uji kekerasan material.docx

8/15/2019 uji kekerasan material.docx

1/22


2/22

1.2 Rumusan Masalah

%.&.'. (elaskan metode pengukuran kekerasan menurut) Brinnel, *o!kwell, +i!kers dan Knoop%.&.&. Bagaimanakah analisis hasil pengujian kekerasan yang telah saudara lakukan%.&.. Mengapa kekerasan suatu bahan munurun jika bahan tersebut dipanaskan%.&.%. (elaskan hubungan antara kekerasan dengan kekuatan

%.&.. (elaskan sumber-sumber kesalahan hasil pengujian kekerasan yang anda lakukan

1.3 ujuan Pengujian

/ujuan dari pengujian kekerasan ini adalah untuk mengetahui angka kekerasan dari suatu

bahan, hal ini merupakan salah satu siat mekanik yang penting.

BAB II

DA!AR E"RI

2.1 Pengertian #ekerasan

Kekerasan 01ardness2 adalah salah satu siat mekanik 0Me!hani!al properties2 dari suatu

material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam

penggunaanya akan mangalami pergesekan 0ri!tional or!e2, dalam hal ini bidang keilmuan

yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu Bahan /eknik 0Metallurgy 3ngineering2.Kekerasan dideinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau

penetrasi 0penekanan2. Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan % ma!am

metode pengujian kekerasan, yakni )

'. Brinnel 01B 4 B152

&. *o!kwell 01* 4 *152

. +ikers 01+ 4 +152

%. Mi!ro 1ardness 05amun jarang sekali dipakai-red2

6emilihan masing-masing skala 0metode pengujian2 tergantung pada )

a. 6ermukaan material

b. (enis dan dimensi material

!. (enis data yang diinginkan

d. Ketersedian alat uji


3/22

2.2 Pengujian #ekerasan

/erdapat tiga jenis umum mengenai ukuran kekerasan yang tergantung !ara melakukan

pengujian yaitu)

&.&.'. Metode goresan 0 scratch hardness2

Metode goresan merupakan perhatian utama para ahli mineral. 6engukuran kekerasan berbagai mineral dan bahan-bahan yang lain, disusun berdasarkan kemampuan goresan satu

sama yang lain. 7da beberapa metode dalam pengujian kekerasan antara lain)

a. Metode skala Mohs

Metode Mohs disebut juga metode abrasi atau uji kekerasan. 8kala ini terdiri atas '9 standar

mineral disusun berdasarkan kemampuannya untuk digores, seperti tampak pada /abel &.'.

Mineral yang paling lunak pada skala ini adalah talk 0kekerasan gores '2, sedangkan intanmempunyai kekerasan '9. 8kala Mohs tidak !o!ok untuk logam, karena interval skala pada nilai

kekerasan tinggi tidak benar. Logam yang paling keras mempunyai harga kekerasan pada skala

Mohs, antara % sampai :. 6engujian ini digunakan untuk mengukur kekerasan batuan. 6rinsip

kerjanya adalah mineral atau batuan digores dengan mineral lain yang memiliki kekerasan tinggi.

/abel 8kala Mohs

Material standar MohsMaterial

lain7ngka

Kekerasan8kalaMohs

Knoop

Talc ' &

6b ' s4d & Gypsum & &

;u & s4d %9Calcite '&9

Mild Steel s4d % '99 Fluorite % '9 Apatite %99

Feldspar <

Quartz > >99 Martensitic steel > s4d : >99

Topaz :'99

Hard Cr

latin! :':99

Corundum ?':99


4/22

=; ? s4d '9':99

"iamond '9


5/22

Diameter Bola

0mm2

Beban 0kg2 7ngka Kekerasan yang

Disarankan 01B2

'9 999 ?,


6/22

@ambar Mata /ekan Uji Kekerasan *o!kwell dan 6roses 6engujian *o!kwell

/abel 8kala Kekerasan *o!kwell

8kalaBeban Mayor

0Kg2/ipe Indentor /ipe Material Uji

7


7/22

95 "iamond 9

%5 "iamond %

'/ '4'< in. 'all '

9/ '4'< in. 'all 9

%/ '4'< in. 'all %

'= '4: in. 'all '

