BAB II UJI KEKERASAN 2.1PENDAHULUAN 2.1.1 Latar Belakang Maknanilaikekerasansuatumaterialberbedauntukkelompokbidang ilmuyangberbeda.Bagiinsinyurmetalurginilaikekerasanadalah ketahananmaterialterhadappenetrasisementarauntuk parainsinyurdisain nilaitersebutadalahukurandariteganganalir,untukinsinyur Lubrikasi kekerasanberartiketahananterhadapmekanismekeausan,untukpara insinyurmineraloginilaiItuadalahketahananterhadapgoresan,dan untukparamekanikwork-shoplebihbermaknaKepada ketahananmaterial terhadap pemotongandarialatpotong.Begitubanyakkonsepkekerasan mater ialyangdipahamiolehkelompokilmu,walaupundemikiankonsep-konsep tersebut dapat. Dihubungkan pada satu mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang diuji. Ujikerasmerupakanpengujianyangpalingefektifkarenadengan pengujianini,kitadapatdenganmudahmengetahuigambaaransifat mekanissuatumaterial.Meskipunpengukuranhanyadilakukanpadasuatu titik,ataudaerahtertentusaja,nilaikekerasancukupvaliduntuk menyatakankekuatansuatumaterial.Dengandenganmelakukanujikeras, material dapat dengan mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas. Ujikerasjugadapatdigunakansebaagaisalahsatumetodeuntuk mengetahuipengaruhperlakuanpanasataudinginterhadapmaterial. Materialyangteahmengalamicoldworking,hotworking,danheattreatment,dapatdiketahuigambaranperubahankekuatannya,dengan mengukur kekerasan permuakaan suatu material. Oleh sebab itu, dengan uji keras kita sapat dengan mudah melakukan quality control terhadap material. 2.1.2 Tujuan Praktikum Mahasiswa dapat melakukan pengujian kekerasan material: 1.Praktikan dapat melakukan percobaan pengujian kekerasan material. 2.Praktikandapatmemperolehangkakekerasanmaterialdengan menggunakan metode Rockwell. 3.Praktikan dapat membedakan kekerasan material antara : a.Material non-perlakuan: 1.Alumunium,2.Kuningan, 3.Tembaga, 4.Baja ST-40, 5.Baja ST-60, 6.Besi cor. b.Material yang mendapat perlakuan panas dengan pendinginan udara : 1.Baja ST-40, 2.Baja ST-60, 3.Besi cor. c.Material yang mendapat perlakuan panas dengan pendinginan air : 1.Baja ST-40, 2.Baja ST-60, 3.Besi cor. 2.1.3Manfaat Praktikum A.Manfaat pengujian bagi praktikan: 1.Mengetahuihasilpengerasanlogamyangtelahmengalami pengujiankekerasan 2.MengetahuiperbedaanantarapengujiankekerasanBrinelldengan Vickers 3.Dapatmelakukanperhitunganpadasuatubahanyangtelah melakukan pengujian kekerasan B.Manfaat pengujian bagi dunia industri: 1.Dapatmenentukantingkatkekerasansuatuprodukyangdigunakan dalam industri 2.Dapatmenentukanunsurdarilogamuntukdigunakandalam pembuatan produk3.Memudahkandalampemliharaanbahanyangakandigunakanpada proses pemeliharaan 2.1DASAR TEORI 2.2.1 Pengertian Kekerasan Kekerasan(Hardness)adalahsalahsatusifatmekanik(Mechanical properties)darisuatumaterial.Kekerasansuatumaterialharusdiketahui khususnyauntukmaterialyangdalampenggunaanyaakanmangalami pergesekan(frictionalforce),dalamhalinibidangkeilmuanyangberperan pentingmempelajarinyaadalahIlmuBahanTeknik(Metallurgy Engineering).Kekerasandidefinisikansebagaikemampuansuatumaterial untukmenahanbebanidentasiataupenetrasi(penekanan).Diduniateknik, umumnyapengujiankekerasanmenggunakan4macammetodepengujian kekerasan, yakni : 1. Brinnel (HB / BHN) 2. Rockwell (HR / RHN) 3. Vikers (HV / VHN) 4. Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red) Pemilihan masing-masing skala (metode pengujian) tergantung pada : a. Permukaan material b. Jenis dan dimensi material c. Jenis data yang diinginkan d. Ketersedian alat uji 2.2.2Pengujian Kekerasan Terdapat tiga jenis umum mengenai ukuran kekerasanyang tergantung cara melakukan pengujian yaitu: A.Metode goresan (scratch hardness) Metodegoresanmerupakanperhatianutamaparaahlimineral. Pengukurankekerasanberbagaimineraldanbahan-bahanyanglain, disusunberdasarkankemampuangoresansatusamayanglain.Ada beberapa metode dalam pengujian kekerasan antara lain: a.Metode skala Mohs MetodeMohsdisebutjugametodeabrasiatauujikekerasan.Skala initerdiriatas10standarmineraldisusunberdasarkankemampuannya untuk digores, seperti tampak pada Tabel 2.1. Mineral yang paling lunak padaskalainiadalahtalk(kekerasangores1),sedangkanintan mempunyaikekerasan10.SkalaMohstidakcocokuntuklogam,karena interval skala pada nilai kekerasan tinggi tidak benar. Logam yang paling kerasmempunyaihargakekerasanpadaskalaMohs,antara4sampai8. Pengujianinidigunakanuntukmengukurkekerasanbatuan.Prinsip kerjanyaadalahmineralataubatuandigoresdenganminerallainyang memiliki kekerasan tinggi. Tabel 2.1 Skala Mohs Material standar MohsMaterial lainAngka Kekerasan Skala MohsKnoop Talc 12 Pb1 s/d 25 Gypsum 232 Cu2 s/d 340 Calcite 3120 Mild Steel3 s/d 4100 Fluorite 4150 Apatite 5400 Feldspar 6560 W7Quartz 7700 Martensitic steel7 s/d 8700 Topaz 81300 Hard Cr Plating81800 Corundum 91800 WC9 s/d 101800 Diamond 106000 (Vander Voort,George. Metallography) b.Metode Jarum Penggores dari Intan Metode ini dilakukan dengan cara mengukur kedalaman atau lebar goresanpadapermukaanbendaujiyangdibuatolehjarumpenggores yang terbuat dari intan. Beban sebesar 3 kgf digunakan dan lebar goresan diukur melalui mikroskop dengan rumus:

dimana H = nilai kekerasan goresan d = lebar goresan dalam mikrometer. B.Metode lekukan ( indentation hardness ) Dari ketiga cara pengujian kekerasan, indentation hardness adalah yang banyakdigunakan.Pengetesaninidapatdilakukanterhadaplogamhasil perlakuan panas (Heat treatment). Identation hardness terdiri dari: 1.Metode Brinell MetodeinipertamakalidilakukanolehBrinellpadatahun1900. Metodeiniberupapengidentasiansejumlahbebanterhadappermukaan materialdenganpenetratoryangdigunakanberupabolabajayang dikeraskandengandiameter10mmdanstandarbebanyaantara0.97s.d 3000 kgf. Pembebanan dilakukan dengan standar waktu, biasanya 30 detik.Kekerasanyangdiberikanmerupakanhasilbagibebanpenekan denganluaspermukaanlekukanbekaspenekandaribolabaja.Dapat dirumuskan dengan(Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy)

