KATA PENGANTAR

       Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan

rahmat serta karunia-nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang “UJI

KEKERASAN” ini dengan baik meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan

juga kami berterima kasih pada Bapak Ir. Riski Elpari Siregar,MT selaku Dosen

mata kuliah Pengujian Bahan di UNIVERSITAS NEGERI MEDAN yang telah

memberikan tugas ini kepada kami.

       Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah

wawasan serta pengetahuan kita mengenai dasar-dasar dan pengertian dari uji

kekerasan dan contoh pengujian bahan dengan melakukan uji kekerasan. Kami

juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan

jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan

usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di masa yang akan datang,

mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun.

       Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang

membacanya. Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami

sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila

terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan

saran yang membangun demi perbaikan di masa depan.

Medan, Oktober 2015

Penyusun .

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I

PENDAHULUAN

1. LATAR BELAKANG

2. TUJUAN

3. BATASAN MASALAH

4. SISTEMATIKA PENULISAN

BAB II

PEMBAHASAN

1. PENGERTIAN UJI KEKERASAN

2. METODE-METODE UJI KEKERASAN

3. CONTOH METODA PERCOBAAN

BAB III

1. KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

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 adalah 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).

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.

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, antara lain: Uji kekerasan

Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, dan sebagainya.

Penjelasan lebih lanjut mengenai uji kekerasan akan dibahas didalam

makalah ini.

TUJUAN

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui kekuatan bahan logam

melalui pemahaman dan pendalaman kurva hasil uji kekerasan.

BATASAN MASALAH

Batasan pada makalah ini adalah sampai pada penjelasan tentang apa itu Uji

kekerasan, macam-macam metode uji kekerasan, diagram alir, dan contoh praktikum

pengujian kekerasan.

SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan pada makalah ini terbagi menjadi 3 bab, yaitu

PENDAHULUAN, PEMBAHASAN, dan PENUTUP. BAB I menjelaskan tentang

Latar Belakang,Tujuan, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan. BAB II

menjelaskan tentang pembahasan Uji kekerasan, dan BAB III Penutup.

BAB II

PEMBAHASAN

Pengertian uji 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.

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, antara lain: Uji kekerasan

Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, dan sebagainya.

Metode-Metode Uji Kekerasan

Kekerasan suatu material dapat didefinisikan sebagai ketahanan material

tersebut terhadap gaya penekanan atau penetrasi semetara dari material yang lebih

keras. Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan yang tergantung dari cara melakukan

pengujian yaitu:

a. Metode Gesek (Scratch Hardness)

Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs. Metode ini merupakan perhatian

utama dari para ahli mineral. Dengan mengukur kekerasan, berbagai mineral dan bahan-

bahan lain, disusun berdasarkan kemampuan gesekan yang satu terhadap yang lain.

Mohs membagi kekerasan material di dunia berdasarkan skala (dikenal sebagai skala

Mohs). Skala bervariasi dari nilai 1 sampai 10. Dalam skala Mohs urutan nilai

kekerasan material di dunia diwakili oleh:

a. Talc f. Orthoclase

b. Gipsum g. Quartz

c. Calcite h. Topaz

d. Fluorite i. Corundum

e. Apatite j. Diamond (intan)

Prinsip pengujian :

Bila suatu material mampu digores oleh Orthoclase tetapi tidak mampu

digores oleh apatite maka kekerasan mineral berada pada apatite dengan orthoclase.

