Sifat Mekanik Material(2) : Kekerasan/ Hardness

Posted on July 29, 2015 by amyrezaa

Assallaamu ‘alaykum, Sobat Material. Nah, seperti janji saya dua hari yang lalu,

hari ini saya akan melanjutkan artikel kemarin yang berjudul “Sifat Mekanik Material”.

Kali ini saya akan membahas tentang kekerasan(hardness) pada  material. Sebagai

definisi, kekerasan merupakan kemampuan material untuk menahan deformasi plastis

yang sifatnya terlokalisasi pada suatu material yang dapat disebabkan oleh tusukan

maupun goresan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material, diperlukan adanya suatu

pengujian kekerasan. Pengujian kekerasan dilakukan dengan cara digores atau ditusuk

dengan material lainnya yang sifatnya lebih keras dibanding material yang diuji. Oleh

karena itu diciptakanlah skala Mohs yang menentukan tingkat kekerasan suatu material

dengan skala 1-10, nilai 1 untuk yang terlunak yaitu talc dan yang terkeras adalah intan

yaitu pada index 10. Cara pengujian kekerasan material telah bertahun- tahun diuji yaitu

dengan menggunakan indentor kecil yang ditekan pada permukaan benda uji dibawah

kondisi terkontrol dari pembebanan dan laju penggunaan. Setelah ditusuk, kedalaman

atau ukuran indentasi akan dihitung . Semakin lunak suatu material maka hasil

indentasi  memiliki kedalaman dan ukuran yang besar dan semakin kecil pula indeks

kekerasannya dan sebaliknya, jika kedalaman dan ukuran hasil indentasi kecil maka

material yang diuji semakin tinggi sifat kekerasannya dan indeks kekerasan semakin

besar.

Di masa ini, pengujian kekerasan adalah yang paling banyak dilakukan dibanding

pengujian lainnya. Hal ini dikarenakan :

Pengujian yang dilakukan murah dan sederhana, dalam artian tidak perlu

mempersiapkan specimen khusus dan alat pengujiannya relative murah

Pengujian kekerasan tidak merusak benda yang diuji. Hal ini dikarenakan material yang

diuji tidak mengalami fraktur ataupun deformasi secara plastis melainkan hanya

menghasilkan sebuah lubang kecil saja.

Sifat mekanik lainnya dari suatu material dapat diperkirakan dari pengujian kekerasan,

seperti kekuatan tarik dan lainnya.

Untuk wawasan lebih lanjut tentang kekerasan suatu material, mari kita kenali jenis-

jenis pengujian kekerasan material yaitu pengujian kekerasan yang menggunakan

tusukan saja sebagai media pengujinya.

Rockwell Hardness  Test

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell merupakan yang paling banyak

dilakukan. Ini dikarenakan pengujiannya yang sederhana dan tidak memerlukan

kemampuan khusus dalam pengoperasiannya. Beberapa skala yang berbeda dihasilkan

dari penggunaan variasi indentor dan tingkat pembebabanan yang berbeda. Indentor

yang digunakan dalam pengujian ini ada dua yaitu kerucut berbahan intan dan bola baja

yang dikeraskan dengan ukuran 1/16, 1/8, ¼, dan ½ inci dan sebuah indentor berlian

untuk material yang lebih keras.

Cara pengujian kekerasan dengan menggunakan metode Rockwell dilakukan  dengan

dua kali pembebanan yaitu dengan beban minor terlebih dahulu dan dilanjutkan dengan

beban mayor. Penggunaan beban minor ditujukan untuk memperbesar akurasi

pengukuran. Metode Rockwell sendiri terdiri atas dua yaitu Pengujian Rockwell dan

Superficial Rockwell. Pengujian Rockwell dilakukan dengan cara memberikan beban

minor sebesar 10 kg dilanjutkan dengan memberikan beban mayor dengan variasi

pembebanan sebesar 60, 100, dan 150 kg dan diikuti dengan alfabet. Sedangkan

superficial Rockwell menggunakan beban minor sebesar 3 kg dengan variasi

pembebaban mayor sebesar 15, 30, dan 45 kg diikuti dengan alphabet N, T, W, X, dan Y .