(

)

dimana : BHN= nilai kekerasan brinell P= beban yang diterapkan (kg) D= diameter bola (mm) d = diameter lekukan (mm) Gambar 2.1 Brinell Tester( lab metfis undip ) Tabel 2.2 Standar Uji Brinell (ASTM 10) Diameter Bola (mm) Beban (kgf)Angka Kekerasan yang Disarankan (HB) 10300096-600 10150048-300 1050016-100 (Vander Voort,George. Metallography) 2.Metode Rockwell MetodepengujiankekerasanRockwellmerupakanmetodeyang palingseringdigunakanunutkmengukurkekerasankarenametodeini mudahdipraktekkandantidakmembutuhkankeahliankhusus.Beberapa skalayangberbedadapatdigunakanunutkkombinasiyangmungkindari bermacammacamindenterdanbebanyangberbeda-beda.Indenter( penekan)terdiridaribolabajayangdikeraskanmempunyaidiameter antara1/16,1/8,,danin(1.588,3.175,6.350,dan12.70mm),dan penekanintanyangberbentukkerucutyangdigunakanuntukmaterial yang sangat keras.Denganmetodeini,angkakekerasandapatditentukanmelalui perbedaankedalamandarihasilpenekanandaripenerapanbebanawal minordandiikutiolehbebanmayor,penggunaanbebanminordapat mempertinggi akurasi dari pengujian. Berdasarkan besar beban dari minor maupunmayor,adaduatipepengujianyaituRockwelldanSuperficial Rockwell.UntukRockwell,bebanminoradalah10kgf,dimanabeban mayoradalah60,100,dan150kgf.Masingmasingskaladiwakilioleh hurufhurufalphabetyangadaditabel.UntukSuperficialRockwell, bebanminornya3kgfdanbebanmayornya15,30,dan45kgf.Skalaini diidentifikasidengan15,30,atau45(berdasarkanbeban)diikutidengan N,T,W,X,atauY,tergantungpadapenekan.PengujianSuperficial biasanya digunakan untuk spesimen tipis. KetikamenentukankekerasanRockwelldanSuperficial,angka kekerasan dan skalanya harus ditunjukan. Skala ditunjukan dengan simbolHRdiikutidenganpenunjukanskalayangtepat.Contohnya80HRB menunjukankekerasanRockwell80padaskalaBdan60HR30W menunjukan kekerasan Superficial 60pada skala 30W.Untukmasingmasingskalakekerasannyadapatmencapai130, namunnilaikekerasanmeningkatdiatas100ataumenurundibawah20 pada skala berapapun, mereka menjadi tidak akurat. Ketidakakuratan juga dapatdialamijikaspesimenterlalutipis.Ketebalanspesimenseharusnya paling tidak 10 kali dari kedalaman penekanan. Gambar 2.2 Alat Uji Kekerasan Rockwell dan Proses Pengujian Rockwell ( lab metfis undip ) Tabel 2.3 Skala Kekerasan Rockwell Skala Beban Mayor (Kgf) Tipe IndentorTipe Material Uji A60 1/16 bola intan kerucut Sangat keras, tungsten, karbida B1001/16 bola Kekerasan sedang, baja karbon rendah dan sedang, kuningan, perunggu C150Intan kerucut Baja keras, paduan yang dikeraskan, baja hasil tempering D1001/8 bola Besi cor, paduan alumunium, magnesium yg dianealing E100Intan KerucutBaja kawakan F601/16 bola Kuningan yang dianealing dan tembaga G1501/8 bola Tembaga, berilium, fosfor, perunggu H601/8 bolaPelat alumunium, timah K150 bola Besi cor, paduan alumunium, timah L60 bolaPlastik, logam lunak M100 bolaPlastik, logam lunak R60 bolaPlastik, logam lunak S100 bolaPlastik, logam lunak V150 bolaPlastik, logam lunak (Callister, William. D. Materials Science and Engineering) Tabel 2.4 Skala Kekerasan Superficial Rockwell SkalaIndenterBeban Mayor ( kgf ) 15NDiamond15 30NDiamond30 45NDiamond45 15T1/16 in. Ball15 30T1/16 in. Ball30 45T1/16 in. Ball45 15W1/8 in. Ball15 30W1/8 in. Ball30 45W1/8 in. Ball45 (Callister, William. D. Materials Science and Engineering) 3.Metode Vickers Metode ini mirip dengan metode Brinell tetapi penetrator yang dipakai berupaintanberbentukpiramidadengandasarbujursangkardansudut puncak 1360. Beban yang digunakan biasanya 1 s/d 120 kg [6]. Gambar 2.3 Cara Pengukuran Diameter pada Identor Vickers (Ilmu Pengetahuan Bahan, BJM Bemer) 22 1d dd+=2854 , 1LPHV = dimana: P = Beban yang ditetapkan L = Panjang diagonal rata-rata Gambar 2.4 Alat Uji Kekerasan Vickers( lab metfis undip ) Gambar 2.5 the Vickers Diamonds-piramids Identor (Ilmu Pengetahuan Bahan, BJM Bemer) Gambar2.6 Macam Macam Lekukan yang Dihasilkan Penumbuk Intan (www.shu.ac.uk/research/meri.instr./hard.htm) Lekukanyangbenaryangdibuatolehpenumbukpiramidaintan harusberbentukbujursangkar(a).Akantetapi,seringjugaditemukan penyimpanganpadapengujianVickers.Lekukanbantaljarumpada gambar (b) adalah akibat pengukuran terjadinya penurunan logam disekitar permukaanpiramidayangdatar.Keadaandemikianterdapatpadalogam-logamyangdilunakkandanmengakibatkanpengukuranpanjangdiagonal berlebih.Lekukanberbentuktongpada(c)terdapatpadalogam-logam yangmengalamiprosespengerjaandingin.Bentukdemikiandiakibatkan oleh penimbunan ke atas logam-logam disekitar permukaan penumbuk (Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy) 4.Uji Kekerasan Mikro ( Microhardness Tester) Metodeinimenggunakanprinsipindentasiyangdigunakanuntuk mengukurkekerasanbenda-bendamikro.Penetratornyaadalahintan denganperbandingandiagonalpanjangdanpendeksekitar7:1.Intan tersebutberupaintankasaryangdibentuksedemikianmenjadibentuk piramida..Angkakekerasanknoop(KHN)adalahbebandibagiluas proyeksi lekukan yang tidak akan kembali ke bentuk semula (Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy). Gambar 2.7The Knoop diamond-pyramid indenter (http://dataujiIndonesia.itrademarket.com) Angka kekerasan Knoop (KHN) dirumuskan sebagai berikut (Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy) CP PKHNLAP2= = dimana P= beban yang diterapkan (kg) Ap = luas proyeksi lekukan yang tidak pulih ke bentuk semula L = panjang diagonal yang lebih panjang C = konstanta untuk setiap penumbuk 5.Metode Meyer MetodeMeyerhampirsamadenganMetodeBrinell,yang membedakan adalah pada Meyeryang diperhatikan adalahprojected area padabekasindentasisedangkanpadaBrinelladalahpadaluasarea permukaan.Rataratatekananantarapermukaanindentordan indentasinyasamadenganbebandibagiprojectedareadaribekas indentasi. 2rPPt= Cara menghitung kekerasan dengan metode Meyer atau MHN V (Vander Voort,George. Metallography) 24dPMHNt= dimana MHN = nilai kekerasan Meyer P = Beban yang diberikan d = diameter penekanan Seperti uji kekerasan Brinell, uji kekerasan Meyer memiliki satuan kg/mm2.UjiMeyerkurangsensitifdibandingkandenganujikekerasan Brinell.UntukpengerjaanpendinginanpengujiankekerasanMeyerlebih konstandanvaliddibandingkandenganujikekerasanBrinellyang hasilnyaberfluktuasi.UjikekerasanMeyerlebihfundamentaldalam perhitungankekerasanindentasinamunsecaraprakteknyajarang digunakan untuk pengujian kekerasan (Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy). Gambar 2.8 Alat Penguji Kekerasan Meyer 6.Metode Kerucut (HRC) MetodeinitermasukmetodeRockwellyangdalampenerapannyamenggunakanindentorberupasebuahbatuintanberbentukpiramida dengan sudut puncak 120 Padametodeinibebanawaldipasangsebesar10kgfdanujung kerucut masuk sedikit ke dalam bahan. Hal ini pertama kali dilakukan agar terhindardariketidakrataanpermukaan.Selanjutnyapenunjukjamdiset padakedudukan100.Lalubebanutamasebesar140kgfdipasang, sehinggabebanseluruhnyasebesar150kgfyangmenyebabkankerucut masuklebihdalamlagidanpenunjukjamkembali.Setelahbeberapasaat bebanutamadiambilkembali,makakerucuttersebutmerapatkembali karenabentukelastisdaribahanyangdiukur.Penunjukjamukurakan berputarsedikitnaik,kedudukanpenunjuksaatitulahdinyatakandalam HRC (dengan skala 0 s/d 100). Gambar 2.9 Perbandingan Penetrator dari metode Brinell dan Rockwell (Vander Voort,George. Metallography) Berdasarkan gambar perbandingan diatas sudah dapat kita simpulkan bahwa metode ini hanya sesuai untuk specimen yang strukturnya homogen saja. Hal ini dikarenakan ujung penetrator memiliki luas permukaan yang sempit sehingga tidak dapat mewakili struktur permukaan specimen yang strukturnya heterogen (Vander Voort,George. Metallography) 7.Metode Knoop Diamond Microhardness Test MetodeyangdikembangkandiAmerikaSerikatinimenggunakan indenterintanpiramidayangdidesainuntukmemberikanpenekanantipis danpanjang,panjangnyaadalahtujuhkalilebihbesardarilebarnya,dan sekitar30kalilebihbesardarikedalamannya.BentukinimemberikankeuntunganlebihdaripadametodeVickers,karenadapatmemberikan keakuratan yang lebih tinggi dalam perhitungan nilai kekerasan.Nilai kekerasan Knoop, HK adalah sebagai berikut (Vander Voort,George. Metallography):