Kelemahan metode ini adalah ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material.

b. Metode Elastik /Pantul (Dynamic Hardness)

Metode ini menggunakan alat Shore Scleoroscope yang gunanya untuk

mengukur tinggi pantulan suatu pemukul (hammer) dengan berat tertentu yang

dijatuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan benda uji. Tinggi pantulan yang

dihasilkan mewakili kekerasan benda uji. Semakin tinggi pantulan tersebut yang

ditunjukkan oleh dial pada alat pngukur maka kekerasan benda uji dinilai semakin

besar.

c. Metode Lekukan / Indentasi (Indentation Hardness)

Pengujian ini dilakukan dengan penekanan benda uji dengan indentor

dengan gaya tekan dan waktu indentasi yang ditentukan. Kekerasan material ditentukan

oleh dalam ataupun luas area indentasi yang dihasilkan (tergantung jenis indentor dan

jenis pengujian). Metode ini antara lain:

d. Metode Brinell

Diperkenalkan pertama kali oleh J.A Brinell. Pengujian kekerasan berupa

pembentukan lekukan pada logam dengan memakai bola baja berdiameter 10mm dan

diberi beban 3000kg. Untuk logam lunak, beban dikurangi hingga tinggal 500kg, untuk

menghindari jejak yang dalam. Untuk bahan yang keras, digunakan paduan karbida

tungsten sebagai pemerkecil terjadina distorsi indentor.

Angka kekerasan Brinell dinyatakan sebagai beban P dibagi luas permukaan lekukan.

Rumus untuk angka kekerasan tersebut adalah

BHP = = (1)

dimana, P = beban yang diterapkan (Kg)

D = diameter bola (mm)

d = diameter lekukan (mm)

t = kedalaman jejak (mm)

Satuan dari BHN adalah kg/mm2. Akan tetapi, BHN tidak memenuhi

hukum fisika, karena pada persamaan (1) tidak melibatkan tekanan rata-rata pada

permukaan lekukan.

Pada gambar 1, dapat dilihat bahwa d = D sin . Dengan memasukan harga ini ke

persamaan (1), akan dihasilkan bentuk persamaan kekerasan Brineel yang lain, yaitu

BHP = (2)

Gambar 1. Parameter-parameter dasar dalam pengujian Brinell

Untuk mendapatkan BHN yang sama dengan beban atau diameter bola yang

tidak standar, diperlukan keserupaan lekukan secara geometris. Keserupaan geometris

akan diperoleh, sejauh besar sudut 2 tidak berubah. Pada persamaan (2) menunjukkan

bahwa agar dan BHN tetap konstan.

Geometri uji Brinell adalah aksi simetrik sebagai lawan terhadap regangan bidang.

Shaw dan DelSalvo memperlihatkan bahwa daerah plastik di bawah penumbuk tumpul,

berlainan dengan slip, tetapi sangt mirip dengan daerah batas elastis-plastis berupa

garis-garis tegangan gesre maksimun konstan di bawah bola yang menekan pelat dasar

e. Metode Meyer

Kekerasan Meyer berdasarkan luas proyeksi jejak bukan luas

permukaannya. Tekanan rata-rata antara luas penumbuk (identer) dan lekukan adalah

sama dengan beban dibagi luas proyeksi lekukan.

=

Meyer mengemukakan bahwa tekanan rata-rata dapat diambil sebagai ukuran

kekerasan.

Kekerasan Meyer =

Kekerasan Meyer memiliki satauan sama seperti satuan kekerasan Brinell yaitu kg/mm².

Hukum Meyer

P = k

dimaana, P= beban yang diterapkan (kg)

D= diameter lekukan (mm)

n’= konstanta bahan yang ada kaitannya dengan

pengerasan regangan.

K= konstanta bahan yang menyatakan ketahanan terhadap penembusan (penetration)

f. Metode Vickers

Uji kekerasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang

dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antara permukaan-permukaan piramida

yang saling berhadapan adalah . Pengujian Vickers juga disebut sebagai uji

kekerasan piramida intan. Angaka kekerasan intan didefinisikan sebagai beban dibagi

luas permukaan lekukan.

