Laporan Modul B - Uji Keras

Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material 1 Modul B Uji Keras oleh :

Nama

: Catia Julie Aulia

NIM

: 13714035

Kelompok

:7

Anggota (NIM) : 1. Conrad Conrad Cleave Bonar (13714008) 2. Catia Julie Aulia

(13714035)

3. Hutomo Tanoto

(13714044)

4. Fakhri Arsyi Hawari

(13714051)

Tanggal Praktikum

: Rabu, 20 April 2016

Tanggal Penyerahan Laporan Laporan : Selasa, 26 April April 2016 Nama Asisten (NIM)

: Esa Trisaputra Sidiq (13712056)

Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material Program Studi Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2016

Catia Julie Aulia 13714035

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Uji keras adalah pengujian yang bertujuan untuk menentukan nilai kekerasan suatu material. Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan deformasi plastis lokal. Selain nilai kekerasan, sifat mekanik lainnya juga dapat diprediksi dari pengujian ini, yaitu nilai yield strength, ultimate ultimat e tensile strength, ketahanan gores, dan ketahanan abrasi. Kegunaan dari nilai kekerasan material pada dunia industri contohnya adalah untuk perancangan, apakah suatu material cocok digunakan atau tidak, untuk mengetahui proses apa saja yang telah dialami oleh suatu material dan proses apakah yang cocok untuk material tersebut, dan untuk kontrol kualitas bahan. Uji keras memiliki banyak metode, diantaranya adalah metode gores, metode pantul, dan metode indentasi. Untuk setiap metode memiliki standar pengujiannya sendiri. Standar uji keras untuk material logam mengacu pada ASTM. Untuk metode Brinell mengacu pada ASTM E10, untuk metode Rockwell mengacu pada ASTM E18, dan untuk metode Vickers mengacu pada ASTM E92.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari Praktikum Uji Keras adalah :

1. Menentukan nilai kekerasan suatu material dengan menggunakan metode Brinell, Rockwell, dan Vickers.

2. Menentukan nilai ultimate tensile strength material uji. 3. Menentukan jenis material uji melalui nilai kekerasannya.

Page 2 of 35


BAB II TEORI DASAR 2.1 Uji Keras

Uji keras merupakan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu material. Kekerasan itu sendiri adalah ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis lokal. Deformasi plastis lokal adalah perubahan bentuk suatu material secara permanen pada daerah tertentu saja. Uji keras ini dapat membuat material uji terdeformasi plastis daerah tertentu pada permukaan material yang akan diuji. Meskipun pengujian hanya dilakukan pada daerah tertentu saja, hasil yang diperoleh sudah cukup merepresentasikan nilai kekerasan suatu material. Semakin tinggi nilai kekerasan suatu material, maka semakin keras material tersebut. Namun, apabila suatu material bersifat keras, belum tentu material tersebut juga bersifat kuat. Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan deformasi plastis lokal, sedangkan kekuatan adalah kemampuan suatu material untuk menahan deformasi plastis global. Dari definisi tersebut sudah jelas bahwa ruang lingkup dari kekerasan dan kekuatan berbeda. Kekerasan tidak dapat merepresentasikan kekuatan karena daerah yang ditinjau hanyalah daerah lokal dimana bisa saja daerah lokal tempat pengujian keras dilakukan merupakan daerah dimana terjadinya strain hardening sehingga informasi yang didapatkan tidak benar. Pengujian keras banyak digunakan di industri karena pengujiannya yang relatif sederhana, tidak mahal, preparasi sampelnya mudah, tidak merusak sampel, dan dapat memprediksi sifat mekanik yang lain, contohnya ultimate tensile strength dan yield strength (offset).

Page 3 of 35


2.2 Metode Uji Keras

Dalam praktiknya, terdapat 3 jenis metode uji keras, yaitu : 1. Metode Goresan (Scratch) Metode goresan dilakukan dengan cara menggoreskan suatu material terhadap material uji. Material yang digoreskan adalah material sesuai dengan skala Mohs. Adapun skala Mohs dari yang kekerasannya paling rendah adalah sebagai berikut : a. Talc

f. Feldspar / Orthoclas

b. Gypsum

g. Quartz

c. Calcit

h. Topaz

d. Fluorit

i. Corundum

e. Apatite

j. Diamond

Cara pengukuran kekerasan dengan metode ini adalah melihat apakah terjadi goresan pada material uji atau tidak. Apabila material yang digoreskan belum dapat menggores material uji, maka perlu digunakan material pada skala Mohs yang lebih tinggi. Ketika material penggores sudah dapat menggores material uji, maka nilai kekerasan material uji setara dengan kekerasan material penggores.