Hasil dari pembebanan ditampilkan dengan menggunakan skala HR diikuti dengan 

identifikasi skala. Misalnya adalah 80 HRB, itu artinya kekerasan Rockwell sebesar 80

pada skala B.

Pengujian kekerasan ini memiliki skala dengan kisaran 20-100. Hal ini merupakan

sebuah kelemahan dari pengujian ini karena terdapat benda dengan kekerasan

mencapai angka 130 dan bahkan kurang dari 20. Apalagi jika benda uji yang digunakan

terlalu tipis maka akan mempengaruhi hasil pengukuran.

Metode Pengujian Kekerasan dengan Rockwell

Tabel Skala pada pengujian dengan Metode Rockwell dan Superficial Rockwell

Brinnel Hardness Test

Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel menggunakan indentor berbentuk bola

dengan diameter 10 mm dan terbuat dari baja yang dikeraskan maupun Tungsten

Karbida (WC). Tekanan yang diberikan selama pengujian berkisar antara 500-3000 kg

dengan kenaikan pembebanan sebesar 500 kg. selama pengujian, indentor ditahan

selama 10 hingga 30 detik pada permukaan benda uji. Hasil pengukuran indentasi

diterjemahkan kedalam skala HB. Hasil indentasi dapat dilihat dengan menggunakan

mikroskop rendah daya yang menggunakan skala di bagian lensa mata. Pengukuran

menggunakan metode Brinnel hanya memakai satu variasi pembebanan saja, tidak

seperti Rockwell. Dalam melakukan pengujian, ketebalan dari sepesimen juga harus

diperhatikan serta jangan sampai menekannya di daerah pinngir dari benda uji (tekan di

tengah- tengah benda uji).

pengujian Kekerasan dengan Brinell

Gambar : http://practicalmaintenance.net/

Rumus Untuk Menentukan indeks HBN

Knoop and Vickers Microhardness Test

Dua uji kekerasan lainnya adalah dengan menggunakan metode Knoop dan Vickers. Di

dalam pengujian, digunakan indentor piramida intan dengan besar sudut antar

permukaan piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 derajat . Beban yang

dikenakan pada pengujian ini lebih kecil dari sebelumnya yaitu di rentang 1-1000 gram

saja. Hasil dari pengujian kemudian diamati dibawah mikroskop dan dikonversikan

kedalam skala kekerasan. Perbedaan dari metode sebelumnya adalah pada pengujian ini

specimen harus terlebih dahulu dihaluskan dan dipoles untuk mendapatkan akurasi

yang baik. skala kekerasan di pengujian ini dinyatakan dengan notasi HK dan HV dan

cara pengukuran dari kedua metode ini juga hampir sama. Metode Knoop dan Vickers

ditujukan untuk benda uji berukuran kecil. Perbedaannya ada pada penggunaannya

yaitu metode Knoop digunakan untuk pengujian material getas seperti keramik.

Metode Knoop

Gambar : www.calce.umd.edu

Gambar :https://www.hera.org.nz

Rumus Menghitung Kekerasan dengan Metode Vickers

Gambar : http://www.vedcmalang.com/

Rumus Menghitung Indeks Kekerasan Knoop

Gambar : http://www.efunda.com/

Hubungan Antara Kekerasan dengan Kekuatan Tarik

Patut diketahui bahwa dasaran pengujian kekerasan dan kekuatan tarik adalah sama

yaitu sebagai indikator pembebanan agar tidak terjadi deformasi plastis. Oleh karena

itu, kekerasan juga dapat dikonversikan kepada Kekuatan Tarik.  Nah, untuk material

yang dapat dikonversi yaitu besi tuang, baja, dan kuningan dari pengujian kekerasan

Brinnel dengan satuan HB kepada uji tarik. Untuk formulanya adalah sebagai berikut

Hubungan Kekerasan Antara Besi Tuang, Baja, dan Kuningan

(Sumber : William D. Callister ; Fundamental of Material Science and engineering (2000)