DHP = =

dimana, P = beban yang diterapkan (kg)

L = panjang diagonal rata-rata (mm)

= sudut antara permukaan intan yang berlawanan

Tipe-tipe lekukan piramida intan

a

b c

Keterangan : gambar a merupakan lekukan bantal jarum, b lekukan yang sempurna, c lekukan yang

bentuk tong karena penimbunan ke atas

g. Metode Rockwell

Uji kekerasan Rockwell sering digunakan karena cepat, bebas dari

kesalahan manusia, mampu membedakan kekerasan paling kecil pada baja yang

diperkeras. U ji ini berbeda dengan uji Brinell dan Vickers karena pada uji ini tidak

menilai kekerasan suatu bahan dari diagonal jejak yang dihasilkan tetapi dengan

pembacaan langsung (direct reading). Di bawah ini adalah contoh uji keras Rockweel

yang diterapkan pada beban kecil sebesar 10 kg untuk menempatkan benda uji :

Gambar 3. contoh uji kekerasan dengan uji Rockwell

Berikut adalah tabel uji kekerasan berdasarkan metode-metode diat

Contoh Pengujian Kekerasan Material

Alat dan bahan :

a. Hoytom macrohardness tester (metode Brinell, Vickers, dan Rockwell).

b. Buehler Micromet 2100 series microhardness tester (metode vickers).

c. MicrometerR

d. Measrin microscope

e. Sampel uji silinder pejal dan uji tarik

Flow Chart Prosedur Pengujian

Meratakan permukaan logam dengan amplas, kikir, atau

Memilih indentor sesuai dengan skala kekerasan

yang diinginkan dan letakkan benda uji pada

alat uji

Mengatur beban dan memberikan indentor yang

sesuai dan memberikan beban sesuai dengan jenis logam yang

diuji, beban baja 1840 N, Cu 613 N, dan Al 294 N

Mengukur jejak indentor setelah beban dilepaskan

Menghitung nilai kekerasannya sesuai cara

yang digunakan

Menentukan kekerasan pada lima titik dan hitung

rata-ratanya

Pengujian Selesai

A. Tabel Data

Sampel

P (Kg)D

(mm)No.

indentasidx (mm)

dy (mm)

dave

(mm)BHN

(Kg/mm2)Rata-rata

BHN

Fe187,5 3,2 1 1,244 1,394 1,319 131,188

125,331187,5 3,2 2 1,414 1,344 1,379 119,473

Cu62,5 3,2 1 1,06 1,045 1,053 69,874

73,19762,5 3,2 2 1,01 1,004 1,007 76,520

Al31,25 3,2 1 0,587 0,936 0,762 67,664

68,27131,25 3,2 2 0,609 0,792 0,701 80,14331,25 3,2 3 0,696 0,961 0,829 57,007

B. Contoh Perhitungan

Perhitungan nilai kekerasan Brinell

Rumus umum :

BHN =2P

( πD ) (D - √D2 - d2 ) Contoh perhitungan pada tabel menggunakan data dari sample Fe nomor 4 adalah

sebagai berikut :

Beban (P) =187.5 Kg

Diameter indentor (D) = 1,6 mm

Pengukuran jejak saat pengujian dilakukan dua kali, yakni :

Diameter jejak 1 (d1) = 1.16mm

Diameter jejak 2 (d2) = 1.116 mm

Diameter jejak rata-rata (d)= 1.16+1.116 = 1.138mm

2

Hitung nilai BHN (Brinell Hardness Number) dengan menggunakan persamaan :

BHN = 2 x P

( π x D )(D - √ D2 - d2)