2. Metode Indentasi (Indentation) Metode indentasi adalah metode uji keras dengan memberikan beban pada material uji dengan menggunakan indentor, sehingga akan terbentuk bekas indentasi pada permukaan material uji. Berbeda dengan metode scratch, pada metode ini umumnya nilai kekerasan suatu material ditentukan dengan menggunakan perbandingan antara beban dengan luas penampang hasil indentasi. Berdasarkan jenis indentornya, metode indentasi dibagi lagi menjadi beberapa bagian, yaitu : a. Brinell Hardness Pada metode Brinell, indentor yang digunakan adalah bola baja atau tungsten carbide dengan diameter 10 mm. Beban yang diberikan

Page 4 of 35


sebesar 3000 kg untuk material yang keras, dan 500 kg untuk material yang lebih lunak. Pengurangan beban untuk material yang lebih lunak bertujuan untuk menghindari terlalu dalamnya indentasi. Pembebanan pada metode ini dilakukan selama 30 detik. Standar pengujian kekerasan Brinell mengacu pada ASTM E10. Penentuan nilai kekerasan Brinell (Brinell Hardness) merupakan perbandingan dari nilai beban yang diberikan dengan luas area permukaan hasil indentasi.

x

r

y

t

d D (Sumber : https://id.scribd.com/doc/51579733/HARDNESS-TEST ) Gambar 1. Bentuk Indentasi Brinell

                   *  *           

Luas permukaan indentasi dapat dirumuskan sebagai berikut :

dan

Page 5 of 35


                       *          *          (  √√  )   ( √  )

Maka luas permukaan hasil indentasi :

Harga kekerasan Brinell :

Dimana : BH = nilai kekerasan Brinell (BHN) A = luas permukaan hasil indentasi (mm 2) D = diameter indentor (mm) d = diameter permukaan hasil indentasi (mm) t = kedalaman hasil indentasi (mm) r = jari-jari permukaan hasil indentasi (mm) P = beban yang diberikan (kg)

Apabila ketika pengujian digunakan diameter indentor dan beban

  

yang berbeda, maka dapat distandarkan melalui persamaan :

Page 6 of 35


b. Vickers Hardness Pada metode ini, jenis indentor yang digunakan adalah intan berbentuk piramida dengan alas berbentuk bujur sangkar. Sisi-sisi dari piramida tersebut membentuk sudut 136o. Sama seperti metode Brinell, penentuan nilai kekerasan pada metode Vickers merupakan perbandingan dari nilai beban yang diberikan dengan luas area permukaan hasil indentasi. D

C O

x

A

B

O

68

E

(Sumber : https://id.scribd.com/doc/51579733/HARDNESS-TEST ) Gambar 2. Bentuk Indentor Metode Vickers

        √      √   √       √  

Luas sisi indentasi dirumuskan dengan persamaan :

AB = BC = AC cos 45 o

x

O

68o

E

Page 7 of 35


    √       √                          

Maka luas sisi indentasi :

Maka luas permukaan indentasi :

Nilai Kekerasan Vickers :

Dimana : HV = nilai kekerasan Vickers P = beban yang diberikan (kg) d = panjang diagonal indentasi (mm)

Page 8 of 35


Adapun jenis jejak indentasi pada metode Vickers adalah sebagai berikut :

(Sumber : Dieter, G. E. “Mechanical Metallurgy”. Metallurgy” . Mc Graw – Graw – Hill Hill Book Co. 1988.) Gambar 3. Bentuk Jejak Uji Keras Metode Vickers

(a) Indentasi sempurna (b) Indentasi pada material yang lunak (c) Indentasi pada material yang keras

c. Rockwell Hardness Pada metode Rockwell, jenis indentor yang digunakan adalah indentor intan berbentuk kerucut atau tungsten carbide sphere dengan sudut dalam sebesar 120 o. Berdasarkan literatur [1], metode ini memiliki jenis indentor dan nilai pembebanan yang yang beragam seperti berikut :

Tabel 1. Skala Kekerasan Rockwell

Pada metode ini, beban yang diberikan ada dua, yaitu beban minor dan beban mayor. Beban minor diberikan pertama kali sebesar 10 kg.

Page 9 of 35


Pemberian beban minor ini bertujuan untuk membuat reference line. Karena tidak semua permukaan material uji rata, maka dibuatlah reference line ini sebagai titik acuan. Setelah itu dilakukanlah pembebanan mayor, yaitu sebesar 60, 100, 100, atau 150 kg. Penentuan nilai kekerasan pada metode ini merupakan kedalaman indentasi.

(Sumber : Slide Kuliah Sifat Mekanik Material) Gambar 4. Metode Indentasi Rockwell

HR = E – E – e e

Dimana : HR = nilai kekerasan Rockwell E = jarak antara indentor saat diberi minor load dengan zero reference line e = jarak antara kondisi A dengan kondisi B yang dibagi dengan 0,002 mm F = beban yang diberikan (kgf)

d. Meyer Hardness Test Pada metode ini, jenis indentor yang digunakan sama seperti indentor pada metode Brinell, yaitu bola baja dengan diameter 10 mm. Perbedaan metode Meyer dengan metode Brinell adalah pada area yang ditinjaunya. Pada metode ini, area yang ditinjau adalah area proyeksi dari hasil indentasi, bukan area yang sebenarnya. Nilai kekerasan Meyer dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :

   Page 10 of 35


Selain itu, pada Metode Meyer dapat ditemukan hubungan antara

    

beban dengan ukuran hasil indentasi melalui Meyer’s Law :

Dimana : P = beban yang diberikan (kg) d = diameter indentasi (mm) n’ = konstanta strain hardening k = konstanta resistansi material terhadap penetrasi

e. Knoop Hardness Metode ini digunakan untuk mengukur nilai kekerasan material uji yang memiliki area yang sangat kecil. Jenis indentor yang digunakan adalah intan berbentuk piramida dengan alas berbentuk layang-layang. Perbedaan antara diagonal panjang dengan diagonal pendek adalah 7 : 1. Besar pembebanan yang diberikan juga tidak besar, hanya sekitar 25 gram.

   

Nilai kekerasan Knoop dapat ditentukan melalui persamaan :

Dimana :

P = beban yang diberikan (kg) Ap = uncovered projected area of indentation (mm 2) L = panjang diagonal yang panjang (mm) C = konstanta untuk tiap indentor

3. Metode Pantulan (Rebound) Pada metode ini, berdasarkan namanya, nilai kekerasan ditentukan berdasarkan ketinggian pantulan suatu pemukul. pemukul. Suatu pemukul dijatuhkan

Page 11 of 35


dari ketinggian tertentu menuju material uji, kemudan tinggi pantulan yang dihasilkan diukur oleh alat yang bernama scleroscope. Tinggi pantulan yang dihasilkan mewakili nilai kekerasan material uji. Semakin tinggi pantulan yang dihasilkan, maka nilai kekerasan material uji pun semakin tinggi pula.

2.3 Kelebihan dan Kekurangan Metode Uji Keras

Berikut adalah kelebihan dan kekurangan masing-masing metode yang ada pada uji keras. Tabel 2. Kelebihan dan Kekurangan Metode Uji Keras

Metode Scratch

Kekurangan

Kelebihan 

Proses pengujian yang cukup



mudah. 

Nilai

kekerasan

yang

dihasilkan tidak spesifik.

Preparasi sampel yang cukup sederhana.

Indentasi Brinell



Karena ukuran indentor cukup



besar, maka tahan terhadap scratch. 

Tidak

spesimen yang tipis. 

dipengaruhi

permukaan

material

Rockwell



menentukan

yang

terlalu kecil, contohnya fasa

suatu

fasa

yang

ferrite.

Hasil indentasi cukup besar

Dengan adanya reference line, maka

bisa

kekerasan



sehingga lebih mudah diamati. Indentasi

Tidak

oleh

kasar. 

Tidak bisa digunakan untuk

nilai

kekerasan

yang

Tidak dapat digunakan untuk material uji yang sangat lunak.



Satuan

kekerasan

yang

beragam

sesuai

digunakan

dihasilkan akan terhindar dari

dengan

human error.

sehingga

jenis

menentukan

indentornya,

sulit

untuk nilai

Page 12 of 35


kekerasannya. Indentasi



Vickers

Dapat

digunakan

untuk



spesimen yang tipis. 

Dapat

digunakan

Tidak

dapat

menentukan

kekerasan material rata-rata. untuk



menentukan kekerasan suatu

Preparasinya lebih memakan waktu.

fasa. Indentasi



Knoop

Cocok

digunakan

untuk



spesimen yang tipis.

Hasil indentasi yang dihasilkan sangat kecil sehingga cukup sulit untuk menghitung nilai kekerasannya.

Indentasi Meyer



Hasil lebih stabil karena tidak

bergantung

pada



besarnya

beban.

Kurang sensitif terhadap jenis indentor.



Untuk material yang diproses secara

cold

working,

kekerasannya

nilai

independen

terhadap besar beban. 

Untuk material yang terlalu kecil deformasi yang terjadi pada sekitar daerah penekan tidak sepenuhnya plastis.

Rebound



Pengukuran relatif mudah.

kekerasannya



Strain

rate

yang

dihasilkan

tinggi

Page 13 of 35


2.4 Syarat Pengujian Keras

Dalam uji keras, agar pengujian yang dilakukan dapat akurat, perlu diperhatikan hal-hal berikut : 1. Indentor dan alas material uji harus bersih dan terpasang dengan baik. Material dan alas yang tidak bersih dapat menimbulkan error. 2. Permukaan material uji harus kering, bersih, halus, dan bebas dari oksida. Adanya oksida pada material uji dapat mengganggu pengujian karena indentor akan mengenai lapisan oksida sehingga kekerasan yang terukur tidak murni permukaan material uji. 3. Permukaan material uji harus rata dan tegak lurus dengan indentor. 4. Material uji lebih baik tidak berbentuk silinder untuk menghindari error. Permukaan material uji yang tidak rata dapat menimbulkan error dan hasil yang tidak akurat. 5. Ketebalan material uji tidak boleh terlalu tipis, minimal 10x kedalaman indentasi. Apabila material uji terlalu tipis, bisa jadi indentor dapat menembus material uji sehingga hasil pengujian menjadi tidak valid. 6. Jarak antara indentasi harus cukup jauh, minimal 3-5x diameter indentor. Jarak indentasi yang terlalu dekat dapat mengacaukan hasil indentasi sebelumnya. 7. Kecepatan pembebanan harus sesuai dengan standar, tidak begitu cepat dan

tidak begitu lambat. Pembebanan yang terlalu cepat dapat memberi efek seperti pada uji impak.