9= '4: in. 'all 9

%= '4: in. 'all %

. Metode (ickers

Metode ini mirip dengan metode 'rinell tetapi penetrator yang dipakai berupa intan

berbentuk piramida dengan dasar bujur sangkar dan sudut pun!ak '<

9

. Beban yang digunakan biasanya ' s4d '&9 kg


8/22

@ambar Ma!am Ma!am Lekukan yang Dihasilkan 6enumbuk Intan

Lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk piramida intan harus berbentuk bujur

sangkar 0a2. 7kan tetapi, sering juga ditemukan penyimpangan pada pengujian +i!kers. Lekukan

bantal jarum pada gambar 0b2 adalah akibat pengukuran terjadinya penurunan logam disekitar

permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terdapat pada logam-logam yang dilunakkan

dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonal berlebih. Lekukan berbentuk tong pada 0!2terdapat pada logam-logam yang mengalami proses pengerjaan dingin. Bentuk demikian

diakibatkan oleh penimbunan ke atas logam-logam disekitar permukaan penumbuk

%. Uji Kekerasan Mikro 0 Microhardness Tester 2

Metode ini menggunakan prinsip indentasi yang digunakan untuk mengukur kekerasan

benda-benda mikro. enetrator nya adalah intan dengan perbandingan diagonal panjang dan

pendek sekitar >)'. Intan tersebut berupa intan kasar yang dibentuk sedemikian menjadi bentuk piramida.. 7ngka kekerasan knoop 0K152 adalah beban dibagi luas proyeksi lekukan yang tidak

akan kembali ke bentuk semula.

@ambar The *noop diamond)pyramid indenter


9/22

7ngka kekerasan *noop 0K152 dirumuskan sebagai berikut

+"ieter, Goer!e . Mechanical Metallur!y#

dimana 6 A beban yang diterapkan 0kg2

7 p A luas proyeksi lekukan yang tidak pulih ke bentuk semula

L A panjang diagonal yang lebih panjang

; A konstanta untuk setiap penumbuk

. Metode Meyer

Metode Meyer hampir sama dengan Metode Brinell, yang membedakan adalah pada Meyer yang diperhatikan adalah pro-ected area pada bekas indentasi sedangkan pada Brinell adalah

pada luas area permukaan. *ata rata tekanan antara permukaan indentor dan indentasinya sama

dengan beban dibagi pro-ected area dari bekas indentasi.

;ara menghitung kekerasan dengan metode Meyer atau M15 +

dimana

M15 A nilai kekerasan Meyer

6 A Beban yang diberikan

d A diameter penekanan

8eperti uji kekerasan Brinell, uji kekerasan Meyer memiliki satuan kg4mm&. Uji Meyer

kurang sensiti dibandingkan dengan uji kekerasan Brinell. Untuk pengerjaan pendinginan pengujian kekerasan Meyer lebih konstan dan valid dibandingkan dengan uji kekerasan Brinell

yang hasilnya ber luktuasi. Uji kekerasan Meyer lebih undamental dalam perhitungan kekerasan

indentasi namun se!ara prakteknya jarang digunakan untuk pengujian kekerasan


10/22

@ambar 7lat 6enguji Kekerasan Meyer


11/22

penetrator memiliki luas permukaan yang sempit sehingga tidak dapat mewakili struktur

permukaan specimen yang strukturnya heterogen

>. Metode *noop "iamond Microhardness Test

Metode yang dikembangkan di 7merika 8erikat ini menggunakan indenter intan piramida

yang didesain untuk memberikan penekanan tipis dan panjang, panjangnya adalah tujuh kali

lebih besar dari lebarnya, dan sekitar 9 kali lebih besar dari kedalamannya . Bentuk ini

memberikan keuntungan lebih daripada metode +i!kers, karena dapat memberikan keakuratan

yang lebih tinggi dalam perhitungan nilai kekerasan.

5ilai kekerasan *noop, 1K adalah sebagai berikut)

dimana

1K A nilai kekerasan *noop

L A beban yang diberikan

d A panjang dari diagonal pada mi!rometer.

@ambar Schematic o diamond)point indenter and plan vie& o the indentation area

:. Metode 6eluru

6ada dasarnya metode ini sama dengan metode keru!ut, hanya pada metode ini

menggunakan penetrator sebuah peluru baja yang dikeraskan dengan diameter '4'< in!i


12/22

menggunakan beban tertentu dalam bahannya. 8kala yang dipakai adalah 9 s4d '9, dengan

skala 9 dianggap beban yang lunak dan '9 adalah beban yang paling keras.