BHN = 2 x 187 . 5 kg

( π x 3,2 mm )(3,2 mm - √(3,2 mm)2 - (1,319 mm)2)=¿131. 188

kgmm2

¿

C. Grafik

Grafik baja BHN vs dave

Grafik Al BHN vs dave

Baja

Grafik Cu BHN vs dave

D. Pembahasan

Prinsip Pengujian

Kekerasan suatu material secara universal dapat didefinisikan sebagai ketahanan

suatu material terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Pengujian

yang dilakukan yaitu dengan cara metode indentasi dengan menggunakan metode

brinell. Indentornya terdiri dari bola baja yang diperkeras (hardened steel ball) dengan

beban dan waktu indentasi tertentu. Adapun metode pengujian yang biasa digunakan,

antara lain :

a. Metode Gores

Metode ini tidak banyak digunakan dalam dunia metalurgi, namun masih

digunakan dalam dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs, yaitu

dengan mengukur kedalaman atau lebar goresan pada permukaan benda uji dengan cara

menggoreskan permukaan benda uji dengan material pembanding (ASTM, 47-43, 1951,

E. B. Begsman). Indentor yang biasa digunakan adalah jarum yang terbuat dari intan.

Metode ini membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian

dikenal sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang

paling rendah, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi. Standar Mohs (ASTM

E 448) tidak cocok dilakukan untuk logam, karena skala kekerasan logam umumnya

tinggi. Disamping itu, metode ini memiliki kemampu-ulangan rendah karena tidak

akurat dalam perhitungan skala / nilai kekerasannya.

b. Metode Elastik / Pantul (Rebound)

Pada metode ini, kekerasan 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.

c. Metode Indentasi

Pada metode ini, pengujian dilakukan dengan penekanan benda uji menggunakan

indentor, dimana gaya tekan dan waktu indentasi ditentukan. Kekerasan material

ditentukan oleh dalam ataupun luas area indentasi yang dihasilkan (tergantung jenis

indentor dan jenis pengujian). Berdasarkan prinsip bekerjanya, uji kekerasan jenis ini

dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Metode Brinell

Metode ini diperkenalkan pertama kali oleh J.A.Brinell pada tahun 1900.

Pengujian kekerasan dilakukan dengan memakai bola baja yang diperkeras (hardened

steel ball) dengan beban dan waktu indentasi tertentu. Hasil penekanan adalah jejak

berbentuk lingkaran bulat, yang harus dihitung diameternya dibawah mikroskop khusus

pengukur jejak. Pengukuran nilai kekerasan suatu material diberikan oleh rumus:

dimana :

P adalah beban (Kg)

D diameter indentor (mm)

d diameter jejak (mm)

2 PBHN =

(( D) (D - D2 - d2

)

Prosedur standar pengujian mensyaratkan bola baja dengan diameter 10 mm dan

beban 3000 kg untuk pengujian logam-logam ferrous, atau 500 kg untuk logam-logam non

ferrous. Untuk logam-logam ferrous, waktu indentasi biasanya sekitar 10 detik, sementara

untuk logam-logam non ferrous sekitar 30 detik. Walaupun demikian pengaturan beban dan

waktu indentasi untuk setiap material dapat pula ditentukan oleh karakteristik alat penguji.

Nilai kekerasan suatu material yang dinotasikan dengan “HB” tanpa tambahan angka di

belakangnya menyatakan kondisi pengujian standar dengan indentor bola baja 10mm, beban

3000 kg selama waktu 1-15 detik. Untuk kondisi yang lain nilai kekerasan HB diikuti

angka-angka yang menyatakan kondisi pengujian.

Syarat menggunakan metode Brinell :

- indentor bola baja yang dikeraskan berdiameter 2,5-10 mm, beban 300-3000 Kg

- permukaan test harus sesuai dengan karakteristik material, tidak mengalami

karburasi ataupun proses sejenis lainnya

- diameter jejak dihitung dengan mikroskop elektronik

- ketebalan minimum 0.6 mm dan permukaan tanpa dikeraskan

- pengujian tidak boleh terlalu dipinggir

- beban yang digunakan harus steady dan terbebas dari kemungkinan pembebanan

tak diinginkan disebabkan oleh gaya inersia dari beban

- jarak antar uji minimum 3d

- tidak terjadi penggelembungan di bagian belakang material uji disebabkan

penggunaan beban yang terlalu besar

- permukaan harus rata, jika perlu diamplas atau dimachining terlebih dahulu

2. Metode Vickers

Pada metode ini digunakan indentor intan berbentuk piramida dengan sudut 136o. Prinsip

pengujian adalah sama dengan Brinell, walaupun jejak yang dihasilkan berbentuk

bujursangkar berdiagonal. Panjang diagonal diukur dengan skala pada mikroskop pengukur

jejak. Nilai kekerasan suatu material diberikan oleh:

Pengujian metode Vickers akan memberikan dampak hasil yang berbeda-beda tergantung

pada elestisitas material. Apabila material lunak atau keelastisitasannya tinggi, maka hasil

1854 PVHN = d2

indentasi akan mengempis. Dan pada material yang kaku, maka akan berbentuk

menggembung.

Gambar. Distorsi oleh indentor pyramid intan karena efek elastisitas;

(a)Indentasi sempurna; (b)Indentasi mengempis; (c)Indentasi menggembung

3. Metode Rockwell

Indentor yang digunakan kerucut intan dengan sudut yang dibentuk muka intan 120o.

Pembebanan dilakukan dengan dua tahap; tahap pertama adalah pembebanan minor

kemudian pembebanan mayor. Nilai kekerasan ditentukan dengan perbandingan kedalaman

kedua tahap pembebanan. Berbeda dengan metode Brinell dan Vickers dimana kekerasan

suatu bahan dinilai dari diameter atau diagonel jejak yang dihasilkan, maka metode Rockwell

merupakan uji kekerasan dengan pembacaan langsung (direct reading). Metode ini banyak

dipakai dalam industri karena pertimbangan praktis. Variasi dalam beban dan indentor yang

digunakan membuat metode ini memiliki banyak macamnya. Metode yang paling umum

dipakai adalah Rockwell B (dengan indentor bola baja berdiameter 1/6 inci dan beban 100

kg) dan Rockwell C (dengan indentor intan dan beban 150 kg). Walaupun demikian lainnya

biasa dipakai. Oleh karenanya skala kekerasan Rockwell suatu material harus

dispesifikasikan dengan jelas.

Berikut beberapa standar pengujian kekerasan :

Hardness Test ASTM JIS DIN

Brinell ASTM E JIS B 7736 DIN EN ISO 6506

Vickers ASTM E 92 JIS Z 2244 DIN EN ISO 6507

Rockwell ASTM D 785 ISO

2039

JIS Z 2245 DIN EN ISO 6508

Pada pengujian yang dilakukan, indentornya mempunyai diameter sebesar 3 mm.

Ada 3 sampel benda uji yang digunakan, yakni Fe, Cu, dan Al. Pengujian yang dipakai pada

percobaan kali ini adalah pengujian dengan metode indentasi, untuk lebih spesifiknya metode

Brinell. Indentor bola baja yang digunakan memiliki diameter (D) sebesar 3 mm. Sebelum

melakukan proses indentasi Brinell, ada beberapa persyaratan yang perlu diperhatikan, antara

lain :

- Spesimen yang digunakan tidak boleh terlalu keras, karena bola indentor yang

digunakan akan terdeformasi terlalu besar

- Ketebalan minimum 0.6 mm dan tanpa dikeraskan permukaan. Material yang terlalu

tipis tidak diperkenankan untuk digunakan karena indentasi yang terjadi bisa jadi lebih

besar daripada tebal spesimen itu sendiri, sehingga bisa menimbulkan

penggelembungan di bagian belakan material, merusak sampel, atau bahkan merusak

bola indentor. Syarat ini terpenuhi, dimana ketebalan sampel yang digunakan antara 1 –

1.5 cm

- Permukaan test haruslah haruslah sesuai dengan sifat karakteristik materialnya, tidak

mengalami karburisasi, case hardening dan proses sejenis lainnya.

