Post on 05-Jul-2018
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
1/22
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
4/22
=; ? s4d '9':99
"iamond '9
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
5/22
Diameter Bola
0mm2
Beban 0kg2 7ngka Kekerasan yang
Disarankan 01B2
'9 999 ?,
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
10/22
@ambar 7lat 6enguji Kekerasan Meyer
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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'
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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 #$n%ersi #ekerasan
Hasilitas untuk mengon"ersi pengukuran kekerasan pada satu skala menjadi skala yang lain
sangat diinginkan. 5amun, karena kekerasan merupakan siat material yang tidak ditetapkan
dengan baik dan karena perbedaan eksperimen antara berma!am-ma!am teknik, sebuah skemakon"ersi yang luas tidak ditemukan. Data kon"ersi kekerasan telah ditentukan se!ara eksperimen
dan ditemukan bergantung pada tipe dan karakteristik material. Data kon"ersi yang paling dapat
diper!aya ada pada gambar di bawah ini.
@ambar 6erbandingan dari beberapa skala
kekerasan
BAB III
ME"D"L"&I PENELIIAN
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
14/22
3.1 Alat 'an Bahan
.'.' 7lat) 7lat Uji kekerasan 01ardness /ester2, 7mpelas, Mesin 6enghalus
.'.& Bahan) Baja dan 7lumunium
3.2 Pr$se'ur Per($)aan
- 6otong spe!iment dengan tebal lebih kurang '9 mm
- 1aluskan spe!iment dengan kertas amplas sampai rata dan halus
- 6asang spesiment pada tempat datar
- 7tur 1ardnees /ester dengan metode pengujian Brinell 01B2
- Lakukan proses pengujian dengan menekan benda uji
- Lakukan sebanyak
- 6rint hasil pengujian3.3 Data Pengujian
- (enis Metode 6engujian) 6antulan Brinell- (enis Mesin) 1ardnees /ester - /anggal 6engujian) & 5o"ember &9'&- 6raktikan) Kelompok '<- 7sisten 6engawas)
BAB I*
PEMBAHA!AN
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
15/22
+.1 Data Hasil Pengujian
N$. 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
N$. BahanP D ' #ekerasan
#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
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
'
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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)
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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
N$. BahanP D ' #ekerasan
#g Mm mm BHN
1.
2.
3.
+.
,.
Alumunium ,-- 1-
3+
2/
2+
3-
22
,3-0
-1
1-/1,
//-
12300
Rata Rata 0-+0
N$. BahanP D ' #ekerasan
#g Mm mm BHN
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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 '%%,>
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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 -
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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.
8/15/2019 uji kekerasan material.docx
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.