Page 14 of 35


2.5 Hubungan Kekerasan Material dengan Kekuatannya

Nilai kekerasan suatu material dapat digunakan untuk memprediksi nilai ultimate tensile strength dan offset yield strength nya melalui persamaan :

Dimana :

           

BHN = nilai kekerasan Brinell DPH = nilai kekerasan Vickers n’ = eksponen pada Meyer’s Law

Page 15 of 35


BAB III DATA PERCOBAAN DAN PENGOLAHAN DATA 3.1 Data Percobaan

a. Uji Keras Rockwell

Tabel 3. Data Pengujian Keras Metode Rockwell

No

Spesimen

Beban (kg)

Indentor

1

Baja Kotak

60

Intan

2

Baja Bulat

60

Intan

3

Alumunium

60

Bola Baja

(HR) A

(HR) H

45

-

46

-

68

-

62

-

-

89

-

93

b. Uji Keras Vickers

Tabel 4. Data Pengujian Keras Metode Vickers

No

Spesimen

Beban (kg)

1

Baja Kotak

60

2

Baja Bulat

60

3

Alumunium

60

 ̅

d1 (mm)

d2 (mm)

0,90775

0,89005

0,89890

0,90144

0,88670

0,89407

0,59720

0,61613

0,60666

0,60542

0,61799

0,61170

1,30056

1,28069

1,29062

1,25844

1,28300

1,27072

(mm) (mm)

Page 16 of 35


c. Uji Keras Brinell

Tabel 5. Data Pengujian Keras Metode Brinell

No

Spesimen

Beban (kg)

1

Baja Kotak

60

2

Baja Bulat

60

3

Alumunium

60

 ̅

d1 (mm)

d2 (mm)

1,26795

1,24552

1,25673

1,27761

1,26176

1,26968

0,92452

0,90634

0,91543

0,94251

0,93522

0,93886

1,78452

-

1,78452

(mm) (mm)

Page 17 of 35


3.2 Pengolahan Data

a. Nilai Kekerasan Rockwell (HR) Dari data percobaan uji Rockwell yang telah diperoleh, kemudian dicari nilai rata-ratanya untuk semua indentasi.

Tabel 6. Pengolahan Data Uji Keras Rockwell

No

1

2

3

Spesimen

Baja Kotak

Baja Bulat

Alumunium

Beban (kg)

Indentor

Intan

60

Intan

60

60

  

Bola Baja

(HR) A

(HR) H

45

-

46

45,5

68

-

62

65

-

89

-

93 91

Dari tabel diatas, diketahui nilai kekerasan Rockwell untuk setiap material uji. Apabila kita bandingkan nilai kekerasan Baja Kotak dengan Baja Bulat, dapat dilihat bahwa nilai kekerasan Baja Kotak lebih rendah dibandingkan dengan Baja Bulat. Dari perbandingan nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa Baja Kotak merupakan baja karbon rendah, sedangkan Baja Bulat adalah baja karbon tinggi.

b. Nilai Kekerasan Vickers (DPH) Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh informasi mengenai panjang diagonal hasil indentasi. Panjang diagonal tersebut kemudian dapat diolah lebih lanjut untuk mengitung nilai kekerasan Vickers material uji dengan menggunakan persamaan :

Page 18 of 35


   Dimana : DPH = nilai kekerasan Vickers P = beban yang diberikan (kg) d = panjang diagonal indentasi (mm)

Dari pengolahan data tersebut didapatkan nilai kekerasan Vickers sebagai berikut :

 ̅   

Tabel 7. Pengolahan Data Nilai Kekerasan Vickers

No

1

2

3

Spesimen

Baja Kotak

Baja Bulat

Alumunium

Beban (kg)

60

60

60

(mm) (mm)

DPH

0,89890

137,6696

0,89407

139,1611 138,4153

0,60666

302,2527

0,61170

297,2925 299,7726

1,29062

66,7827

1,27072

68,8908 67,8367

Dari tabel diatas, diketahui nilai kekerasan Vickers untuk setiap material uji. Apabila kita bandingkan nilai kekerasan Baja Kotak dengan Baja Bulat, dapat dilihat bahwa nilai kekerasan Baja Kotak lebih rendah dibandingkan dengan Baja Bulat. Dari perbandingan nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa Baja Kotak merupakan baja karbon rendah, sedangkan Baja Bulat adalah baja karbon tinggi.