6rinsip kerjanya mula-mula peluru ditekan pada bahan dengan beban awal sebesar '9 kg,

kemudian ditambahkan beban utama sebesar ?9 kg. 8etelah beberapa lama beban utama diambil

dan pengukur menunjukkan beberapa mm peluru ke dalam bahan.

6ada metode ini kelebihan dan kekurangannya sama dengan metode keru!ut, karena

ketelitiannya tidak akurat, maka metode ini hampir tidak dipakai.

a. b. !.

@ambar 6enetrator a.2 steel ball '4:G b.2 steel ball '4'


13/22

kombinasi cobalt atau standar kon"ersi kekerasan dari logam. Metode Kekerasan Sklereskop

ditunjukan dengan angka yang diberikan oleh tingginya ujung palu ke!il setelah dijatuhkan

dalam tabung gelas dalam ketinggian '9 in!h 0&9 mm2 terhadap permukaan benda uji.

'. Metode scleroscope shore

Metode Kekerasan Sklereskop ditunjukan dengan angka yang diberikan oleh tingginya ujung

palu ke!il setelah dijatuhkan dalam tabung gelas dalam ketinggian '9 in!h 0&9 mm2 terhadap

permukaan benda uji .

2.3 Nilai #$n%ersi #ekerasan

Hasilitas untuk mengon"ersi pengukuran kekerasan pada satu skala menjadi skala yang lain

sangat diinginkan. 5amun, karena kekerasan merupakan siat material yang tidak ditetapkan

dengan baik dan karena perbedaan eksperimen antara berma!am-ma!am teknik, sebuah skemakon"ersi yang luas tidak ditemukan. Data kon"ersi kekerasan telah ditentukan se!ara eksperimen

dan ditemukan bergantung pada tipe dan karakteristik material. Data kon"ersi yang paling dapat

diper!aya ada pada gambar di bawah ini.

@ambar 6erbandingan dari beberapa skala

kekerasan

BAB III

ME"D"L"&I PENELIIAN


14/22

3.1 Alat 'an Bahan

.'.' 7lat) 7lat Uji kekerasan 01ardness /ester2, 7mpelas, Mesin 6enghalus

.'.& Bahan) Baja dan 7lumunium

3.2 Pr$se'ur Per($)aan

- 6otong spe!iment dengan tebal lebih kurang '9 mm

- 1aluskan spe!iment dengan kertas amplas sampai rata dan halus

- 6asang spesiment pada tempat datar

- 7tur 1ardnees /ester dengan metode pengujian Brinell 01B2

- Lakukan proses pengujian dengan menekan benda uji

- Lakukan sebanyak

- 6rint hasil pengujian3.3 Data Pengujian

- (enis Metode 6engujian) 6antulan Brinell- (enis Mesin) 1ardnees /ester - /anggal 6engujian) & 5o"ember &9'&- 6raktikan) Kelompok '<- 7sisten 6engawas)

BAB I*

PEMBAHA!AN


15/22

+.1 Data Hasil Pengujian

N$. BahanP D ' #ekerasan

#g mm mm Li(kers

1.

2.3.

+.

,.

Alumunium ,-- 1-

3+

2/2+

3-

22

20+

302,/

2/0

22

Rata Rata 20


#g mm mm BHN

1.

2.

3.

+.

,.

Baja 2--- 1-

+1

+-

+-

+1

+-

2/0

20,

20/

201

22

Rata Rata 20

+.2 Pertan4aan

%.&.'. (elaskan metode pengukuran kekerasan menurut) Brinnel, *o!kwell, +i!kers dan Knoop%.&.&. Bagaimanakah analisis hasil pengujian kekerasan yang telah saudara lakukan%.&.. Mengapa kekerasan suatu bahan munurun jika bahan tersebut dipanaskan%.&.%. (elaskan hubungan antara kekerasan dengan kekuatan%.&.. (elaskan sumber-sumber kesalahan hasil pengujian kekerasan yang anda lakukan

+.3 5a6a)an

%..'. Metode 6engukuran Kekerasan Menurut) Brinnel, *o!kwell, +i!kers Dan Knoopa. #ekerasan Brinnel

Menurut Brinnel ) Uji kekerasan Brinell berupa pembentukan lekukan pada permukaan

logam dengan memakai bola baja berdiameter '9 mm dan diberi beban 999 kg. Untuk logam

lunak, beban dikurangi hingga tinggal 99 kg, untuk menghindarkan jejak yang dalam, dan untuk


16/22

bahan yang sangat keras, digunakan paduan karbida tungsten, untuk memperke!il terjadinya

distorsi indentor. Beban diterapkan selama selang waktu tertentu, biasanya 9 detik, dan

diameter lekukan diukur dengan mikroskop daya rendah, setelah beban tersebut dihilangkan.