dimana HK = nilai kekerasan Knoop L= beban yang diberikan d = panjang dari diagonal pada micrometer. Gambar 2.10 Schematic of diamond-point indenter and plan view of the indentation area(Vander Voort,George. Metallography) 8.Metode Peluru Padadasarnyametodeinisamadenganmetodekerucut,hanyapada metodeinimenggunakanpenetratorsebuahpelurubajayangdikeraskan dengandiameter1/16incimenggunakanbebantertentudalambahannya. Skala yang dipakai adalah 30 s/d 130, dengan skala 30dianggap bebanyang lunak dan 130 adalah beban yang paling keras. Prinsipkerjanyamula-mulapeluruditekanpadabahandenganbeban awalsebesar10kgf,kemudianditambahkanbebanutamasebesar90kgf. Setelahbeberapalamabebanutamadiambildanpengukurmenunjukkan beberapa mm peluru ke dalam bahan. Padametodeinikelebihandankekurangannyasamadenganmetode kerucut,karenaketelitiannyatidakakurat,makametodeinihampirtidak dipakai. a.b. c. Gambar 2.11 Penetratora.) steel ball 1/8 b.) steel ball 1/16c.) intan (Vander Voort,George. Metallography) Ujikekerasandilakukandenganmenggunakanspesimen-spesimen dengan syarat-syarat tertentu yang harus terpenuhi. Syarat spesimen untuk uji kekerasan, yaitu: 1. Permukaan spesimen harus rata (sejajar). 2. Permukaan spesimen harus halus. 3. Permukaan spesimen harus bersih. 4. Jarakindentasisatudenganyanglainminimal3d(d=diameter bekas indentasi). 5. Ketebalan spesimen minimal 10 d (d = diameter bekas indentasi). Tabel 2.5Macam-Macam Metode Kekerasan Lekukan (Callister, William. D. Materials Science and Engineering) C.Metode pantulan ( rebound / dynamic hardness ) Padapengukurankekerasandinamik,biasanyapenumbukdijatuhkanke permukaanlogamdankekerasandinyatakanolehenergitumbuknya. SkeleroskopShore(shorescleroscope),yangmerupakancontohpalingumum dari suatu alat penguji kekerasan dinamik mengukur kekerasan yang dinyatakan dengantinggilekukanatautinggipantulan.Standaryangdigunakanpada metodescleroscopeshoreadalahASTMC-886.).ASTMC-866merupakan AmericansocietyfortestingandmaterialsdenganspesifikasiC-866yang merupakanmaterialuntukmesinmesinpengujiyangmerupakanpaduanatau campurandaricarbon,chromium,vanadium,tungstenataukombinasicobalt ataustandarkonversikekerasandarilogam.MetodeKekerasan Sklereskopditunjukandenganangkayangdiberikanolehtingginyaujungpalu kecil setelah dijatuhkan dalam tabung gelas dalam ketinggian 10 inch (250 mm) terhadap permukaan benda uji. 9.Metode scleroscope shore Metode Kekerasan Sklereskop ditunjukan dengan angka yang diberikan oleh tingginya ujung palu kecil setelah dijatuhkan dalam tabung gelas dalam ketinggian 10 inch (250 mm) terhadap permukaan benda uji (Vander Voort,George. Metallography). 2.2.3Nilai Konversi Kekerasan Fasilitasuntukmengonversipengukurankekerasanpadasatuskala menjadiskalayanglainsangatdiinginkan.Namun,karenakekerasan merupakansifatmaterialyangtidakditetapkandenganbaikdankarena perbedaaneksperimenantarabermacam-macamteknik,sebuahskema konversiyangluastidakditemukan.Datakonversikekerasantelah ditentukansecaraeksperimendanditemukanbergantungpadatipedan karakteristikmaterial.Datakonversiyangpalingdapatdipercayaada pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.12 Perbandingan dari beberapa skala kekerasan (Vander Voort,George. Metallography) Tabel konversi yang detail untuk bermacam-macam logam dan campuran dimuat dalamASTMStandardE140,StandardHardnessConversionTablesfor Metals.ASTMStandardE140merupakanstandardyangdigunakanuntuk mengonversi nilai kekerasan dari satu nilai kekerasan ke nilai kekerasan lainnya. ASTM E 140 berisi tabel konversi seperti berikut: Tabel 2.6konversi nilai kekerasan ASTM E 140