Page 19 of 35


c. Nilai Kekerasan Brinell (BHN) Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh informasi mengenai panjang diagonal hasil indentasi. Panjang diagonal tersebut kemudian dapat diolah lebih lanjut untuk mengitung nilai kekerasan Brinell material

  ( √  )

uji dengan menggunakan persamaan :

Dimana : BH = nilai kekerasan Brinell (BHN) D = diameter indentor (mm) d = diameter permukaan hasil indentasi (mm) P = beban yang diberikan (kg)

Sebelum menghitung nilai kekerasan Brinell, perlu dicek apakah pengujian keras ini sudah sesuai ses uai standar atau tidak. ti dak. Berdasarkan literatur literat ur [2] diketahui

bahwa

untuk

pengujian

Brinell

menggunakan

standar

pembebanan sebesar 3000 kg dengan diameter 10 mm. Pada pengujian ini, beban yang digunakan adalah 60 kg, oleh karena itu perlu dilakukan perbandingan untuk menentukan menentukan diameter indentor yang digunakan. digunakan.

             Dari perbandingan tersebut didapatkan diameter indentor yang digunakan pada pengujian ini adalah sebesar 1,41 mm. Namun, diketahui diameter indentor yang digunakan pada metode ini adalah 2,5 mm. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa pengujian keras Brinell ini tidak sesuai standar.

Page 20 of 35


Kemudian berdasarkan data yang telah diperoleh, didapatkan nilai kekerasan Brinell sebagai berikut :

Tabel 8. Pengolahan Data Nilai Kekerasan Brinell

No

1

2

3

Spesimen

Beban (kg)

Baja Kotak

Baja Bulat

60

60

Alumunium

60

D (mm)

2,5

2,5

2,5

 ̅   

(mm) (mm)

Kekerasan Brinell

1,25673

45,1151

1,26968

44,1276 44,6213

0,91543

88,0403

0,93886

83,5386

1,78452

85,7894

20,4053 20,4053

Dari tabel diatas, diketahui nilai kekerasan Brinell untuk setiap material uji. Apabila kita bandingkan nilai kekerasan Baja Kotak dengan Baja Bulat, dapat dilihat bahwa nilai kekerasan Baja Kotak lebih rendah dibandingkan dengan Baja Bulat. Dari perbandingan nilai tersebut dapat disimpulkan bahwa Baja Kotak merupakan baja karbon rendah, sedangkan Baja Bulat adalah baja karbon tinggi.

d. Nilai Ultimate Tensile Strength Nilai kekerasan Brinell suatu material dapat digunakan untuk memprediksi nilai ultimate tensile strength material tersebut. Nilai ultimate tensile strength dapat dihitung melalui persamaan :

         Page 21 of 35


Dari persamaan diatas, diperoleh nilai ultimate tensile strength untuk setiap material adalah sebagai berikut :

Tabel 9. Pengolahan Data Ultimate Tensile Strength

No

1

2 3

Spesimen

Baja Kotak (Baja Karbon Rendah) Baja Bulat (Baja Karbon Tinggi) Alumunium

BHN

Ultimate Tensile Strength (MPa)

44,6213

151,7124

85,7894

291,6839

20,4053

69,3780

Dari hasil pengolahan data diatas, nilai kekuatan baja karbon tinggi adalah yang paling tinggi diantara semua spesimen, kemudian diikuti oleh baja karbon rendah, dan yang kekuatannya paling rendah adalah alumunium. Berdasarkan nilai kekuatannya, dapat dikatakan bahwa alumunium akan mengalami kegagalan lebih dahulu dibandingkan dengan spesimen lainnya.

Page 22 of 35


e. Perbandingan dengan Literatur Berikut perbandingan nilai kekerasan dan ultimate tensile strength hasil pengujian dengan yang ada pada literatur :

Tabel 10. Perbandingan Nilai Kekerasan Hasil Pengujian dengan Literatur

No.

1

2 3

Spesimen

Baja Karbon Rendah Baja Karbon Tinggi Alumunium

BHN

DPH

HR

Literatur Pengujian Literatur Pengujian Literatur Pengujian

126

44,6213

131

138,4153

45 HRA

45,5 HRA

187

85,7894

196

299,7726

55 HRA

65 HRA

65

20,4053

74

67,8367

99 HRH

91 HRH

Tabel 11. Perbandingan Nilai Kekuatan Hasil Pengujian dengan Literatur

No

1

2 3

Spesimen

Baja Kotak (Baja Karbon Rendah) Baja Bulat (Baja Karbon Tinggi) Alumunium

Ultimate Tensile Strength (MPa) Literatur

Pengujian

440 MPa

151,7124

635 MPa

291,6839

221 MPa

69,3780

Untuk perbandingan digunakan literatur [3] untuk baja karbon tinggi, literatur [4] untuk baja karbon rendah, dan literatur [5] untuk alumunium. Sebagai pembanding digunakan AISI 1018 untuk baja karbon rendah dan AISI 1065 untuk baja karbon tinggi.

