ball

1/16” ball

147,1 (15)

294,2 (30)

422,3 (45)

29,42 (3)

29,42 (3)

29,42 (3)

Keterangan :

Kekerasan Rockwell dinotasikan dalam symbol HR yang didahului dengan

harga kekerasan dan dilengkapi dengan huruf yang menunjukkan skala/satuannya.

Contoh :

60 HRC : - Kekerasan Rockwell = 60

- Dengan skala = C

3.1.3. Metode Vickers.

Indentor dari permata yang digunakan pada pengujian ini yang berbentuk

piramida dengan bidang alas bujur sangkar dengan sudut puncak yang khusus.

Dengan memberikan beban pada logam (benda kerja) dengan beban F dan diagonal

indentasi pada benda kerja diukur setelah beban disingkirkan.

Kekerasan Vickers (HV) adalah suatu hasil bagi yang didapatkan dengan

membagi beban yang dikenakan F (kg.f) dengan luasan bentangan pada permukaan

indentasi (mm2) dan benda kerja, dengan memperhatikan bentuk piramida dengan

alas bujursangkar dan diagonal d serta mempunyai sudut puncak yang sama dengan

indentor dan permata.

Tabel 3.6 Rumus mendapatkan harga kekerasan Vickers (HV).

No Simbol Keterangan Satuan

11

1.

2.

3.

4.

-

F

D

HV

Sudut puncak dengan indentor yang

berbentuk piramida = 1360

Beban yang diberikan

Diameter rata-rata yang didapat dari

diagonal d1dan d2

Kekerasan Vickers

( 0 )

kg.f

mm

Gambar 3.4. Pembebanan dengan penetrator diamond 1360 pada metode Vickers.

3.2. Alat-Alat yang di Gunakan

Adapun alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah :

F 2

13

d1

d11

12

1. Precision Hardness Tester – GNEHM OM – 150 dan

perlengkapannya.

2. Test piece.

3. Stop watch.

4. Mistar.

5. Penetrator bola baja.

6. Penetrator mata intan.

7. Kaca pembesar

2

3

4

1

5

6

7

13

Gambar 3. 5. Precision Hardness Tester – GNEHM OM – 150

Keterangan :

1. Handel pemutar beban

2. Kaca pembesar

3. Stop Watch

4. Mistar

5. Penetrator bola baja

6. Penetrator mata intan

7. Pengatur beban

14

Gambar 3.6. Test Piece Gambar 7. Stop Watch

Gambar 3.7 Stopwatch

Gambar3. 8. Mistar Gambar3. 9. Penetrator Bola Baja

3.3 Langkah-Langkah Percobaan

3.3.1. Kekerasan Brinell

1. Pasang landasan benda uji pada kedudukannya

2. Gerakkan handle pada posisi 1 (satu)

3. Pasang penetrator bola baja pada kedudukannya, kencangkan mur

benam dengan menggunakan kunci L

4. Pilih beban yang sesuai dengan diameter penetrator dan bahan (lihat

pada table 3.2)

5. Pasang lensa pembesar yang dikehendaki dengan membuka tutup atas

terlebih dahulu.

6. Letakkan benda uji pada landasan dan kencangkan sedikit dengan

memutar Hand Well

1 2 3 4 5 6 7

15

7. Gerakkan tuas dari posisi 1 keposisi 2 dan lanjutkan keposisi 3 secara

perlahan-lahan (merupakan beban awal

8. Tuas gerakkan lagi keposisi 4, tunggu beberapa detik hingga jarum

penunjuk diam

9. Garakkan kembali tuas keposisi 1

10. Nyalakan lampu

11. Pasang mistar yang sesuai dengan lensa pembesar, ukur bekas

lekukan yang terlihat pada kaca pembesar atau mistar

12. Hitung kekerasan benda uji

3.3.2. Kekerasan Rockwell

1. Pasang landasan benda uji pada kedudukannya

2. Gerakkan tuas pada posisi 1 (satu)

3. Pasang penetrator (1/16” atau diamond 1200) pada kedudukannya dan

kencangkan mur benamnya

4. Pilih beban yang sesuai dengan penetratornya (lihat table 3.5)

5. Letakkan benda uji pada landasan dan kencangkan sedikit dengan

memutar Hand Well

6. Gerakkan tuas dari posisi 1 keposisi 2 dan selanjutnya keposisi 3

secara perlahan-lahan (beban awal)

7. Atur dial indicator (jarum penunjuk) pada posisi 0 (nol) dengan

memutar ring (skala luar HRB, skala dalam untuk HRC)

8. Gerakkan tuas keposisi 4 (empat) tunggu beberapa detik hingga jarum

penunjuk diam

9. Gerakkan kembali tuas keposisi 3 (tiga)

10. Baca kekerasan benda uji pada dial indicator sesuai dengan penunjuk

jarum

3.3.3. Kekerasan Vickers

1. Pasang landasan benda uji pada kedudukan

2. Gerakkan handle pada posisi 1 (satu)

16

3. Pasang penetrator diamond dengan sudut 1360

4. Beban yang dikenakan : 1,3,5 kg dengan tambahan bandul pada

bagian belakang mesin GNEHM OM-150, sedangkan beban :

10,30,100 kg tanpa tambahan bandul

5. Untuk beban 1 s/d 10 kg, mula-mula tuas diputar dari posisi 1 (satu)

keposisi 2 (dua), dan selanjutnya keposisi 3 (tiga) secara perlahan-

lahan (tidak sampai keposisi 4)

6. Untuk beban 30 s/d 100 kg, tuas diputar sampai keposisi 4 (empat)

7. Gerakkan kembali tuas keposisi 1 (satu)

8. Pasang lensa pembesar yang dikehendaki dengan membuka tutup atas

terebih dahulu

9. Ukur kedua diagonal bekas penekanan pada kaca pembesar, kemudian

ambil harga rata-ratanya .