(http://www.leco.com/products/metallography/gudes/HARDSCALESBOOKLET200-971.pdf ) 2.2.4Korelasi Nilai Kekerasan Dengan Struktur Mikro Pengaruhbesarnyabutiranterhadapkekerasantergantungpadaukuran daributirantersebut.Semakinkecilbesarbutiranmakasemakinkuat kekerasandarilogamtersebutdansebaliknya.Prosespemanasan(Heat Treatment)dapatmembesarkanukurandaributirantersebutsehingga kekuatanuntuksalingmengikatmenurun,padafaseiniterjadiperubahan strukturbutiranmenjadilebihterstruktur.Prosespendinginansetelahnya membuat ukuran dari butiran kembari mengecil tetapi struktur logam setelah pendinginanmenjadilebihterstruktur(strukturnyamenjadilebihrapi) sehingga kekerasan dari logamnya meningkat. Gambar 5.13 perbandingan struktur mikro terhadap kekerasan material (http://forum.supermotoindonesia.com/showthread.php?t=2793) Korelasi Nilai Kekerasan terhadap Perilaku Panas Bajakarbonrendahdipanaskandiatastitikkritisatas(tertinggi). Seluruhunsurkarbonmasukkedalamlarutanpadatdanselanjutnya didinginkan.Bajakarbontinggibiasanyadipanaskanhanyasedikitdiatas titik kritis terendah (bawah). Dalam hal ini, terjadi perubahan perlit menjadi austenit.Pendinginanyangdilakukanpadasuhuituakanmembentuk martensit.Jugasewaktukandungankarbondiatas0,83%tidakterjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit, karena larutannya telah menjadi keras.Sehinggaperludilakukanpemanasanpadasuhutinggiuntuk mengubahnyadalambentukaustenit.Lamanyapemanasanbergantungatas ketebalanbahantetapibahanharustidakberukuranpanjangkarenaakan menghasilkan struktur yang kasar. Gambar 5.14 Transformasi yang Melibatkan Dekomposisi Austenit (Callister, William. D. Materials Science and Engineering) Gambar 5.15 Diagram fasa Fe-Fe3C (Armani Hari dan Daryanto. Ilmu Bahan.) Titik penting dalam diagram fasa ini adalah : A : Titik cair besiB : Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan titik peritetikC:TitikeutetikselamapendinginanfasagammadengankomposisiCdan sementitpadakomposisifterbentukdaricairanpadakomposisiC.Fasaini disebut deleburit E : Titik yang menyatakan fasa gamma ada hubungannya dengan titik eutetik. G:Titiktransformasidarialphamenjadigamma.TitiktransformasiA3untuk besi H : Larutan padat alpha yang ada hubungannya dengan reaksi peritetikJ:Titikperitetikselamapendinginanaustenitpadakomposisijfasagammaterbentuk pada larutan padat pada cairan dan komposisi pada komposisi B N:Titiktransformasidarititikalphamenjadititikgamma.Titiktransformasi dari titik A4 dari besi murniP:Titikyangmenyatakanferit,fasaalphaadahubungannyadenganreaksi eutektoid S:Titikeutektoidselamapendinginanferritpadakomposisialfadansementit padakomposisiterbentuksimultandariaustenitpadakomposisis.Reaksi eutektoidinidinamakantransformasiA1danfasaeutektoidinidinamakan ferrit. A2 : Titik transformasi megnetik untuk besi atau feritA3 : Titik transformasi magnetic untuk sementit Pengaruhbesarnyabutiranterhadapkekerasantergantungpadaukuran daributirantersebut.Semakinkecilbesarbutiranmakasemakinkuatkekerasan darilogamtersebutdansebaliknya.Prosespemanasan(HeatTreatment)dapat membesarkanukurandaributirantersebutsehinggakekuatanuntuksaling mengikat menurun, pada fase ini terjadi perubahan struktur butiran menjadi lebih terstruktur. Proses pendinginan setelahnya membuat ukuran dari butiran kembari mengeciltetapistrukturlogamsetelahpendinginanmenjadilebihterstruktur (strukturnya menjadi lebih rapi) sehingga kekerasan dari logamnya meningkat. 2.2.5Aplikasi Dalam Dunia Industri A.PENGARUHPROSESTEMPERTERHADAPKEKERASAN MATERIAL KATUP JIS SUH 11 MaterialJISSUH11merupakankelompokheatresistantalloy. MaterialinimemilikikadarCrdanSiyangtinggiuntukmeningkatkan ketahanankorosidankekuatanpadatemperaturyangcukuptinggi. Material JIS SUH11 biasa digunakan sebagai material untuk katup motor bakar.Katupmotorbakarharusmemilikikekerasandankeuletanyang tinggi.Diindustri,kekerasankatupmotorbakarsetelahprosestemper, seringkaliberadadiluarstandar.Olehkarenaitu,penelitianini dilakukanuntukmempelajarihubunganantaraprosestemperdengan kekerasanmaterialkatup,sertamengamatiaspekmetalurgiyangterjadi pada proses temper. Gambar 2.16 katup JIS (http://indusri15rizqi.blog.mercubuana.ac.id/) Padapenelitianini,data-datadiperolehdarihasilpengukuran kekerasandanstrukturmikrospesimenawal,spesimenyangtelahdi-anneal,di-quenchdanditemper.Prosestemperdilakukandenganmem-variasikantemperaturdanwaktuproses.Untuktemperatur,dilakukan4 variasi, yaitu 650oC, 680oC, 720oC, dan 750oC, sedangkan untuk waktu, dilakukan 3 variasi, yaitu 30 menit, 60 menit, dan 90 menit. Pengukuran kekerasandilakukandenganmenggunakanmetodamicrovickersdan diuji secaraacak pada sampel. Hasil percobaan ini adalah kurva temper. Kurvainidapatdijadikanacuanprosestemperagardiperolehkekerasan yang memenuhi standard kekerasan katup di industri. Prosestemperuntukmemperolehhargakekerasanyangsesuai dengan standar untuk material katup JIS SUH11 adalah pada temperatur 720-750oCselama30menit,60menit,atau90menit.Agarproses temper lebih efisien maka disarankan memilih waktu temper 30 menit. B.PENGARUH HOLDING TIME TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAHAN PISTON DAYANG SUPER X ( SEBUAH STUDI UNTUK MEMPERBAIKI KEKERASAN PISTON DAYANG SUPER X MENDEKATI PISTON HONDA SUPRA X ) Gambar2.17 Piston super X (http://indusri15rizqi.blog.mercubuana.ac.id/) Tujuanpenelitianiniadalahuntuk:(1)Menyelidikikomposisiunsur logampaduanpistonHondaSupraXsertapistonDayangSuperX.(2) Menyelidiki karakter sifat fisis dan mekanis piston Dayang Super X yang belum diberiperlakuanpanas(heattreatment),sertayangtelahmengalamiheat treatment,danpistonHondaSupraXyangtidakmengalamiheattreatment (original).(3)Menyelidikiadanyapengaruhwaktupenahanan(HoldingTime) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro bahan piston Dayang Super X pada prosesheattreatment.Metodeyangdigunakandalampenelitianiniadalah deskriptif,daneksperimen.Adapunjenispenelitianinimerupakanpenelitian kuantitatif,olehkarenadatayangdihasilkanberupaangka-angka.Datayang diperolehkemudiandianalisadandideskripsikandalamgrafikmaupun histogram.Selainitu,untukmenentukanjenisperlakuanagardiperolehhasil yangoptimal,makapenelitijugamenggunakanmetodeStudyLiterature.Data daripenelitianinidiperolehdarihasilpengujiankomposisibahan,fotostuktur mikro,pengujiankekerasanmakrodankekerasanmikrodarisebelumheat treatmentdansesudahheattreatment.Sampeldaripenelitianiniadalahsebuah pistonHondaSupraXdanpistonDayangSuperXyangkeduanyaidentik bentuk dan ukurannya. Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa spesimen piston Dayang Super X dan Honda Supra X merupakan paduan Aluminium dan silikonHypoeutectoiddenganpersentase10,5%Sipadaspesimenpiston DayangSuperXdan10,4%SipadaspesimenpistonHondaSupraX. Berdasarkan standar The Aluminium Association, komposisi paduan Al-Si pada piston Dayang Super X dan piston Honda Supra X tersebut mendekati golongan 332dan333.HasilpengamatanfotostrukturmikropistonHondaSupraX, memperlihatkan presipitasi yang terjadi lebih optimal dan menunjukkan struktur butiranyanglebihhalusdanpadatdaripistonDayangSuperX.PistonHonda Supra X memiliki nilai rata-rata kekerasan makro 71,16 HRB dan piston Dayang SuperXmemilikinilairata-ratakekerasanmakro67,67HRB.Padapengujian kekerasanmikrodihasilkannilairata-ratakekerasanpistonDayangSuperX 118,73HVN,sedangkannilairata-ratakekerasanmikropadapistonHonda Supra X yaitu 118,33 HVN. Perlakuan panas yang dilakukan untuk memperbaiki sifatfisisdanmekanispistonDayangSuperXadalahAgeHardeningyang meliputitahapSolutionTreatment,Quenching,danArtificialAging,dengan variasiHoldingTimepadatahapArtificialAgingselama2,5jam,3,5jamdan 4,5jamdanHoldingTimepadatahapSolutionTreatmentselama7jam. KetentuantersebutmengacupadagolonganAluminiumpaduan333pada standarTheAluminiumAssociationNilaikekerasanmeningkatdanmendekati pistonHondaSupraXterjadisetelahspesimenmengalamiperlakuanpanas denganHoldingTimepadatahapArtificialAgingselama3,5jam,yaitu118,7 HVNpadapengujianmikrodan73,34HRBpadapengujianmakro.Hasilfoto strukturmikrospesimenpistondenganvariasiholdingtimeselama3,5jam menunjukkanstrukturyanglebihpadatdanteraturdaripadaspesimenpiston denganholdingtime2,5jamdanrawmaterial.Peningkatannilaikekerasan pistonDayangSuperXsetelahmengalamiHeatTreatmentdenganArtificial Aging 4,5 jam mencapai 13%. 2.3METODOLOGI 2.3.1 Bahan percobaan Bahan pengujian yang digunakan antara lain:a.Material non-perlakuan: 1.Alumunium,2.Kuningan, 3.Tembaga, 4.Baja ST-40, 5.Baja ST-60, 6.Besi cor. b. Material yang mendapat perlakuan panas dengan pendinginan udara : 1.Baja ST-40, 2.Baja ST-60, 3.Besi cor. c. Material yang mendapat perlakuan panas dengan pendinginan air : 1.Baja ST-40, 2.Baja ST-60, 3.Besi cor. Gambar 2.18 Spesimen (lab metfis undip) 2.3.2Peraalatan Pengujian Peralatan yang digunakan antara lain : a.Vernier Caliper Digunakan untuk mengukur spesimen dan juga mengetahui kerataan permukaannya. Memiliki ketelitian 0,5 mm Gambar 2.19 Vernier Caliper (lab metfis undip) b.Rockwell Hardness TesterMerupakan alat yang dipakai untuk mengukur kekasaran permukaan dengan menggunakan Metode Rockwell Gambar 2.20Rockwell Hardness Tester Model HR-150A (lab metfis undip) c.AmplasMemilikifungsiuntukmeratakandanmenghaluskan,meratakandan mensejajarkanpermukaanspesimensebelumdilakukanpengujian kekerasan ( dimana ukuranya 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000) Gambar 2.21 Amplas (lab metfis undip) d.Mesin Grinding Merupakantempatdipasangkanyaamplasuntukkemudiandapatbergerak berputar sehingga terjadilah suatu proses pengamplasan Gambar 2.22 Grinder (lab metfis undip) 2.3.3Langkah Pengujian 1.Membersihkanpermukaanbendaujidanmengamplasnyasehinggakedua permukaan tersebut benar-benar rata dan sejajar. 2.Memasangpenetratordiamondatausteelballsesuaidenganjenismaterial yang akan diuji. 3.Memasangbendaujipadakedudukannya(anvil)lalukencangkandengan memutar handwell searah jarum jam hingga spesimen menyentuh penetrator dan jarum kecil pada dial indikator menuju titik merah 4.MengaturdialindicatorsehinggajarumbesartepatpadagarisindicatorC atau B 5.Setelah 60 detik dan jarum panjang berhenti tekanhandle pelepas beban untu menghilangkan pengetesan pembebanan utama, 6.Melakukanpembacaanpadaindicator.Untukpengujiandengandiamond penetrator baca pada garis bagian luar indicator (garis warna hitam). Untuk pengujiandengansteelballpenetratorbacapadabagiandalamindicator (garis warna merah) 7.Memutar handwhell berlawanan jarum jam untuk menurunkan spesimen. 8.Melakukanpengujiandi3titik(3kalipengukuran)untukmasing masingbendaujidenganjarakminimalantarapengujian3kalidiameterlubang hasil pengujian 9.MengkonversihargakekerasanRockwellkehargakekerasanBrinelldan Vickers dengan menginterpolasi dari tabel atau dengan rumus 10. Membersihkan dan rapikan alat uji bila tidak digunakan lagi 2.3.5 Diagram Alir Pengujian A Mulai Mengamplas spesimen Memasang penetrator HRA atau HRB h HRAhhhsfgHHHhhdshsadhsldsldd Memasang spesimen pada anvil Mengecangkan spesimen menyentuh penetrator Hingga jarum kecil tepat dititik merah Mengatur jarum besar dial indikator pada B/C A Setelah 1 menit tekan handle pelepas beban Melepas spesimen dengan cara memutar handwell berlawanan jarum jam Membersihkan dan merapikan alat ) Selesai Catat Hasil Pengukuran yang terdapat pada Dial Indikator Mencatat hasil pada dial indikator HRA (angka hitam),HRB (angka merah) 2.1 HASIL DAN PEMBAHASAN 2.4.1DATA PERCOBAAN 1. Material non perlakuan NO HRA (Diamond 60)HRB (Steel Ball 100) Baja ST 40 Baja ST 60Besi cor Kuningan TembagaAluminium1 53.057.563.071.0041.0075.0 2 54.058.062.573.5042.0080.0 3 53.558.563.573.0037.5080.0 Rata-rata 53.558.063.072.5040.1778.33 2. Material perlakuan panas dengan pendinginan udara No.Baja ST 40 (HRA) Baja ST 60 (HRA) Besi cor (HRA) 1.67.052.555.0 2.67.553.555.0 3.70.052.056.5 Rata-rata68.252.755.5 3. Material perlakuan panas dengan pendinginan air No.Baja ST 40 (HRA) Baja ST 60 (HRA) Besi cor (HRA) 1.55.055.555.0 2.55.053.055.0 3.56.552.056.5 Rata-rata55.553.555.5 2.4.1Pengolahan Data Analisis Data Rumus Perhitungan Konversi -Pengujian dengan Skala HRA HVHRA215) 10 85 . 6 (3 . 112 = 25) 3 . 112 (10 85 . 6HRAHV=HV HB = 95 . 0 -UntukpengujiandenganskalaHRF(dilihatdaritabelkonversi),Jika nilainya tidak ada maka dilakukan interpolasi. -Interpolasi dari tabel kekerasan pada lampiran : HV HVHV HVHR HRHR HRbatasatasbatasbawah batasatash nbatasbawa nbatasatash nbatasbawa nbatasatas=