Page 23 of 35


BAB IV ANALISIS DATA Pada pengujian keras kali ini, metode yang digunakan adalah metode indentasi. Pemilihan metode ini disebabkan oleh metode ini merupakan metode yang paling akurat dibandingkan dengan metode scratch atau metode rebound. Pada metode indentasi, penentuan nilai kekerasan cukup akurat karena memperhitungkan dimensi hasil indentasi dan menghasilkan nilai kekerasan yang spesifik. Pada metode scratch, nilai kekerasan yang diperoleh hanya berupa interval, dimana interval yang ada cukup besar sehingga tidak dapat memberikan hasil yang spesifik. Sedangkan pada metode rebound, strain rate yang terjadi cukup tinggi sehingga tidak cocok digunakan untuk spesimen yang berukuran kecil. Oleh karena itu digunakanlah metode indentasi pada pengujian ini. Pada pengujian ini, jenis material uji yang digunakan adalah baja karbon tinggi, baja karbon rendah, dan alumunium. Untuk perbandingan hasil pengujian dengan hasil yang seharusnnya, dilakukan pendekatan jenis material dimana untuk baja karbon tinggi menggunakan literatur untuk baja AISI 1065 sebagai pembanding, untuk baja karbon rendah menggunakan literatur untuk baja AISI 1018, dan untuk alumunium menggunakan literatur untuk alumunium murni. Setelah dilakukan pengujian, diperolah nilai kekerasan untuk setiap spesimen. Ketika dibandingkan, nilai kekerasan spesimen Baja Bulat lebih tinggi daripada Baja Kotak untuk setiap metode. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa jenis material spesimen Baja Bulat adalah baja karbon tinggi dan Baja Kotak adalah baja karbon rendah. Untuk pengujian rockwell alumunium, indentor yang digunakan adalah bola baja, hal ini disebabkan oleh alumunium tidak akan tahan/kuat apabila menggunakan indentor intan seperti spesimen baja karbon. Berdasarkan tabel 10, diketahui nilai kekerasan Brinell hasil pengujian dengan yang ada pada literatur sangat jauh berbeda. Hal ini disebabkan oleh pengujian yang dilakukan tidak sesuai dengan standar ASTM E10. Diketahui bahwa nilai beban yang sesuai standar adalah 3000 kg dengan diameter 10 mm. Nilai tersebut dapat dijadikan rasio, namun setelah se telah dihitung, rasio rasi o yang ada pada

Page 24 of 35


pengujian ini tidak sama dengan rasio yang sesuai dengan standar. Dimana pada pengujian ini menggunakan beban sebesar 60 kg dengan diameter indentor 2,5 mm. Setelah dihitung, didapatkan nilai diameter indentor yang seharusnya untuk beban 60 kg adalah 1,41 1,41 mm, bukan 2,5 mm. Oleh Oleh karena itu dapat dikatakan nilai kekerasan Brinell yang didapat tidak sesuai dengan standar. Selain itu, bisa jadi terdapat kesalahan dalam melakukan pengujian, dimana waktu pembebanan tidak tepat 30 detik karena memang pada saat pengujian pengukuran waktu tidak menggunakan jam, melainkan hanya perkiraan. Selain itu kita juga tidak tahu apakah spesimen yang ada sudah pernah diberi perlakuan atau belum, dan bisa jadi jenis materialnya tidak murni baja karbon dan alumunium (mengandung unsur pengotor). Untuk spesimen baja karbon rendah dan baja karbon tinggi, perbedaan nilai kekerasan yang terjadi disebabkan oleh pengujian yang tidak sesuai dengan standar dan masalah waktu pembebanan seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Tidak ditemukan masalah pada spesimen tersebut. Namun, untuk spesimen Alumunium, penyebab perbedaan kekerasan yang terjadi juga dipengaruhi oleh spesimen itu sendiri. Permukaan spesimen alumunium tidak rata, terbukti pada saat pengujian, spesimen mengalami perubahan posisi ketika dijepit. Penyebab permukaan spesimen yang tidak rata diduga disebabkan oleh pemotongan yang tidak rata atau grinding yang tidak rata. Pada pengujian untuk spesimen Alumunium juga terdapat error karena hasil indentasi berada tepat diatas permukaan yang tidak rata sehingga dapat mempengaruhi hasil pengujian. Pengukuran diameter hasil indentasi pada spesimen alumunium juga terdapat error karena pada saat pengukuran menggunakan mikroskop optik, luas hasil indentasi yang didapatkan terlalu besar sedangkan perbesaran yang digunakan sudah merupakan perbesaran yang paling kecil dan tidak dapat diperkecil lagi. Pengukuran diameter hasil indentasi dilakukan dengan cara menjumlahkan jari jari hasil indentasi dari sisi sebelah kiri dan kanan. Pada pengujian Vickers, nilai kekerasan baja karbon rendah yang diperoleh hampir mendekati nilai kekerasan yang ada pada literatur. Sedangkan pada baja karbon tinggi, terdapat perbedaan yang sangat jauh antara nilai

