Download - HARDNESS TEST
Pengujian Kekerasan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan dunia industri terutama yang berhubungan dengan
masalah pemilihan bahan dan penggunaannya, maka dalam proses produksinya
banyak hal atau kriteria yang harus dipenuhi agar material tersebut dapat
digunakan dalam dunia industri.
Untuk penggunaan sebagai bahab industri sifat-sifat khas dari material logam
harus diketahui, sebab logam tersebut akan digunakan untuk berbagai macam
keperluan dan berbagai macam keadaan. Sifat logam tersebut meliputi sifat
mekaniknya, sifat-sifat termal, sifat kimia, kemampuan di mesin, kemampuan
kekerasan dan lain-lain. Adapun dalam percobaan ini yang akan di uji adalah sifat
mekanik dari logam terutama sifat kekerasannya.
Kekerasan didefinisikan sebagai ketahanan yang dilakukan oleh bahan
terhadap desakan kedalam yang tetap, yang disebabkan oleh sebuah alat pendesak
dengan bentuk tertentu di bawah pengaruh gaya tertentu, suatu hasil desakan yang
kecil menunjukkan kekerasan yang besar.
Dengan mengetahui tingkat kekerasan logam maka dapat diketahui suatu
logam yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi atau nilai ekonomis yang rendah,
dalam industri juga sangat diperlukan untuk mnghemat biaya pemeliharaan bahan
atau penggantian bahan.
Kekerasan suatu bahan erat hubungannya dengan kekuatan bahan hubungan
keduanya yaitu semakin keras suatu bahan tersebut akan semakin kuat, demikian
pula sebaliknya.
Pengujian Kekerasan
1.2 Tujuan dan Manfaat Pengujian
Adapun Tujuan Dari Percobaan ini meliputi:
A. Tujuan Instruksional Umum (TIU):
1. Mengetahui pengaruh elastik recovery terhadap kekerasan
bahan
2. Mengetahui distribusi kekerasan pada bahan mampu keras
3. Memberikan contoh aplikasi di lapangan
B. Tujuan Instruksional Khusus (TIK):
1. Menjelaskan definisi, tujuan dan prosedur pengujian kekerasan
2. Menentukan nilai kekerasan logam dengan cara penekanan
3. Membuat grafik hubungan gaya terhadap waktu penekanan
4. Membuat grafik hubungan kedalaman penekanan terhadap
waktu
5. Mengetahui hubungan kekerasan pada setiap proses perlakuan
panas
Adapun Manfaat Dari Pengujian:
1. Manfaat pengujian terhadap praktikan:
- Mengetahui pengerasan logam yang telah mengalami pengujian
kekerasan
- Mengetahui perbedaan antara pengujian kekerasan Brinell dan Vickers
- Dapat melakukan pengujian pada suatu bahan yang diuji
2. Manfaat pengujian bagi dunia industri:
- Dapat menentukan tingkat kekerasan suatu produk yang digunakan
dalam dunia industri
- Dapat menentukan unsur dari logam untuk digunakan dalam pembuatan
produk
- Memudahkan dalam pemeliharaan bahan yang akan digunakan pada
proses pemeliharaan
Pengujian Kekerasan
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Dasar
Pengertian Hardness
Hardness atau kekerasan adalah suatu kemampuan dari bahan untuk
menahan penetrasi yang terjadi.
Metode-metode yang Digunakan pada Hardness Test
1. Cara Penggoresan
Dilakukan dengan jalan menggoreskan bahan yang lebih keras
terhadap bahan yang lebih lunak. Cara ini dikenal dengan Hocks-Mohr.
2. Cara Dinamik
Dilakukan dengan menjatuhkan bola baja ke permukaan logam,
dimana tinggi pantulan bola menyatakan energi pantulan sebagai ukuran.
3. Cara Penekanan
Cara ini terbagi atas tiga yaitu:
1) Cara Brinell
Dengan cara menekankan bola baja pada logam, dengan suatu
bahan tertentu pada waktu baja ditekankan pada permukaan logam,
maka akan tampak bekas penekanan berupa sebagian dari bola baja.
HB= 2 P
πD (D−√ D2−d2)Dimana:
HB = Kekerasan Brinell
F = Gaya tekan
D = Diameter bola baja
d = Diameter bekas penekanan
2) Cara Vickers
Yaitu dengan menggunakan intan sebagai pengganti bola baja,
dengan demikian untuk bahan-bahan keras yang diuji tidak ada
Pengujian Kekerasan
penyimpangan seperti halnya cara Brinell, sudut yang di bentuk oleh
dua bidang piramida pada bekas penekanan yaitu:
A= d2
2sin 680
harga kekerasan vickers:
1, 854 P
d2
Dimana:
P = Beban
d = Panjang rata-rata dari garis yang menghubungkan sudut-sudut
diatas piramida bekas penekanan pada bidang permukaan.