- Beban yang digunakan haruslah steady dan terbebas dari kemungkinan pembebanan tak

diinginkan disebabkan gaya inersia dari beban

- Permukaan harus rata, jika perlu sebelumnya permukaan diamplas atau di machining.

Penggunaan amplas dimulai dari grit terkecil (amplas kasar) dilanjutkan dengan grit

terbesar (amplas halus). Permukaan yang tidak rata akan mempersulit penghitungan

diameter indentasi di bawah mikroskop.

Spesimen yang telah siap diuji, kemudian diaruh pada meja spesimen pada mesin

Brinell, kemudian meja tersebut diputar dan disetting hingga permukaan sampel menyentuh

bola indentor (tanpa tekanan). Kemudian tuas pompa didorong untuk menandai dimulainya

proses indentasi, dan biarkan pada posisi tersebut selama 10 – 15 detik. Setelah itu, tarik

kembali tuas pompa, longgarkan meja dengan bola indentor, dan pengujian dapat dilanjutkan

untuk titik permukaan lainnya (jarak antar titik pengujian jangan terlalu berdekatan untuk

menghindari pengaruh deformasi yang terjadi di bawah permukaan jejak indentasi yang

mampu mengganggu hasil pengujian yang representatif; pengujian jangan terlalu di pinggir).

Setelah itu, sampel dibawa ke bawah mikroskop untuk dihitung besar diameter jejak

indentasinya.

Ukuran dan uniformitas dari bola indentor diperiksa melalui pengukuran dengan

menggunakan micrometer caliper dengan tingkat akurasi yang baik. Mikroskop Brinell

diperiksa dengan membandingkan hasil pembacaannya dengan skala standar. Kesalahan

pembacaan terhadap standar tidak boleh lebih dari 0.02 mm. Untuk pengujian dengan

spesimen yang kecil atau tipis, biasanya digunakan bola indentor dengan ukuran diameter

kurang dari 10 mm. Beberapa pengujian (yang bukan merupakan uji Brinell standar) akan

mendekati uji standar jika perbandingan / hubungan antara beban aplikasi (P) dan diameter

bola (D) sama dengan pada uji standar. Jejak yang ideal maksimal sebesar diameter indentor,

idealnya sebesar d/2 dari indentor.

Analisa Grafik

Analisa Grafik BHN vs Beban (Fe)

Dari percobaan yang dilakukan terhadap sampel Fe didapatkan data berupa diameter

jejak indentasi. Dari perhitungan didapatkan kekerasan BHN dari sampel Fe ini adalah

125,331 kg/mm2 (pada skala pengujian dengan beban 187,5 kg). Nilai BHN ini akan saya

gunakan untuk dibandingkan dengan literatur

Data tersebut dibandingkan dengan literatur berikut ini :

Data perbandingan untuk Fe

Material BHN

Steel 0.6%C 200 - 235Steel 0.8%C 240 – 360Malleable iron 120Nickel cast iron 200Steel 0.4%C 130 - 190

Dari sini dapat praktikan simpulkan bahwa sampel yang digunakan kemungkinan adalah

Steel 0,4%C atau mungkin Malleable iron, karena untuk jenis material tersebut memiliki

skala kekerasan BHN antara 130 - 190kg/mm2 untuk Steel 0,4%C dan Malleable Iron 120

BHN .

Dari grafik dapat dilihat bahwa dalam hubungannya pembebanan dengan kekerasan

sampel,terlihat bahwa semakin besar diameter rata-rata maka yang terjadi makin kecil BHN.

Terlihat dari grafik bahwa terjadi perbedaan kekerasan BHN yang cukup jauh antara kedua

pembebanan. Kesalahan yang terjadi dimungkinkan oleh beberapa hal diantaranya seperti

pemberian jarak antar penjejakan. Bila antar penjejakan jaraknya terlalu dekat, maka dapat

menimbulkan pengerasan yang lebih pada jejak di dkat penjejakan yang baru. Hal ini

disebabkan karena pembebanan pada jejak tersebt mempengaruhi keadaan wilayah disekitar

penjejakan, dan hal inilah dapat menyebabkan pengerasan berlebih di penjejakan di dekat

penjejakan tersebut .