Page 25 of 35


kekerasan berdasarkan pengujian dengan nilai kekerasan yang ada pada literatur. Hal ini disebabkan karena literatur baja karbon tinggi yang digunakan tidak sesuai dengan komposisi baja karbon tinggi yang ada pada spesimen. Kita tahu bahwa baja karbon tinggi memiliki rentang komposisi komposisi karbon 0,6 – 0,6 – 1,4 1,4 %, karena rentang yang ada cukup jauh maka rentang kekerasan baja karbon tinggi pun akan cukup jauh juga, berbeda dengan baja karbon rendah yang memiliki rentang komposisi karbon antara 0 – 0,25 %. Komposisi karbon baja karbon tinggi yang ada pada literatur mungkin berada di daerah batas bawah karena nilai kekerasannya mendekati nilai kekerasan baja karbon rendah. Selain itu, kita juga tidak tahu apakah spesimen baja karbon tinggi sudah mengalami perlakuan atau belum. Untuk spesimen alumunium, nilai kekerasannya sudah mendekati nilai kekerasan yang ada pada literatur. Perbedaan nilai kekerasan yang ada disebabkan oleh nilai kekerasan yang diambil pada literatur merupakan nilai rata-rata dari semua nilai kekerasan yang ada pada alumunium. Selain itu bisa jadi jenis alumunium yang ada pada literatur tidak sama dengan alumunium yang ada pada spesimen. Kita juga tidak tahu apakah alumunium yang digunakan sudah mengalami perlakuan atau belum. Pada pengujian kekerasan Rockwell, nilai kekerasan baja karbon rendah hasil pengujian sudah sesuai dengan literatur. Namun pada baja karbon tinggi, nilai kekerasan hasil pengujian berbeda dengan literatur. Hal tersebut disebabkan oleh perbedaan komposisi karbon pada spesimen yang digunakan dengan literatur. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, baja karbon tinggi memiliki rentang komposisi karbon yang cukup besar, sehingga rentang nilai kekerasannya pun cukup besar. Selain itu, kita juga tidak tahu apakah spesimen baja karbon tinggi sudah diberi perlakuan atau belum, dengan adanya perlakuan pada spesimen, dapat mempengaruhi nilai kekerasannya. Untuk spesimen alumunium, nilai kekerasannya sudah mendekati nilai kekerasan yang ada pada literatur. Perbedaan yang terjadi disebabkan karena nilai kekerasan yang diambil pada literatur merupakan nilai rata-rata dari semua nilai kekerasan yang ada pada alumunium. Selain itu bisa jadi jenis alumunium yang ada pada literatur tidak sama dengan

Page 26 of 35


alumunium yang ada pada spesimen. Kita juga tidak ti dak tahu apakah alumunium yang digunakan sudah mengalami perlakuan atau belum. Berdasarkan nilai kekerasannya, dapat disimpulkan bahwa urutan material dari yang paling keras hingga yang paling lunak adalah baja karbon tinggi, baja karbon rendah, dan alumunium. Selain nilai kekerasan, pada pengujian ini juga diperoleh nilai ultimate tensile strength spesimen. Berdasarkan tabel 11, diketahui bahwa nilai ultimate tensile strength untuk setiap spesimen jauh berbeda dengan nilai yang ada pada literatur. Hal ini disebabkan oleh untuk penghitungan nilai ultimate tensile strength nya merupakan konversi dari nilai kekerasan Brinell. Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, nilai kekerasan Brinell pada pengujian ini tidak sesuai dengan literatur karena pengujian yang dilakukan tidak sesuai standar dan waktu pembebanan yang tidak sesuai. Apabila dibandingkan, urutan jenis material dari yang paling kuat hingga yang paling tidak kuat adalah baja karbon tinggi, baja karbon rendah, dan alumunium. Berdasarkan nilai ultimate tensile strength nya, dapat disimpulkan bahwa alumunium akan lebih dahulu dahulu mengalami kegagalan daripada baja karbon.

Page 27 of 35


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari pengujian keras adalah sebagai berikut: 1. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, diperoleh nilai kekerasan sebagai berikut : No.

Spesimen

BHN

DPH

HR

1

Baja Kotak

44,6213

138,4153

45,5 HRA

2

Baja Bulat

85,7894

299,7726

65 HRA

3

Alumunium

20,4053

67,8367

91 HRH

2. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, diperoleh nilai ultimate tensile strength sebagai berikut :

No

Spesimen

Ultimate Tensile Strength (MPa)

1

Baja Kotak

151,7124

2

Baja Bulat

291,6839

3

Alumunium

69,3780

3. Berdasarkan nilai kekerasan dan kekuatannya, dapat dikatakan bahwa Baja Kotak adalah Baja Karbon Rendah, Baja Bulat adalah Baja Karbon Tinggi, dan Alumunium adalah Alumunium.

Page 28 of 35


5.2 Saran

Saran untuk pengujian keras adalah : 1. Standardisasi nilai beban dan diameter indentor pada metode Brinell. 2. Pemotongan dan pengampelasan spesimen yang lebih rapi agar permukaan spesimen rata. 3. Penggunaan lensa mikroskop optik dengan perbesaran yang sesuai dengan kebutuhan.