Contoh : Nilai kekerasan kuningan diberikan pada data sebagai berikut : Pengukuran pada skala HRB Interpolasi:X =116114 1163 . 94 5 . 9494 5 . 94 2 . 05 . 0 =X 1162

58-0.5X = 0.4

X= 115.2 HRBHV 94.5116 94.3X 94114 Mengkonversi dari skala HRA dam HRF ke skala HV dan HB . Material Non Perlakuan 1. Baja ST 40 No. Baja ST 40 HRAHVHB 1.53.00194.80185.06 2.54.00201.54191.46 3.53.50198.12188.22 HV = 6,85 x 105

( ) 53.00) - 112,32 = 194.80 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 194.80 = 185.06 HV = 6,85 x 105

( ) 54.00) - 112,32 = 201.54 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 201.54 = 191.46 HV = 6,85 x 105

( ) 53.50 - 112,32 = 198.12 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 198.12 = 188.22 2 2. Baja ST 60 No. Baja ST 60 HRAHVHB 1.57.50228.10216.70 2.58.00232.32220.71 3.58.50236.66224.83

HV= 6,85 x 105 ( ) 57.00 - 112,3

= 228.10 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 228.10 = 216.70 HV =6,85 x 105

( ) 58.50 - 112,3 2

= 236.66 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 236.66 = 224.83 HV = 6,85 x 105 ( ) 58.00 - 112,3 2

= 232.32 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 232.32 = 220.71

3. Besi Cor No. Besi cor HRAHVHB 1.63.0281.84267.74 2.62.5276.21262.39 2 3.63.5287.64273.26

HV =6,85 x 105

( ) 63.00 - 112,3

= 281.84 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 281.84 = 267.74 HV = 6,85 x 105 ( ) 62.5 - 112,3 2

= 276.21 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 276.21 = 262.39 HV = 6,85 x 105 ( ) 63.5 - 112,3 2

= 287.64 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 287.64 = 273.26 HV = 6,85 x 105 ( ) 63.5 - 112,3 2

= 287.64 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 287.64 = 273.26 4.Kuningan No. KuninganHRBHVHB 1.71123116.9 2.73.5122115.9 3.73127120.7

Interpolasi x =123121 1235 . 68 6968 69

5 . 01 = x 1232 123 - x =1 x = 122 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 122 = 115.9 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 123 = 116.9 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 127 = 120.7 HRBHV 71121 73.5X 73123 5. Tembaga HRBHVHB 418076 428479.8 37.583.579.3 HRBHV 4182 42X 37.584 Interpolasi : X =8482 845 . 41 4240 42 5 . 02 = X 842 168 - 2X= 1 2X = 168 X= 83.5

HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 83.5 = 79.3 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 80 = 76 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 84 = 79.8 6. Aluminium HRBHVHB 75120114 80116110.2 80119113.1 HRBHV 75119 80X 80121 Interpolasi : X =121119 1215 . 67 6867 68

5 . 01 = X 1212 121 - X= 1 X= 120

HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 116 = 110.2 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 119 = 113.1 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 120 = 114 B. Material Perlakuan panas dengan pendinginan udara 1. Baja ST 40 No. Baja ST 40 HRAHVHB 1.67.00333.81317.12 2.67.50341.30324.23 3.70.00382.83363.69 HV = 6,85 x 105

( ) 67.00) - 112,32 = 333.81 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 333.81 = 317.12 HV = 6,85 x 105

( ) 67.50) - 112,32 = 341.30 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 341.30 = 363.69 HV = 6,85 x 105

( ) 70.00 - 112,32 = 382.83 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 382.83 = 363.69 2. Baja ST 60 No. Baja ST 60 HRAHVHB 1.52.50191.55181.98 2.53.50198.12188.22 3.52.00188.39178.97 HV = 6,85 x 105

( ) 52.5 - 112,32 = 191.55 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 191.55 = 181.98 HV = 6,85 x 105

( ) 53.50) - 112,32 = 198.12 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 198.12 = 188.22 HV = 6,85 x 105

( ) 52.00 - 112,32 = 188.39 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 188.39 = 178.97 3. Besi Cor No. Besi cor HRAHVHB 1.55.00208.63198.20 2.55.00208.63198.20 3.56.50220.00209.00 HV = 6,85 x 105

