Pengujian Kekerasan

MODUL 2 PENGUJIAN KEKERASAN 2.1

Tujuan 

Untuk mengetahui cara pengujian kekerasan



Untuk Mengetahui parameter yang berpengaruh dalam pengujian kekerasan

2.2

Teori Dasar

Kekerasan atau (Hardness) salah satu sifat mekanik (mechanical properties) dari suatu material yang dalam penggunaannya penggunaannya akan mengalami pergesekan pergesekan ( frictional force) dan deformasi plastis. Lebih ringkasnya didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Perlu dilakukannya pengujian kekerasan karena di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu. Ketahanan material tersebut terhadap gaya penekanan dari material lain yang lebih keras. Prinsip pengjian Penekanan tersebut dapat berupa mekanisme penggoresan penggoresan (scratching), (scratching), pantulan ataupun ataupun indentasi dari dari material keras keras terhadap suatu permukaan benda uji. Berdasarkan Berdasarkan mekanisme penekanan tersebut, dikenal 4 metode uji kekerasan: kekerasan: Umumnya

pengujian

kekerasan

menggunakan

4

macam

metode

pengerasan, pengerasan, yakni : 1. Skala mohs 2. Brinnel (HB / BHN) 3. Rockwell (HR / RHN) 4. Vickers (HV / VHN) Masing-masing Masing-masing metode tergantung pada : 

Permukaan material



Jenis dan dimensi material

Laporan Akhir Praktikum Teknik Pengujian Logam

4

2.1



Jenis data yang diinginkan



Ketersediaan alat uji

Metode gores ( mohs )

Metode ini tidak banyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi dan material lanjut, tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Friedrich Mohs yang membagi kekerasan material di dunia ini berdasarkan skala (yang kemudian dikenal sebagai skala Mohs). Skala ini bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh material talk, hingga skala 10 sebagai nilai kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki oleh intan. Dalam skala Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili oleh: 1). Talc

6). Orthoclase

2). Gipsum

7). Quartz

3). Calcite

8). Topaz

4). Fluorite

9). Corundum

5). Apatite

10). Diamond (intan)

Prinsip Pengujian

:

Bila suatu mineral mampu digores oleh Orthoclase (no. 6) tetapi tidak mampu digores oleh Apatite (no. 5), maka kekerasan mineral tersebut berada antara 5 dan 6.Berdasarkan hal ini, jelas terlihat bahwa metode ini memiliki kekurangan utama berupa ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material. Bila kekerasan mineralmineral diuji dengan metode lain, ditemukan bahwa nilai-nilainya berkisar antara 1-9 saja, sedangkan nilai 9-10 memiliki rentang yang besar. 2.2

Metode Brinell

Uji brinell dilakukan dengan penekanan sebuah bola baja yang terbuat dari baja chrom yang telah dikeraskan dengan diameter tertentu, oleh gaya tekan


5

secara statis kedalam permukaan logam yang diuji harus rata dan bersih. Setelah gaya tekan ditiadakan dan bola baja dikeluarkan dari bekas lekukan, maka diameter paling atas dari lekukan tadi diukur secara teliti untuk kemudian dipakai untuk penentuan kekerasan logam yang diuji Prosedur Pengujian

:

Prosedur standar pengujian mensyaratkan bola baja dengan diameter 10 mm dan beban 3000 kg untuk pengujian logam-logam ferrous, atau 500 kg untuk logam-logam non-ferrous. Untuk logam-logam ferrous, waktu indentasi biasanya sekitar 10 detik sementara untuk logam-logam non-ferrous sekitar 30 detik. Walaupun demikian pengaturan beban dan waktu indentasi untuk setiap material dapat pula ditentukan oleh karakteristik alat penguji. Nilai kekerasan suatu material yang dinotasikan dengan ‘HB’ tanpa tambahan angka di belakangnya

menyatakan kondisi pengujian standar dengan indentor bola baja 10 mm, beban 3000 kg selama waktu 1 — 15 detik. Untuk kondisi yang lain, nilai kekerasan HB diikuti.

Gambar 2.1 Uji keras Brinell

Dimana : D = Diameter bola (mm) d

= impression diameter (mm)

F = Load (beban) (kg) HB = Brinell result (HB)


6

2.3

Metode Rockwell

Uji kekerasan dengan cara ini termasuk yang paling cepat untuk mendapatkan hasilnya.ASTM 18-89a. Angka kekerasan didasarkan pada kedalaman relatif terhadap hasil suatu penekanan dengan identor dari beberapa bahan yaitu : kerucut intan, bola baja yang diperkeras (hardened) (diameter = 1/16, 1/8, ¼, dan ½ inch). Untuk kerucut, sudut kerucutnya adalah 120 derajat dan ujung krucutnya dibulatkan dengan jari-jari 0,2 mm. Beban standardnya adalah 60 kg dan 150 kg.