Page 29 of 35


DAFTAR PUSTAKA

[1] Callister, William D. “Materials and Science Sci ence Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003. [2] Dieter, G. E. “Mechanical Metallurgy” SI Metric Edition. Mc Graw – Hill Hill Book Co. 1988. [3] http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6575, [3] http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6575, diakses diakses pada 24 April 2016, pukul 13.58 [4] http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6115, [4] http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6115, diakses diakses pada 24 April 2016, pukul 13.47 [5] http://www.spectro.in/Hardness-Conversion-Chart-for-Aluminium.html [5] http://www.spectro.in/Hardness-Conversion-Chart-for-Aluminium.html , diakses pada 24 April pukul 15.03 http://www.alatuji.com/article/detail/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan#.VxoaLnrpURV, #.VxoaLnrpURV, diakses pada 22 April 2016, pukul 21.32. https://gregoriusagung.wordpress.com/2009/11/22/uji-kekerasan-dan-jominy-test/, diakses pada 22 April 2016, pukul 21.39. http://pengujiankekerasan.blogspot.co.id/2014/03/uji-kekerasan-material.html, diakses pada 24 April 2016, pukul 15.48.

Page 30 of 35


LAMPIRAN

Tugas Setelah Praktikum

1. Sebutkan jenis pengujian kekerasan Rockwell berdasarkan beban mayor dan jenis indentor! Adakah tujuan dari variasi tersebut, jelaskan! Jawab :

Berdasarkan jenis indentor dan beban mayornya, jenis pengujian Rockwell dibagi menjadi :

(Sumber : Callister, William D. “Materials and Science Engineering An Introduction”, 6th edition. John Wiley & Sons, Inc. 2003.)

Variasi jenis indentor dan beban mayor bertujuan agar pengujian keras metode Rockwell ini dapat digunakan untuk semua jenis material. Jenis indentor dan beban yang ada telah disesuaikan untuk semua jenis material mulai dari material yang keras hingga material yang lunak.

Page 31 of 35


2. Turunkan persamaan kekerasan Vickers, Diamond Pyramid Hardness).

  

D

Jawab :

C O

A

! (DPH adalah

B

O

68

E

(Sumber : https://id.scribd.com/doc/51579733/HARDNESS-TEST)

        √      √   √       √          √  √        *      

Luas sisi indentasi dirumuskan dengan persamaan :

AB = BC = AC cos 45 o

x

O

68o

E

Maka luas sisi indentasi :

Page 32 of 35


                 

Maka luas permukaan indentasi :

Nilai Kekerasan Vickers :

Dimana : HV = nilai kekerasan Vickers P = beban yang diberikan (kg) d = panjang diagonal indentasi (mm)

3. Temperatur akan berpengaruh terhadap kekerasan material, hal ini dapat dinyatakan dalam hubungan :

H = Hardness (kgf.mm2)



T = Temperatur (K) A, B = Konstanta Gambarkan kurva yang menyatakan hubungan antara T dan H tersebut. Apa yang dapat Anda jelaskan dari kurva tersebut. Jawab :

Kurva yang menyatakan hubungan antara T dengan H adalah sebagai berikut :

Page 33 of 35


(Sumber : Dieter, G. E. “Mechanical Metallurgy”. Mc Graw – Hill – Hill Book Co. 1988.)

Berdasarkan kurva diatas, dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur pada saat pengujian, maka akan semakin rendah nilai kekerasannya. Semakin rendah kekerasan suatu material melambangkan bahwa material tersebut semakin bersifat ulet. Atom-atom yang ada pada kristal material akan bergerak lebih cepat apabila diberi temperatur yang tinggi sehingga material akan cenderung bersifat ulet (lunak). Dan sebaliknya, suatu material akan cenderung bersifat getas (keras) apabila temperatur yang diberikan sangat rendah. Hal tersebut disebabkan oleh atom-atom pada kristalnya bergerak lebih lambat. Pada kurva diatas dapat dilihat juga bahwa terjadi perubahan slope. Hal tersebut disebabkan oleh adanya perubahan mekanisme deformasi. Perubahan mekanisme deformasi tersebut disebabkan oleh perubahan kecepatan pergerakan atom-atom pada kristal yang telah disebutkan sebelumnya.

Page 34 of 35


4. Mengapa harga kekerasan berbanding lurus dengan harga kekuatan tariknya? Jawab :

Nilai kekerasan suatu material berbanding lurus dengan nilai kekuatan tariknya disebabkan oleh kesamaan indikator pada keduanya. Kekerasan dan kekuatan memiliki indikator yang sama, yaitu ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis, sehingga apabila suatu material memiliki kekerasan yang tinggi maka kekuatan tariknya juga akan semakin tinggi pula. Hal tersebut didukung oleh persamaan berikut :

        

Page 35 of 35

Laporan Modul B - Uji Keras

Recommend Documents