3) Cara Rockwell
Yaitu dengan menggunakan kerucut intan dan bola baja. Prinsip
kekerasan logam didasarkan pada dalamnya atau dangkalnya bekas
penekanan kerucut atau bola baja yang masuk pada logam dengan
bentuk tertentu. Karena pengukuran dalamnya penekanan terbatas pada
kemampuan alat dan mengingat segi praktis lainnya, maka dibuat skala
yang disebut skala A, B dan C.
- Skala A
Digunakan pada pengukuran kekerasan logam yang sangat keras
dengan menggunakan kerucut intan dengan beban 100 kg.
- Skala B
Digunakan pada pengukuran kekerasan logam agak lunak dengan
menggunakan bola baja berukuran
116 inchi dengan beban 100 kg.
- Skala C
Digunakan pada pengukuran kekerasan logam yaitu yang telah
dikeraskan dengan menggunakan kerucut intan dengan penekanan
150 kg.
Keuntungan dan Kerugian Metode Penekanan
1. Brinell
- Keuntungan:
Pengujian Kekerasan
Dengan bekas penekanan yang besar, kekerasan rat-rata dari bahan
yang tidak homogen dapat ditentukan.
- Kerugian:
a Benda kerja dalam beberapa keadaan tidak dapat digunakan karena
besarnya bekas penekanan
b Penentuan kekerasan memerlukan waktu yang lama
2. Rockwell
- Keuntungan:
a Dengan kerucut intan dapat diukur kekerasan baja
b Dengan bekas tekanan yang kecil kerusakan benda kerja lebih kecil
- Kerugian:
Dengan bekas penekanan yang kecil maka kekerasan rata-rata tidak
dapat ditentukan untuk bahan yang idak homogen.
3. vickers
- Keuntungan:
a Dengan adanya penekanan pada benda yang sama kekerasannya
dapat ditentukan tidak hanya untuk bahan lunak tetapi juga untuk
bahan yang keras
b Pengukuran kekerasan lebih teliti
c Kekerasan benda yang amat tipis atau lapisan permukaan benda
yang tipis dapat diukur dengan memilih gaya yang kecil
- Kerugian:
Penentuan kekerasan membutuhkan waktu yang lama karena
penekanan piramida dan pengukuran diagonal bekas tekanan adalah
dua pelaksanaan yang terpisah.
Jenis-jenis Pengerasan
1. Pengerasan Permukaan
- Karburasi
Besi dipanaskan di atas suhu dalam lingkunagan yang
mengandung karbon, dalam bentuk padat, cair ataupun gas.
- Karbon Nitriding
Baja dipanaskan di atas suhu kritis di dalam lingkungan gas,
yang terjadi penyerapan karbon dan nitrogen.
Pengujian Kekerasan
- Cyaniding
Di mana terjadi absorbsi karbon dalam nitrogen untuk
memperoleh permukaan yang keras pada baja karbon rendah yang
sulit dipanaskan.
- Nitriding
Baja dipanaskan sampai ±510° C didalam lingkungan gas
amonia selama beberapa waktu
2. Pengerasan Induksi
Proses ini menggunakan arus listrik untuk pencairan logam,
arus bolak-balik berfrekuensitinggi berasal dari pembangkit, konventer
merkuri, osilator park atau osilator tabung. Untuk benda yang tipis
digunakan frekuensi tinggi, sedangkan untuk benda –benda beukuran
sedang atau tebal digunakan frekuensi rendah.
3. Pengerasan Nyala
Dasar pengerasan Nyala adalah pemanasan yang cepat disusul
dengan pencelupan permukaan. Tebal lapisan yang mengeras
tergantung pada kemampuan pengerasan bahan. Pemanasan dilakukan
dengan nyala oksiasitilen.
4. Pengerasan Endapan
Pengerasan endapan hanya dapat diterpakan pada paduan
dimana daya larut suatu komponen berkurang dengan menurunnya
suhu. Paduan dipanaskan beberapa lama sehingga terbentuk paduan
yang homogen kemudian didinginkan dengan cepat sampai suhu ruang.
Jenis-jenis Karburasi
1. Karburasi Padat ( Fack Carburizine)
Bahan diasumsikan didalam kotak tertutup dan ruangan diisi
dengan arang atau kokas. Prosesnya memakan waktu cukup lama dan
banyak diterpkan untuk memperoleh lapisan yang tebal diantara 0,75
hingga 4 mm.
2. Karburasi Gas ( Gas Carburizine)
Pengujian Kekerasan
Dapat menggunakan gas alam atau hidrokarbon atau propan
( gas karbid ) cara ini untuk karburasi bagian-bagian kecil yang dapat
dicelupkan langsung setelah pemanasan. Untuk memperoleh lapisan
yang lebih tipis antara 0,10 sampai 0,75 mm digunakan cara ini.