10. Hitung kekerasan benda uji

BAB IV

ANALISA DATA PENGUJIAN

MATERI PRAKTIKUM : HARDNESS TEST

SEMISTER / KELAS : III / A2

PEMBIMBING : Ir. H. Ramli Usman, MT

NAMA PESERTA : 1. Muhammad Akmal

2. Muhammad Idrus

3. Mustafa Kamal

4. Murtaza

17

4.1 Data hasil pengamatan

Dari hasil pengamatan pada percobaan yang kami lakukan di Laboratorium,

maka kami dapat mengambil hasil sebagai berikut :

Tabel 4.1 Data hasil pengamatan

No MetodeBeban

(kgf)Penetrator

Diameter Penetrator T

(dtk)Kekerasan

d1(mm) d2(mm) dr(mm)

1 Brinell 187,5 2,5 mm 1,52 1,53 1,53 56 91,35 HB

2 Rockwell 100 1/16 in. - - - 43 227 HRB

3 Vickers 100 1360 1,33 1,34 1,34 46138,35

HV

4.2 Pengolahan Data Pengujian

4.2.1 Pengolahan data pengujian Brinell pada uji Baja.

Diketahui :

F = 187,5 Kg.f

D = 2,5 mm

d = 1,53 mm

t = 59 detik

Untuk metode Brinell dapat digunakan rumus dibawah ini :

18

HB =

=

= 91.35 HB

91.35 HB/ 2,5 / 187,5 / 59

Keterangan :

91.35 = Harga kekerasan

HB = Pengujian menggunakan metode Brinell

2,5 = Diameter bola baja/indentor (mm)

187,5 = Beban yang diberikan (Kg.f)

59 = Lamanya beban yang diberikan (detik)

4.2.2 Pengolahan data pengujian Vickers pada uji baja.

Diketahui :

F =100 Kg.f

< = 1360

d = 1,34 mm

T = 46 detik

Untuk metode Vickers dapat digunakan rumus dibawah ini :

19

HV =138,5 HV

Pengolahan data pengujian Rockwell pada uji baja

Diketahui:

D = inchi

F = 100 kg.f

T = 43 detik

Untuk metode Rockwell didapatkan HR = 227 HR

4.3 Keuntungan dan kerugian

Setelah mengamati dan memahami teori-teori, cara kerja dan data

perhitungan pengujian, maka dapat ditentukan keuntungan dan kerugian dari masing-

masing metode pengujian kekerasan tersebut.

A. Metode Brinell

Keuntungan :

- Mudah dalam pelaksanaan

- Dapat dilakukan dengan logam yang tidak homogen

Kerugian :

- Ketelitian metode ini kurang dibandingkan dengan metode Vickers

20

- Cacat benda uji pada metode ini cenderung lebih besar

B. Metode Rockwell

Keuntungan :

- Ketelitian pengukuran kekerasan tinggi

- Cacat permukaan benda uji akibat penekanan cenderung lebih kecil

Kerugian :

- Tidak dapat menentukan kekerasan pada material yang tidak

homogen

- Kemungkinan kesalahan pengukuran bila bekas penekanan kecil

C. Metode Vickers

Keuntungan :

- Penetratornya dapat melakukan uji kekerasan baik untuk uji yang

lunak maupun keras

- Dengan sudut penetratornya yang kecil maka bekas penekanan

benda uji juga kecil

Kerugian :

- Bahan yang homogen, seperti besi tuang tidak dapat

dipertanggungjawabkan kekerasannya dengan metode ini

- Permukaan benda uji harus licin sehubungan penetratornya kecil.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan “HARDNESS TEST”, maka dapat disimpulkan

sebagai berikut :

1. Pengujian yang digunakan dalam percobaan adalah metode Brinell, Vickers

dan Rockwell

2. Dalam percobaan Brinel menggunakan beban dan Diameter penekanan yang

sama namun memiliki harga yang berbeda.

21

3. Dalam percobaan Vickers juga menggunakan beban dan Diameter

penekanan yang sama namun memiliki harga yang berbeda.

4. Dalam percobaan ini menggunakan beban dan diameter penekanan yang

sama namun memiliki harga yang berbeda.

Dari hasil pengujian maka datanya adalah :

Metode Brinell : 91.35 HBMetode Rockwell HR : 227 HRMetode Vickers HV : 138,5 HV

5.2 Saran

Dari hasil percobaan HARDNESS TEST tersebut, penulis memberikan saran-saran

sebagai berikut :

1. Sebelum melakukan percobaan atau pengujian ini hendaknya mahasiswa

memperhatikan teori-teori terlebih dahulu.

2. Sebaiknya alat-alat yang akan digunakan sudah sempurna dan di

setting dengan baik.

3. Jika terdapat kendala atau kesalahan hendaknya ditanya kepada Dosen

Pembimbing atau teknisi.

4. Setelah melakukan Praktikum sebaiknya alat-alat yang digunakan

harus dibersihkan.