Kemudian di!ari harga rata-rata dari & buah pengukuran diameter pada jejak yang berarah tegak

lurus, permukaan dimana lekukan akan dibuat harus relati halus, bebas dari debu atau

kerak.7ngka kekerasan Brinell 0B152 dinyatakan sebagai beban dibagi luas permukaan

lekuakan. *umus untuk angka kekerasan tersebut adalah )

B15 A A

00"4&2 0 " - "& d &2 0"t

(ejak yang relati besar dari pada kekerasan Brinell memberikan keuntungan dalam membagikan

se!ara pukul rata ketidakseragaman lokal, selain itu uji Brinell tidak begitu dipengaruhi oleh

goresan dan kekerasan permukaan dibandingkan dengan uji kekerasan yang lain. Dilain pihak, jejak Brinell yang besar ukurannya, dapat menghalangi pemakaian uji tersebut untuk benda uji

yang ke!il, atau pada bagian yang kritis terhadap tegangan, dimana lekukan yang terjadi dapat

menyebabkan kegagalan 0 ailure2.

). #ekerasan R$(k6ell

Menurut *o!kwell ) Metoda pengujian kekerasan *o!kwell yaitu mengindentasi material

!ontoh dengan indentor keru!ut intan atau bola baja. indentor ditekan ke material dibawah beban

minor4terke!il pada umumnya '9 kg. Ketika keseimbangan telah di!apai, suatu indikasi terlihat

pada alat, yang mengikuti pergerakan indentor dan demikian bereaksi terhadap perubahan

kedalaman penetrasi oleh indentor, ini merupakan angka posisi pertama. Beban kedua atau beban

utama ditambahkan tanpa menghilangkan beban awal, sehingga akan meningkatkan kedalaman

penetrasi. 8aat keseimbangan kembali ter!apai, beban utama dihilangkan tetapi beban awal

masih tetap diberikan. Dengan hilangnya beban utama maka akan terjadi recovery parsial dan

terjadi pengurangan jejak kedalaman.6eningkatan kedalaman penetrasi akhir sebagai hasil

aplikasi ini dan kehilangan beban utama digunakan untuk menentukan nilai kekerasan *o!kwell

1* A 1 e

(. #ekerasan *i(kers

Menurut +i!kers ) 6ermukaan benda uji ditekan dengan penetrator intan berbentuk piramida

dasar piramida berbentuk bujur sangkar dan sudut antara dua bidang miring yang berhadapan

'


17/22

diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell.

Karena bentuk penumbuknya piramid, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan

piramidsa intan. 7ngka kekerasan piramida intan 0D612, atau angka kekerasan +i!kers 0+15

atau +612, dideinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Beban yang biasanya

digunakan pada uji +i!kers berkisar ' hingga '&9 kg, tergantung kepada kekerasan logam yang

diuji. 1al-hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode +i!kers adalah) uji kekerasan

+i!kers tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lambanN

memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hatiN dan terdapat pengaruh kesalahan

manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal. Ketelitian pengukuran diagonal bekas

penekanaan !ara +i!kers akan lebih tinggi dari pada pengukuran diameter bekas penekanaan

Brinell. ;ara +i!kers dapat digunakan untuk material yang sangat keras.

'. #ekerasan #n$$7

Menurut Knoop ) Metode yang dikembangkan di 7merika 8erikat ini menggunakan indenter

intan piramida yang didesain untuk memberikan penekanan tipis dan panjang, panjangnya adalah

tujuh kali lebih besar dari lebarnya, dan sekitar 9 kali lebih besar dari kedalamannya . Bentuk

ini memberikan keuntungan lebih daripada metode +i!kers, karena dapat memberikan

keakuratan yang lebih tinggi dalam perhitungan nilai kekerasan.

5ilai kekerasan *noop, 1K adalah sebagai berikut)


18/22

dimana

1K A nilai kekerasan *noop

L A beban yang diberikan

d A panjang dari diagonal pada mi!rometer.

%..&. 7nalisis 1asil 6engujian Kekerasan Fang /elah 8audara Lakukan

a. 6erhitungan

b. /abel Data 1asil 6erhitungan


#g Mm mm BHN

1.