3. Karburasi Cair ( Liquid Carburizine)
Proses ini mirip dengan proses Cyanida, hanya di sini kulit luar
mempunyai kadar karbon yang lebih tinggi dan kadar nitrogen yang
lebih rendah, karburasi cair dapat digunakan untuk membentuk lapisan
setebal 6,35 mm. Pengerasan ini baik untuk pengerasan permukaan
benda yang berukuran kecil dan sedang.
Jenis-jenis Unsur Paduan dan Pengaruhnya pada Kekerasan
Pada pengerasan logam, salah satu cara yang biasa dilakukan adalah
dengan menambahkan unsur-unsur paduan seperti:
a Chrom (Cr)
enambah kekuatan tarik dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
b Mangan (Mn)
Menambah kekuatan dan elastisitas, kekerasan dan keuletan.
c Silikon (Si)
Menambah kekuatan, ketahanan terhadap asam pada suhu tinggi dan
ketahanan listrik.
d Nikel (Ni)
Meningkatkan sifat mekanis keuletan, kekerasan dan ketahanan listik.
e Molibdin dan Wlafram
Menambah kekuatan dan kekerasan terutama pada suhu tinggi.
Proses Jominy Test
Jominiy test adalah test untuk memperkirakan kekerasan pada
penggunaan tertentu dan membandingkan kekerasan antara berbagai jenis
baja. Pada percobaan ini, batang bulat dengan ukuran tertentu dipanaskan di
daerah austenit lalu disemprot dengan air dengan kecepatan aliran dan tekanan
tertentu. Ujung yang terkena air mengalami pendinginan yang sangat cepat,
oleh karena itu mempunyai kekerasan maksimum unuk kadar karbon baja
yang sedang diuji. Laju pendinginan pada titik-titik menjauhi ujung celup oleh
karena itu nilai kekerasannyapun lebih rendah
xr
y zt
Dd
Pengujian Kekerasan
PENURUNAN RUMUS BRINELL DAN VICKERS
1. Penurunan Rumus Brinell
Luas permukaan bidang penekanan :
Harga Kekerasan Brinell :
r=D2
r2=x2+z2
x2=r2−z2
x2=(D2 )−(d2 )
x=12
√ ( D2−d2)
ty
=r−x
=D2
−(12
√( D2−d2))¿1
2(D−√ ( D2−d2))
A=2 π ry
=2 πD2 [ 1
2( D−√( D2−d2))]
= D2
π (D−√ ( D2−d2))
HB= PA
= PD2
π ( D−√ D2−d2)
O
O
AB
CD
O68
x
Pengujian Kekerasan
Dari pembuktian rumus di atas, dapat dilihat proses pengambilan rumus
Brinell dari rumus dasarnya
2. Penurunan Rumus Vickers
Bidang alas ABCD dari intan yang berbentuk bujur sangkar diperoleh dari :
Luas bidang penekanan :
= 2 P
πD ( D−√ D2−d2)
=AC12√2
AB=BC=AC cos 45o
=d12√2
tO ' x=12
AB
=12×1
2√2 d
=14
d√2
Ox= Ox '
sin 68O
=
12
d √2
sin68O
BOC=12
Ox×BC
=
12×1
4d√2×1
2d√2
sin68O
=
18
d2
sin68O
Pengujian Kekerasan
Maka :
Sehingga nilai kekerasan Vickers menjadi :A=4 BOC=4( 1
8d2
sin 68O )= d2
1,854HV = P
A
= P
d2
1 , 854
=1 , 854 P
d2
Pengujian Kekerasan
BAB III
PENGUJIAN
3.1 Bahan dan Alat yang Digunakan:
ABahan:
Bahan yang digunakan adalah baja dengan ukuran:
P =150 mm
D = 1.5 mm 1.5
18.5
Spesimen sebelumnya telah melalui proses perlakuan panas dan kemudian
melalui pendinginan air garam, air, udara, oli dan tungku.
BAlat yang digunakan:
- Kikir : untuk meratakan benda uji
- Alat penguji kekerasan Brinell, Vickers dan rockwell
- Catok:untuk menjepit benda kerja pada saat dikikir
3.2 Data dan Pengolahan Data
A. Data
P =150 mm
D = 5 mm
F = 150 x 9.81
B. Pengolahan Data
1. Pengolahan data untuk spesimen Annealing.
a Kekerasan Brinell
h=(130−HRB )×0 ,002h=(130−83 )×0 ,002=0 ,094
c=0,6
t=c+ht=0,6+0 , 094=0 ,694
Pengujian Kekerasan
HB=Fπ Dt
HB=14703 , 14×5×0 ,694
=134 .914
b Kekerasan Vickers
HRC2=54
V R
58094
054.1
X 54
570 53.6
x−580570−580
=54−54 . 153 . 6−54 .1
x−58010
=0 .10,5
x=578
HVC=x300
×150
HVC=932300
×150=46 , 6
HV =1 , 854 P
d2
46 ,6=1 ,854×150
d2
d2=5 , 96d=2, 44
c Kekerasan Rockwell
h1=(100−HRC1)×0 , 002
h1=(100−17 )×0 ,002=0 .166
h2=(100−HRC2 )×0 , 002
h2=(100−54 )×0 , 002=0 , 122
hd=h1−h2
hd=0 ,166−0 , 122=0 , 054
2. Pengolahan data untuk spesimen dengan media pendingin air.
a Kekerasan Brinell
Pengujian Kekerasan
h=(130−HRB )×0 , 002h=(130−74 )×0 , 002=0 ,112
c=0,6
t=c+ht=0,6+0 ,112=0 , 712
HB=Fπ Dt
HB=14703 , 14×5×0 ,712
=131. 5036
b Kekerasan Vickers
Kekerasan Vickers =900 (ada pada table)
c Kekerasan Rockwell
h1=(100−HRC1)×0 , 002
h1=(100−29 )×0 , 002=0 ,142
h2=(100−HRC2 )×0 , 002
h2=(100−67 )×0 , 002=0 , 066
hd=h1−h2
hd=0 ,142−0 , 066=0 ,076
Pengujian Kekerasan
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Pembahasan Umum
Analisa Elastisitas Recovery
Elastic Recovery adalah suatu keadaan atau moment,dimana benda berusaha kembali
ke bentuk semula.Misalnya,suatu benda ditekan ke dalam selama beberapa
detik,kemudian penekanan dihentikan secara tiba-tiba,maka benda yang ditekan
tersebut,akan melawan dengan cara mendorong ke atas dengan cepat.Dorongan dari
benda atau usaha benda untuk mendorong ke atas itulah yang dinamakan sebagai
Elastic Recovery.
Bila dihubungkan dengan grafik hasil pengujian dan pengolahan data,dapat kita lihat
bahwa nilai Elastic Recovery yang terbesar atau nilai hd nya paling besar,dimiliki
oleh material yang paling lunak.Hal ini disebabkan karena adanya deformasi elastis
yang dialami oleh material tersebut,sehingga apabila semakin dalam penekanan,maka
deformasi elastis yang dialaminya semakin besar,sehingga nilai elastic
recoverynyapun semakin besar pula.Demikianpu pada material yang memiliki tingkat
kekerasan yang tinggi,apabila diberi penekanan,material tersebut tidak mengalami
deformasi elastis yang besar,karena sifat yang dimilikinya,sehingga nilai elastic
recoverynyapun kecil.
Jadi dapat disimpulkan bahwa,apabila nilai elastic recoverynya semakin besar,maka
hal ini menunjukkan kekerasan dari material itu semakin kecil;dan begitupun juga
sebaliknya.
Elastic Recovery merupakan sifat dasar dari suatu partikel,jadi elastic recovery sebuah
benda itu,tidak akan berubah,walaupun dikenai perlakuan,baik itu perlakuan panas
dan sebagainya.Pada hasil pengujian dengan menggunakan berbagai jenis media
pendingin,maka kita akan mendapatkan elastic recovery yang sama pada setiap benda.
Pengujian Kekerasan
4.2 .Pembahasan Khusus
Analisa Pengaruh Ikatan Butir Terhadap Kekerasan
Pada struktur suatu material,terdapat butir-butir atom,baik yang besar maupun yang
kecil,yang diikat oleh atom-atom karbon.Jika ditinjau dari segi ikatan antar butir-butir
atom terhadap pengaruhnya pada kekerasan suatu material,maka semakin kuat dan
rapat ikatan butir antar atom-atom,maka material tersebut bersifat keras,karena ketika
mendapat suatu perlakuan,maka ikatan butir atom ini tidak mudah lepas.
Dan jika ikatan antar butir itu lemah dan renggang,maka setelah mendapatkan sebuah
perlakuan,maka ikatan antar butirnya akan sangat mudah terlepas.
Pengujian Kekerasan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1) Kekerasan merupakan kemampuan dari suatu material dalam menahan
penetrasi pada permukaan.
2) Hal-hal yang mempengaruhi kekerasan suatu material adalah temperatur,
waktu pemanasan, laju pendinginan, kadar karbon dan unsur paduan.
3) Cara menentukan kekerasan pada pengujia yaitu dengan cara penekanan, cara
penggoresan dan cara dinamik.
4) Nilai elastisitas recovery berbanding terbalik dengan nilai E.
5.2 Saran-saran
- Perbaiki alat-alat
- Efisienkan waktu pada saat praktikum