Analisa Grafik BHN vs Beban (Cu)

Dari grafik bisa dilihat pada beban 62,5 kg pada lokasi 1 kekerasan sebesar 76,520

BHN, beban 62.5 kg pada lokasi 2 kekerasan 69,874 BHN, an kekerasan rata-ratanya adalah

73,197 BHN. Berikut perbandingan BHN untuk beban 62.5kg dengan literatur ditujuka pada

tabel 2.3

Material BHN (Brinell Hardness Number)

Sampel pengujian Cu 73,197

Cu alloy C11000 64.06 – 131.88

Cu alloy C17200 135.94 – 423.77

Cu alloy C36000 97.97 – 135.94

Cu alloy C71500 107.83 – 149.86

Table 2.3 Perbandingan kekerasan sampel Cu dengan literatur

Dari table bisa dilihat bahwa kekerasan Cu hasil uji mendekati kekerasan literatur untuk

Cu alloy C11000. Namun dari hasil tersebut masih memiliki kesalahan literature jika

mengambil nilai bawah dari literatur sebesar 64,06 BHN kesalahan literatur sebesar 14,3%.

Kesalahan yang terjadi disebabkan oleh perhitungan diameter jejak indentasi di bawah

mikroskop yang kurang akurat, karena ada beberapa permukaan jejak yang tidak berbentuk

bulat sempurna sehingga panjang diameter untuk arah yang berbeda menghasilkan nilai yang

berbeda. Hal ini menurut literatur disebabkan karena bola indentor mengalami deformasi

dibawah pembebanan dan terjadi mekanisme recovery dari spesimen ketika beban

dilepaskan. Kesalahan pembacaan diameter seharusnya tidak boleh lebih dari 0.02 mm.

Disamping itu, waktu pembebanan yang terlampau lama akan mengakibatkan tingkat

deformasi yang terjadi menjadi lebih besar.

Analisa Grafik BHN vs Beban (Al)

Dari grafik diatas kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut

67,664 68,27180,14357,007

Maka Nilai rata-rata 68,271 BHN untuk 31,25 kg.

Kekerasan Al rata-rata dari sample yang kita miliki adalah 68,271 BHN, jika

dikonversikan ketable maka sample yang kita gunakan adalah Al alloy 5052. Al marupakan

logam yang lebih lunak dibandingkan dengan CU dan juga Fe. Oleh karena itu Al juga

mamiliki batas elastis yang lebih rendah dibandingkan dengan keduanya. Pada percobaan ini

range kekerasan yang dihasilkan cukup besar, hal ini mungkin disebabkan karena adanya

stain hardening pada sample, atau kesalahan juga dapat terjadi karena adanya kurang teliti

dalam pengamatan. Karena Al lebih lunak maka pembebanan optimum untuk Al adalah 31,25

Kg.

Al memiliki sifat kekerasan yang rendah karena :

1. mempunyai struktur kristal FCC

2. mempunyai kekuatan yang rendah dibandingkan dengan Fe dan Cu

3. bersifat ulet dan mudah ditempa

Analisa Grafik BHN vs Sample

Dari grafik kita dapat mengetahui bahwa kekerasan yang paling besar adalah

Material BHN (Brinell Hardness Number)

Al alloy 1100 21.74 – 47.83Al alloy 2024 53.62 – 143.48Al alloy 2014 53.62 – 140.58Al alloy 5052 56.52 – 84.06Al alloy 5456 89.86 – 101.45Al alloy 7075 66.67 – 165.22