( ) 55 - 112,32 = 208.63 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 208.63 = 198.20 HV = 6,85 x 105

( ) 56.5 - 112,32 = 220.00 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 220.00 = 209.00 C. Material perlakuan panas dengan pendinginan air 1. Baja ST 40 No. Baja ST 40 HRAHVHB 1. 51.0182.29173.18 2. 50.5179.36170.39 3. 54.0201.54191.46 HV = 6,85 x 105

( ) 51.00 - 112,32 = 182.29 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 182.29 = 173.18 HV = 6,85 x 105

( ) 54.00 - 112,32 = 201.54 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 201.54 = 191.46 HV = 6,85 x 105

( ) 50.50) - 112,32 = 179.36 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 179.36 = 170.39 2. Baja ST 60 No. Baja ST 60 HRAHVHB 1.55.50212.32201.71 2.53.00194.80185.06 3.52.00188.39178.97

HV = 6,85 x 105

( ) 55.50 - 112,32 = 212.32 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 212.32 = 201.71 HV = 6,85 x 105

( ) 53.00) - 112,32 = 194.80 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 194.80 = 185.06 HV = 6,85 x 105

( ) 52.00 - 112,32 = 188.39 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 188.39 = 178.97 3. Besi Cor No. Besi cor HRAHVHB 1.55.00208.63198.20 2.55.00208.63198.20 3.56.50220.00209.00 HV = 6,85 x 105

( ) 55.00 - 112,32 = 208.63 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 208.63 = 198.20 HV = 6,85 x 105

( ) 53.00) - 112,32 = 194.80 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 194.80 = 185.06 HV = 6,85 x 105

( ) 56.50 - 112,32 = 220.00 HB= 0,95 x HV HB= 0,95 x 220.00 = 209.00 2.4.2.2 Keseksamaan Nilai Kekerasan A. Rumus Perhitungan 1.Metode Rockwell o HR( )( ) 12 E=n nHR HR HR =( HR o HR) Ralat Nisbi =% 100 |.|

\|R HHR o Keseksamaan=% 100 1 |.|

\| HRHR o 2.Metode Vickers o HV =( )( ) 12 En nHV HV HV = (HV o HV) Ralat Nisbi =% 100 |.|

\|HVHV o Keseksamaan=% 100 1 |.|

\| HVHV o 3.Metode Brinell o HB ( )( ) 12 E=n nHB HB HB = (HB o HB) Ralat Nisbi =% 100 |.|

\|B HHB o Keseksamaan =% 100 1 |.|

\| HBHB o

B. Material Non Perlakuan 1. Baja ST 40 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 53.000.25194.8011.24185.0610.15 2. 54.000.25201.5411.47191.4610.33 3. 53.500.00198.120.00188.220.00 Rata-rata HR= 53.50 =0.50 HV = 198.15=22.72 HB=188.25 =20.48 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 60.50= = 0.28 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o = (53.500.28) Ralat Nisbi=% 10053.50.28 |.|

\| % 52 .. 0 = Keseksamaan=% 10053.50.281 |.|

\| % 48 . 99 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =622.72 = 1.9 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o = (198.151.9) Ralat Nisbi =% 100198.151.9 |.|

\| % 95 . 0 =Keseksamaan=% 100198.151.91 |.|

\| % 04 . 99 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =620.48 = 1.74 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (188.251.74) Ralat Nisbi =% 100188.251.74 |.|

\| % 22 . 0 = Keseksamaan = % 100188.251.741 |.|

\| % 07 . 99 = 2.Baja ST 60 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1 57.50.25228.118.15216.716.38 2 580.00232.320.00220.710.00 3 58.50.25236.6618.49224.8316.67 Rata-rata HR=58.00 =0.50 HV = 232.36=36.64HB=220.75 =33.05 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 60.50= = 0.083 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o =(58.000.083) Ralat Nisbi =% 10058.000.083 |.|

\| % 143 . 0 = Keseksamaan=% 10000 . 580.0831 |.|

\| % 85 . 99 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =636.64 =2.47 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o

=(201.20.23) Ralat Nisbi =% 100201.20.23 |.|

\| % 11 . 0 =Keseksamaan=% 100201.20.231 |.|

\| % 88 . 99 = ( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =633.05 = 2.23 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o =(220.752.23) Ralat Nisbi =% 100220.752.23|.|

\| % 06 . 1 =Keseksamaan =% 100220.752.231 |.|

\| % 93 . 98 = 3.Besi Cor ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 60,50= =0.08 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o

= (63.000.08) Ralat Nisbi =% 10063.000.08|.|

\| % 22 . 2 = Keseksamaan=% 10063.000.081 |.|

\| % 97 . 99 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =665.33 = 3.2 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 630.00281.840.00267.740.00 2. 62.50.25276.2132.34262.3929.23 3. 63.50.25287.6432.99273.2629.85 Rata-rata HR= 63.00 =0,50 HV = 281.90=65.33HB= 267.80 =59.08 Nilai HV yang sesungguhnya=) ( HV HV o = (281.903.2) Ralat Nisbi =% 100281.903.2 |.|

\| % 13 . 1 =Keseksamaan=% 100281,903.21 |.|

\| % 86 . 98 = ( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =659.08 = 3.13 Nilai HB yang sesungguhnya=) ( HB HB o =(267.803.13) Ralat Nisbi=% 100267.803.13|.|

\| % 16 . 1 =Keseksamaan=% 100267.803.131 |.|

\| % 83 . 98 = 4.Kuningan NO.HRB (HRB- HRB)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1.700.02894702.794420.0069 2.69.50.108946511.09441.750.0289 3.700.02894702.794420.0069 Rata-rata HRF=69.8317 . 0=HV = 468.33 =16.67 HB= 441.92 =0.0427 ( )( ) 12 E=n nHRA HRAHRB o 63.5= = 0,76 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA HRA o

=(72.50,76) Ralat Nisbi=% 10072.50,76 |.|

\| % 04 . 1 = Keseksamaan = % 10072.50,761 |.|

\| % 96 , 98 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =614 = 1.53 Nilai HV yang sesungguhnya=) ( HV HV o = (1241.53) Ralat Nisbi=% 1001241.53 |.|

\| % 23 , 1 = Keseksamaan=% 1001241.531 |.|

\| % 77 , 98 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =613.68 = 2.28 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (117.32.28) Ralat Nisbi =% 100117.32.28 |.|

\| % 1,94 =Keseksamaan = % 100117.32.281 |.|

\| % 05 , 98 = 5.Tembaga NO.HRB (HRB- HRB)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1.39.50.44892743.0625260.32.77 2.38.52.788927214.0625258.47.78 3.42.55.4289281.2530.25267.1927.35 Rata-rata HRF = 40.1767 . 8=HV = 275.8 =47.375 HB= 261.96 =37.90 ( )( ) 12 E=n nHRA HRAHRB o 611.18= = 1.86 Nilai HRB yang sesungguhnya =) ( HRA HRA o

=(40.11.86) Ralat Nisbi =% 10040.11.86 |.|

\| % 63 . 4 = Keseksamaan = % 10040.11.861 |.|

\| % 36 . 95 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =69.5 = 1.26 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o =(82.51.26) Ralat Nisbi=% 10082.51.26 |.|

\| % 1,53 =Keseksamaan=% 10082.51.261 |.|

\| % 47 , 98 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =68.51 = 1.41 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (78.361.41) Ralat Nisbi=% 10078.361.41 |.|

\| % 79 . 1 =Keseksamaan = % 10078.361.411 |.|

\| % 2 . 98 =6.Aluminium NO.HRB (HRB- HRB)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 721.7689490277.77461235.11 2. 715.4289480711.29451641.61 3. 7713.46895501874.895171654.05 Rata-rata HRF = 73.33 =20.67 HV = 506.7 =954.65 HB= 476.33 =2530.7 ( )( ) 12 E=n nHRA HRAHRB o 616.67= = 1.67 Nilai HRB yang sesungguhnya =) ( HRA HRA o

= (78.31.67) Ralat Nisbi =% 10078.31.67 |.|

\| % 13 . 2 = Keseksamaan =% 10078.31.671 |.|

\| % 86 . 97 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =68.67 = 1.20 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o = (118.31.20) Ralat Nisbi=% 100118.31.20|.|