Gambar 2.2 Uji keras Rockwell

Rumus

: HR = E – e

F0 = beban kecil awal dalam kgf F1 = beban utama tambahan dalam kgf F = total beban di kgf D

2.4

= diameter bola baja

Metode Vickers

Standart yang digunakan ASTM E 92-82. menggunakan identor berbentuk prisma terbuat dari intan dengan sudut 136 derajat. Identor dengan beban statik ditekankan pada permukaan material yang diuji selama 10-15 detik.


7

Rumus :

Gambar 2.3 Uji keras Vickers

Dimana : P = Beban yang diterapkan (kgf) L = Panjang diagonal rata-rata (mm)

2.3

Metodologi Praktikum 2.3.1

Skema Proses

Siapkan Spesimen Uji

Uji Kekerasan Rockwell ( diambil 3 titik)

Analisa

Kesimpulan


8



Penjelasan skema proses 



Siapkan 4 spesimen Uji : 

AISI 4140 Non HeatTreatment






AISI 1045 Quenching Oli



AISI 1045 Quenching Air

Lakukan Pengujian : 

Berikan beban Minor (tahan 10 detik)



Berikan Beban Mayor



Analisa data hasil praktikum



Ambil kesimpulan.

2.3.2

Alat dan Bahan

Bahan 

: AISI 4140 Non HeatTreatment






AISI 1045 Quenching Oli



AISI 1045 Quenching Air

Alat    

: Mesin Uji keras Rockwell Buku Pulpen Kalkulator


9

2.4

Data Pengamatan

Jenis Uji keras

: Rockwell

Masin Uji

: Mesin Uji Rockwell

Indentor

: Kerucut Intan

Beban Minor

: 10 kg

Beban Major

: 140 kg

Beban Total

: 10+140 = 150 kg

Tabel 1.1 Data pengamatan uji keras

No 1 2 3 4

Spesimen Uji AISI 4140 AISI 1045 AISI 1045 AISI 1045

Keterangan

Angka Kekerasan (HRC) 1 2 3

Non Heattreatment Non Heattreatment Quenching Oli Quenching Air

¯HRC 18,5 32 34,75 64,17

Gambar 2.4 Kurva Uji keras


10

2.5

Analisa dan Pembahasan

Metode pengujiuan yang dilakukan yaitu metode pengujian Rockwell C karena specimen uji yang digunakan termasuk keras

Spesimen uji yang

digunakan yaitu 4 spesimen dengan perlakuan panas yang berbeda dan tanpa perlakuan panas. Saat pengujian pastikan permukaan dari specimen uji telah bersih dari terak agar tidak mempengaruhi penyimpangan angka kekerasan. Lakukan pengujian di tiga titik pada permukaan specimen uji dan ambil angka kekerasan rata-rata. Pada pengujian ini material diberi beban dua kali yaitu beban minor dan beban major, tujuan pemberian beban minor untuk menghilangkan deformasi elastic pada permukaan agar tidak terjadi perubahan pada saat diberikan beban major. 

AISI 4140 Non Heat Treatment AISI 4140 merupakan baja paduan yang seharusnya memiliki angka

kekerasan yang tinggi dibandingkan dengan specimen uji yang lain, namun dalam pengujian ini memiliki angka kekerasan paling rendah, hal ini karena specimen dalam kondisi annealed tujauannya agar specimen lebih mudah dimesin, dimana annealed ini akan menurunkan angka kekerasan. 

AISI 1045 Non Heat Treatment AISI 1045 merupakan baja karbon sedang, memiliki angka kekerasan 32

HRC, specimen ini tidak diberi perlakuan panas sehingga angka kekerasannya tidak meningkat ataupun turun



AISI 1045 Quenching Oli AISI 1045 quenching oli memiliki angka kekerasan lebih tinggi

disbanding AISI 1045 non heat treatment, karena specimen telah mengalami perlakuan panas dengan media quenching menggunakan oli, dimana proses ini akan mengubah fasa austenite menjadi fasa pearlit yang dapat meningkatkan angka kekerasan.


11



AISI 1045 Quenching Air AISI 1045 quenching air memiliki angka kekerasan paling tinggi

dibanding specimen uji yang lain, karena specimen telah mengalami perlakuan panas dengan media quenching menggunakan air, dimana proses ini menguibah fasa austenite menjadi martensit yang dapat meningkatkan angka kekerasan.

2.6

Kesimpulan 

Dalam pengujian Rockwell Beban diberikan dua kali yaitu beban Minor dan beban Major



Proses heat treatment mempengaruhi angka kekerasan



AISI 1045 Quenching air memiliki Angka kekerasan tertinggi



AISI 4140 Non Heat Treatment air memiliki Angka kekerasan terendah

2.7

Saran


12

Pengujian Kekerasan

Recommend Documents