Sampel Pengujian Al 68,271

kekerasan yang dimiliki oleh Fe, kemudian Cu dan Al. Kekerasan yang dimiliki Fe adalah

sekitar 125,331 BHN , kekerasan yang dimiliki oeh Cu adalah 73,197 BHN, dan kekerasan

yang dimiliki oleh Al adalah 68,271 BHN. Disini kekerasan yang dihasilkan adalah

berbanding terbalik dengan diameter penjejakan, logam yang semakin keras maka akan

memiliki diameter yang lebih kecil. Jadi disini Fe memiliki diameter paling kecil

dibandingkan dengan yang lain. Grafik sample diatas telah sesuai dengan literatur yaitu

ketiga pembebanan yang diberikan menghasilkan urutan kekerasa Fe-Cu-Al.

Hubungan nilai kekerasan dengan sifat lain

Sifat-sifat mekanik yang lain untuk material sangat berkaitan erat dengan nilai

kekerasan yang dimiliki suatu material. Berikut kaitan nilai kekerasan dengan sifat-sifat lain

dari suatu material .

Bila dikaitkan dengan mekanisme keausan, maka semakin tinggi nilai kekerasan suatu

material, maka material tersebut semakin tahan terhadap mekanisme keausan. Disamping

ditentukan oleh nilai kekerasannya, pemilihan material tahan aus juga ditentukan pula oleh

tingkat ketangguhan, komposisi kimia, dan struktur mikronya, dan variabel lainnya.

Bila dikaitkan dengan kekuatan material, maka nilai kekerasan memiliki nilai yang ekivalen

terhadap kekuatan materialnya. Artinya, semakin tinggi nilai kekerasan suatu material, maka

material tersebut memiliki kekuatan yang tinggi. Bila dikaitkan dengan kekuatan tarik,

tegangan tarik maupun kekerasan dapat dijadikan indikator ketahanan material terhadap

deformasi plastis. Konsekuensinya, kedua variabel tersebut proporsional satu sama lain.

Sebagai aturan konversi (untuk sebagian besar steel / baja), kekerasan Brinell dan tegangan

tarik (tensile strength) dihubungkan melalui persamaan :

Tensile Strength (MPa) = 3.45 x BHN

Tensile Strength (psi) = 500 x HB

Gambar Hubungan kekerasan Brinell dengan tensile strength

Makin keras material maka kekuatan tariknya semakin besar pula. Walaupun demikian,

semakin keras suatu material, maka kecenderungan material tersebut untuk bersifat getas

semakin besar. Hal ini dikarenakan pergerakan dislokasi sangat kecil apabila dilakukan

pembebanan pada material, sehingga deformasi plastis yang terjadi sangat kecil, bahkan

hampir tidak ada. Oleh karena itu, tingkat kekerasan material harus seimbang dengan

ductility (keuletan) yang dimiliki , dalam artian material tersebut merupakan material yang

tangguh.

BAB IIIKESIMPULAN

Kesimpulan

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.

1. Nilai kekerasan sample untuk variable beban yang sama dari yang tertinggi secara

berurutan adalah Fe – Cu – Al.

2. Semakin keras suatu material maka material tersebut akan semakin getas (patah lebih

cepat) dan nilai keuletannya rendah.

3. Semakin tinggi nilai BHN suatu material, kekerasannya pun makin tinggi.

4. Tensile strength dan kekerasan memiliki perbandingan yang lurus dan sama untuk besi

tuang, baja dan perunggu.

5. Semakin tinggi nilai kekerasan suatu material maka akan semakin rendah nilai

keausannya.

6. Metode Brinell hanya mencerminkan kekerasan dilapisan permukaan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Callister, William D. Materials Science and Engineering. 1996. John Wiley & Sons, Inc.

2. http://www.google/Diktat Teori Dasar Parktikum Metalurgi Fisik/

3. Buku Paduan Kerja Mahasiswa Praktikum Metalurgi Fisik

4. Davis, Harmer Elmer. The Testing of Engineering Materials. 1964. Mc-Graw Hill.