\| % 01 , 1 =Keseksamaan=% 100118.31.201 |.|

\| % 99 , 98 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =67.89 = 1.15 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (112.41.15) Ralat Nisbi =% 100112.41.15 |.|

\| % 02 , 1 =Keseksamaan = % 100112.41.151 |.|

\| % 98 , 98 = C. Material Perlakuan Panas 1.Perlakuan panas dengan pendinginan udara a. Baja ST 40 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1.67.001.36333.81354.82317.12320.17 2.67.500.44341.30128.75324.23116.28 3.70.003.36382.83911.03363.69822.35 Rata-rata HR= 54 =4.5 HV = 194.88 =63.08 HB= 185.14 =57.00 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 64.5= = 0.89 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o

=(540.89) Ralat Nisbi =% 100540.89 |.|

\| % 6 . 1 = Keseksamaan = % 100540.891 |.|

\| % 34 . 98 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =663.08 = 3.2 Nilai HV yang sesungguhnya=) ( HV HV o = (194.883.2) Ralat Nisbi=% 100194.883.2 |.|

\| % 4 . 16 =Keseksamaan =% 100194.883.21 |.|

\| % 57 . 83 = ( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =657.00

= 3.08 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (185.143.08) Ralat Nisbi =% 100185.143.08 |.|

\| % 6 . 3 =Keseksamaan = % 100185.143.081 |.|

\| % 38 . 99 = 2.Baja ST 60 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 52.500.03191.551.29181.981.16 2. 53.500.69198.1229.52188.2226.66 3. 52.000.44188.3918.46178.9716.70 Rata-rata HR= 52.67 =1.17 HV = 192.69 =49.27 HB= 183.06 =44.52 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 61.17= = 0.44 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o

= (52.670.44) Ralat Nisbi =% 10052.670.44 |.|

\| % 83 . 0 = Keseksamaan =% 10052.670.441 |.|

\| % 16 . 99 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =649.27 = 2.86 Nilai HV yang sesungguhnya=) ( HV HV o = (192.692.86) Ralat Nisbi =% 100192.692.86 |.|

\| % 14 . 0 =Keseksamaan=% 100192.682.861 |.|

\| % 85 . 99 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =644.52 = 2.72 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (183.062.72) Ralat Nisbi=% 100183.062.72 |.|

\| % 48 . 1 =Keseksamaan = % 100183.062.721 |.|

\| % 51 . 98 = 3.Besi Cor NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 55.000.25208.6314.36198.2012.96 2. 55.000.25208.6314.36198.2012.96 3. 56.501.00220.0057.46209.0051.84 Rata-rata HR= 55.50 =1.50 HV = 212.42 =86.18 HB= 201.80 =77.76 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 61.5= = 0.5 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o

= (55.500.5) Ralat Nisbi=% 10055.50.5 |.|

\| % 9 . 0 = Keseksamaan = % 10055.50.51 |.|

\| % 09 . 99 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =686.18 = 3.78 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o = (212.423.78) Ralat Nisbi =% 100212.423.78|.|

\| % 78 . 1 =Keseksamaan = % 100212.423.781 |.|

\| % 2 . 98 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =677.76 = 3.6 Nilai HB yang sesungguhnya=) ( HB HB o = (201.83.6) Ralat Nisbi=% 100201.83.6 |.|

\| % 78 . 1 = Keseksamaan = % 100201.83.61 |.|

\| % 21 . 98 = 2.Perlakuan panas dengan pendinginan air 1.Baja ST 40 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1. 510.69208.6314.36198.2012.96 2. 50.51.78208.6314.36198.2012.96 3. 544.69220.0057.46209.0051.84 Rata-rata HR= 51.83 =7.17 HV = 212.42 =86.18 HB= 201.80 =77.76 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 67.17= = 1.09 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o = (51.831.09) Ralat Nisbi =% 10051.831.09 |.|

\| % 1 . 2 = Keseksamaan = % 10051.831.091 |.|

\| % 89 . 97 = ( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =686.18 = 3.78 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o = (212.423.78) Ralat Nisbi =% 100212.423.78|.|

\| % 17 . 0 =Keseksamaan =% 100212.423.781 |.|

\| % 8 . 99 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =677.76 = 3.6 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (201.803.6) Ralat Nisbi=% 100123.50.1|.|

\| % 17 . 0 =Keseksamaan =% 100123.50.11 |.|

\| % 8 . 99 = 2.Baja ST 60 NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1.55.504.00208.6314.36198.2012.96 2.53.000.25208.6314.36198.2012.96 3.52.002.25220.0057.46209.0051.84 Rata-rata HR= 53.50 =6.5 HV = 212.42 =86.18 HB= 201.80 =77.76 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o 66.5= = 1.04 Nilai HRA yang sesungguhnya = ) ( HRA A HR o = (53.51.04) Ralat Nisbi =% 10053.51.04 |.|

\| % 9 . 1 = Keseksamaan = % 10053.51.041 |.|

\| % 05 . 98 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =686.18 = 3.78 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o = (212.423.78) Ralat Nisbi =% 100212.423.78|.|

\| % 12 . 3 =Keseksamaan = % 100212.423.781 |.|

\| % 8 . 96 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =677.76 = 3.6 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (201.803.6) Ralat Nisbi =% 100199.21.36|.|

\| % 68 . 0 =Keseksamaan = % 100199.21.361 |.|

\| % 31 . 99 = 3.Besi Cor NO.HRA (HRA- HRA)2 HV (HV- HV )2 HB (HB- HB)2 1.55.000.25208.6314.36198.2012.96 2.55.000.25208.6314.36198.2012.96 3.56.501.00220.0057.46209.0051.84 Rata-rata HR=55.5 =1.50 HV = 212.42 =86.18 HB= 201.80 =77.76 ( )( ) 12 E=n nA HR HRAHRA o =61.5 = 0.5 Nilai HRA yang sesungguhnya =) ( HRA A HR o

= (55.50.5) Ralat Nisbi =% 10055.50.5 |.|

\| % 90 . 0 = Keseksamaan = % 10055.50.51 |.|

\| % 09 . 99 =( )( ) 12 E=n nHV HVHV o =686.18 = 3.78 Nilai HV yang sesungguhnya =) ( HV HV o

= (212.423.78) Ralat Nisbi=% 100212.423.78|.|

\| % 78 . 1 =Keseksamaan = % 100212.423.781 |.|

\| % 21 . 98 =( )( ) 12 E=n nHB HBHB o =677.76 = 3.6 Nilai HB yang sesungguhnya =) ( HB HB o = (201.803.6) Ralat Nisbi=% 100201.803.6|.|