2.

3.

+.

,.

Alumunium ,-- 1-

3+

2/

2+

3-

22

,3-0

-1

1-/1,

//-

12300

Rata Rata 0-+0


#g Mm mm BHN


19/22

1.

2.

3.

+.

,.

Baja 2--- 1-

+1

+-

+-

+1

+-

1++/-

1,1/,3

1,1/,3

1++/-

1,1/,3

Rata Rata 1+00,0

!. 7nalisa 6erhitungan

Dari table pengolahan data hasil perhitungan per!obaan brinell dapat dilihat bahwa)

7lumunium ),9>:-'&>,:: B15

Baja )'%%,>: B15, sedangan angka brinell Baja pada

perhitungan A '%%,>


20/22

6erlakuan panas dengan pendinginan udara merupakan proses sotening yaitu proses

normaliOing. 5ormaliOing adalah proses di mana material dipanaskan dahulu sampai suhu

austenit kemudian dilakukan pendinginan dengan medium udara se!ara perlahan. 6roses ini

terjadi pada suhu -


21/22

spe!imen memiliki nilai yang berbeda dengan hasil pengujian yang dilakukan pada bagian

tengah spe!imen.

. 6ermukaan bawah benda uji yang tidak rata

1al mempengaruhi dalam melakukan pengambilan data,sebab permukaan yang tidak rata ini

menyebabkan benda uji terangkat keatas.=alaupn sedikit besarnya,namun hal ini mempenagruhi

nilai kekerasan yang diperoleh.

%. 1asil dari pembersihan karat tidak benar-benar bersih

Mempengaruhi pengambilan data diagonal atau diameter jejak,permukaan yang tidak merata

ini menyulitkan dalam pengambilan data pada proses penglihatan nilai melalui mikroskop.

. Kesalahan paralaks ketika pengambilan data

/erjadi pada saat mengukur diameter jejak dan panjang diagonal,pemba!aan skala pada mesin

uji.1al ini disebabkan oleh beberapa hal antara lain alat yang telah digunakan sudah tidak baik lagi,ditunjukkan pada saat pemba!aan skala pada mikroskop,angka-angka pada skala yang sudah

tidak jelas lagi menyulitkan dalam pengambilan data sehingga dilakukan pembulatan.

. 6embebanan benda uji yang tidak stabil pada saat pengujian.

Ketika pengujian alat yang digunakan tidak bias diatur se!ara permanen untuk nilai

pembebanannya sehingga, nilai tekan yang diharapkan tidak akurat.

:. 6engukuran diagonal dan diameter jejak pada suatu titik saja

1asil akan lebih akurat jika diameter jejak diukur di tiap titik kemudian diambil rata-

ratanya,begitupun juga dengan pengukuran diagonal dimana hasil lebih akurat dengan nilai rata-

rata dari dua diagonal tersebut.

?. 6engujian titik dilakukan hanya pada satu titik saja 0keminiman data2.

Baik pada pengambilan data nilai kekerasan serta pengukuran jejak.1asil lebih akurat jika

dilakukan ke beberapa titik dan membuat rata-ratanya.


22/22

BAB *

PENUUP

,.1 #esim7ulan

.'.' 6ada perhitungan Brinell didapatkan angka brinell yang tertinggi terdapat pada baja, hal ini

menunjukkan bahwa material baja mempunyai nilai yang paling besar dibanding yang lain, hal

ini menunjukkan material tersebut memiliki kekerasan yang lebih keras.

.'.& 8emakin ulet material maka akan semakin kuat pula material tersebut, sehingga memiliki

siat yang tidak keras 0lunak2

.'. Haktor a!tor yang menyebabkan terjadinya kesalahan saat melakukan pengujian

kekerasan)

• 6ermukaannya spe!imen yang terlalu ke!il

• 6engukuran dilakukan pada pinggir spe!imen

• 6ermukaan bawah benda uji yang tidak rata

• 1asil dari pembersihan karat tidak benar-benar bersih

• Kesalahan paralaks ketika pengambilan data

• Kesulitan dalam penggunaan alat

• 6embebanan benda uji yang tidak stabil pada saat pengujian

• 6engukuran diagonal dan diameter jejak pada suatu titik saja

• 6engujian titik dilakukan hanya pada satu titik saja 0keminiman data2.

uji kekerasan material.docx

Documents