\| % 78 . 1 =Keseksamaan = % 100201.803.61 |.|

\| % 2 . 98 = 2.4.2ANALISA DATA Tabel 2.4 Nilai Kekerasan Nama BahanBrinell Hardness (kg/mm2) Besi cor180-250 ST 60 nonperlakuan170-195 ST 40 nonperlakuan95-120 Kuningan85 Tembaga75 Alumunium25-40 ST 60 normalizing229 ST 60 quenching311 ST 40 normalizing170 ST 40 quenching262 (Ref 6, hal 100,107, 111, Ref 7, hal 759) Untuk lebih mengetahui nilai kekerasan lebih jelas, dapat melihat tabel. KekerasanbesicorlebihbesardaripadabajaST60danbajaST40,ini disebabkankarenabesicormempunyaikandungankarbonpalingbesar dibandingbajaST60danbajaST40.SedangkanbajaST60(Kandungan karbonnya 0,3 0,7 % C ) lebih kaya karbon sehingga termasuk baja karbon tinggi,daripadabajaST40( pendinginan udara. Perlakuanpanasdenganpendinginanairmerupakanproseshardening yaituprosesquenching.Quenchingadalahsuatuprosesperlakuanpanas terhadap suatu materialdengancara dipanaskanterlebihdahulu sampai suhu austenit (900oC). Kemudian dilakukan proses pendinginancepat yaitu dalam halinidenganmediaair.Prosespendinginaniniberlangsungcepat mengakibatkanterbentuknyamartensityangkeras.Martensitmempunyai struktur kristal yang bersifat tidak stabil,berbentuk seperti jarum, dan bersifat sangat keras dan rapuh. Sedangkanuntukperlakuanpanasdenganpendinginanudara merupakanprosessofteningyaituprosesnormalizing.Normalizingadalah prosesdimanamaterialdipanaskandahulusampaisuhuaustenitkemudian dilakukanpendinginandenganmediumudarasecaraperlahan.Prosesini terjadipadasuhu55-650Cdiatasdaerahaustenitmurni.Pendinginanini mencegahtimbulnyasegregasipraeutektoidsehinggastrukturmikroyang terbentukadalahperlithalusdantidakadaferitpraeutektoiddalamjumlah banyak.Dengandemikianakandihasilkanmaterialyangkekerasannyalebih kecil dari sebelumnya. Daripenjelasandiatasjelaslahbahwakekerasanmaterialdengan perlakuan panas dengan pendinginan air lebih besar daripada perlakuan panas dengan pendinginan udara. Hasil yang didapat dari pengujian material dengan perlakuan: 1.Pendinginan Air Tabel 2.8Hasil yang didapat dari pengujian material pendinginan air NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB) KEKERASAN ROCKWELL (HR) KEKERASAN VICKER (HV) Baja ST 40(201.803.6)(540.89)(212.423.78) Baja ST 60(1999.21.36)(52.670.44)(212.423.78) Besi Cor(201.83.6)(55.500.5)(212.423.78) Gambar 2.19 Grafik Nilai Kekerasan Material Perlakuan Panas dengan Pendinginan Air Analisa: Berdasarkandatapengujian,nilaikekerasanbesicortidaklebihbesardibandingkanbajaST60.Terjadipenyimpanganpadadatahasilpengujian kekerasan. Seharusnya nilai kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST-60karenabesicormemilikikandungankarbonpalingbesardibandingbaja ST60danbajaST40.Penyimpangandarimaterialperlakuanpanasdengan 050100150200250Baja ST 40 Baja ST 60 Besi CorKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL (HR)KEKERASAN VICKER (HV)pendinginanairpadabesicordanbajaST60dapatsajaterjadidisebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut : 1.Dalampersiapanuntukujikeras(sepertimengikirdanmengamplas)terjadi banyak perlakuan lain seperti bubut dan gerinda.2.Jarak penetrasi terlalu dekat 3.Waktu penetrasi kurang lama 4.Ketidaktelitianpraktikandalammembacadialindicatorpadaalatuji kekerasan 5.Spesimen tertukar dengan specimen yang lain 2.Perlakuan Udara Tabel 2.9Hasil yang didapat dari pengujian material pendinginan udara NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB) KEKERASAN ROCKWELL (HR) KEKERASAN VICKER (HV) Baja ST 40(51.830.1)(51.831.09)(1300.13) Baja ST 60(199.22.72)(53.51.04)(209.81.09) Besi Cor(201.803.6)(55.50.5)(212.423.78) Gambar 2.20Grafik Nilai Kekerasan Material Perlakuan Panas dengan Pendinginan Udara 050100150200250Baja ST 40 Baja ST 60 Besi CorKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL(HR)KEKERASAN VICKER (HV)Analisa: Berdasarkandatapengujian,nilaikekerasanbesicortidaklebihbesardibandingkanbajaST60.Terjadipenyimpanganpadadatahasilpengujian kekerasan. Seharusnya nilai kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST-60karenabesicormemilikikandungankarbonpalingbesardibandingbaja ST60danbajaST40.Penyimpangandarimaterialperlakuanpanasdengan pendinginan udara pada besi cor dan baja ST 60 dapat saja terjadi disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut : a.Dalampersiapanuntukujikeras(sepertimengikirdanmengamplas)terjadi banyak perlakuan lain seperti bubut dan gerinda.b.Jarak penetrasi terlalu dekat c.Waktu penetrasi kurang lama d.Ketidaktelitianpraktikandalammembacadialindicatorpadaalatuji kekerasan e.Spesimen tertukar dengan specimen yang lain Penjelasan: 1.Berdasarkandatahasilpengujiankekerasanmaterialtampakbahwanilai kekerasanuntukbajaST60perlakuanpanasdenganpendinginanudaradan denganpendinginanair,halinitidaksesuaidenganreferensi.Kemungkinan dalampengujianspesimendariperlakuanairtertukardenganspesimendari perlakuan udara.2.SelainhasildaripengujianpadabajaST60tidaksesuaidenganreferensi,hasil pengujian dari baja ST 40 dan besi cor hasilnya sesuai dengan referensi. Berdasarkan percobaan : -Baja ST 40: Pendinginan air > Pendinginan udara -Baja ST 60: Pendinginan udara > Pendinginan air -Besi Cor: Pendinginan air > Pendinginan udara 2.2 PENUTUP 2.5.1 Kesimpulan 1.Kekerasan suatu material didefinisikan sebagai ketahanan suatu material untuk menerima penetrasi/tekanan dari material lain atau deformasi. 2.Ujikekerasanmerupakanpengujianuntukmemperolehnilaikekerasan dari suatu material. 3.Dari hasil pengujiandiperoleh data sebagai berikut: Tabel 2.10 Hasil yang didapat dari pengujian material Non Perlakuan NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB) KEKERASAN ROCKWELL (HR) KEKERASAN VICKER (HV) Baja ST 40 (188.251.74)(53.500.28) (1981.9) Baja ST 60(220.752.23)(58.000.083)(201.20.23) Besi Cor(287.803.13)(63.00 0.08)(281.903.2) Kuningan(117.32.28)(72.50,76)(1241.53) Tembaga(78.31.67)(40.11.86)(82.51.26) Aluminium(112.41.15)(78.31.67)(118.31.20) Perlakuan Panas dengan Pendinginan Udara NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB) KEKERASAN ROCKWELL (HR) KEKERASAN VICKER (HV) Baja ST 40(51.830.1)(51.831.09)(1300.13) Baja ST 60(199.22.72)(53.51.04)(209.81.09) Besi Cor(201.803.6)(55.50.5)(212.423.78) 4.Kekerasansuatumaterialtergantungdarikadarkarbondanbila mengalami perlakuan panas tergantung juga dari laju pendinginanya. 5.Material mengalami perlakuan panas dengan pendinginan air lebih keras daripadapendinginanudarakarenalajupendinginanyalebihcepat sehingga terbentuk martensit. 2.5.2SARAN Untuk mendapatkan data hasil pengujian yang akurat maka sebaiknya : 1.Pengamplasandilakukansebaikmungkinsampaipermukaanbendaujibenar-benar rata, halus, dan bersih serta sejajar antara permukaan atas dan bawah. 2.Pengidentasi dan landasannya harus bersih dan dudukannya baik. 3.Teliti dalam mengatur dial indicator, posisi jarum kecil dan jarum besar harus tepat. 4.Dalam menggerakan tuas harus tepat di posisi masing-masing tidak boleh lebih dan tidak boleh kurang. 5.Jarak titik penetrasi jangan terlalu dekat. 6.Teliti dalam membaca skala. 7.Spesimen pengujian jangan sampai tertukar. Perlakuan Panas dengan Pendinginan Air NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB) KEKERASAN ROCKWELL (HR) KEKERASAN VICKER (HV) Baja ST 40(185.143.08)(540.89)(194.883.2) Baja ST 60(183.062.72)(52.670.44)(192.692.86) Besi Cor(201.83.6)(55.500.5)(212.423.78) DAFTAR PUSTAKA -Avner, Sydney H. 1998. Introduction to Physical Metallurgy. -Bemer, BJM. 1985. Ilmu Pengetahuan Bahan. Jakarta: Bhatara Karya Aksara -Callister, William D. 1995. Materials Science and Engineering. Canada: Willey. -Dieter, George E. 1996. Metalurgi Mekanik. Jakarta: Erlangga. -John,Veron.1983.TestingofMaterial.NewYork:McMilcanPublishing Company. -Niemann,Gustav.1978.MachineElementsVolumeII.India:Springer-Verlag Berlin Heidelburg New York. -Shigley.1989.MechanicalEngineeringDesignEdisi5.Singapura:Hertz-hp Production. -Smith, William F. 1993. Fondation ofMaterial Science. -VanVlietG.L.J.andW,Both.1984.TeknologiuntukBangunanMesin. Erlangga. -www.anvilfire.com/21centbs/measure/shores02.jpg. -www.calce.umd.edu/.../images/image009.gif -www.shu.ac.uk/research/meri.instr./hard.htm