Uji Kekerasan Pada Material (Hardness Test)

Pengertian Uji Kekerasan

Kekerasan merupakan ketahanan suatu material terhadap deformasi plastis terlokalisasi (indentasi kecil atau gores). Pengujian kekerasan terdahulu adalah uji kekerasan mohs yaitu berdasarkan skala kemampuan material untuk menggores material lain, mulai dari skala 1 yaitu talk hingga skala 10 yaitu intan. Saat ini terdapat berbagai metode pengujian kekerasan, seperti Brinell, Vickers dan Rockwell. Pada metode pengujian kekerasan tersebut umumnya digunakan indentor kecil yang berbentuk bola atau piramid kemudian akan ditekan ke permukaan bahan dengan mengontrol besar beban dan laju pembebanan. Indentasi (besar jejak) kemudian diukur dengan menggunakan mikroskop ukur.

Bentuk indentor pada metode Brinell menggunakan bola baja berdiameter 10 mm; metode Rockwell menggunakan intan kerucut 120 derajat; metode Rockwell menggunakan bola baja 1/16 hingga 1/12 inchi dan metode shore menggunakan jarum bersudut 20 derajat. Jenis indentor pada masing-masing metode pengujian kekerasan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Uji Kekerasan Material

Pengujian kekerasan merupakan teknik untuk mengetahui sifat mekanik dari suatu material yang paling sering dilakukan. Berbagai alasannya seperti sederhana dan relatif murah, tidak memerlukan persiapan spesimen yang khusus dan alatnya yang relatif murah serta sifat mekanik lainnya seperti kekuatan tarik dapat diperkirakan dari nilai kekerasan.

Jenis-Jenis Uji Kekerasan

1. Pengujian Kekerasan Rockwell

Metode Rockwell merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam industri, karena proses yang cukup sederhana dan tidak memerlukan keahlian khusus untuk melakukannya. Peralatn pengujian rockwell sudah terautomisasi sehingga tidak diperlukan pengukuran jejak secara manual. Nilai kekerasan langsung ditampilkan di mesin uji ketika penjejakan telah selesai dilakukan. Berbagai macam skala kekerasan rockwell tersedia, dengan mengkombinasikan bentuk indentor dan beban. Berikut adalah dua jenis indentor Rockwell.

a). Intan Berbentuk Kerucut dengan sudut 120 derajat (Indentor Brale). Intan digunakan untuk menguji material yang keras (>100 HRB dan >83,1 HR30T).

b). Bola baja yang dikeraskan dengan diameter 1/16, 1/8, 1/4 dan 1/2 Inchi. Jenis indentor ini digunakan untuk menguji material yang lebih lunak.

Ada dua jenis Pengujian kekersan Rockwell, antari lain sebagai berikut :

a). Rockwell, Jenis pengujian yang menggunakan beban minor 10 kgf dan beban mayor 60, 100 atau 150 kgf.

b). Superficial Rockwell, Jenis pengujian yang menggunakan beban minor 3 kgf dan beban mayr 15, 30 atau 45 kgf.

2. Pengujian Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan brinell dilakukan dengan memberikan beban konstan, umumnya antara 500 dan 3.000 kgf, dengan indentor baja yang dikeraskan berdiameter 5 atau 10 mm, pada permukaan spesimen yang rata. Jejak diukur menggunakan mikroskop dan dikonversi kedalam persamaan berikut.

dimana P = Beban (kgf), D = Diameter bola indentor (mm), dan d = diameter jejak (mm). Diameter indentasi diukur dengan mikroskop berskala 0,05 mm (0,002 Inchi). Mikroskop harus memiliki skala dan penerangan yang cukup agar mudah dalam pembacaan.

3. Pengujian Kekerasan Vickers

Metode uji kekerasan yang lain harus digunakan untuk material dengan kekerasan tinggi yang tidak dapat diukur dengan metode brinell (maksimal 450 HRB [48 HRC]), yaitu metode vickers. Indentornya adalah piramid intan yang memiliki dasar berbentuk persegi dengan beban 1-120 kgf seperti gambar dibawah ini.

Uji kekerasan Vikers

Beban diberikan selama 10-15 detik dan jejak berbentuk intan yang diukur kedua diammeternya dalam mm. Nilai kekerasan vickers dihitung menggunakan persamaan berikut.

Uji kekerasan Vikers

Dimana P = Beban indentasi (kgf), dan d = rata-rata diameter jejak (mm). Nilai kekerasan vickers dinyatakan dalam nomor vickers dengan simbol "HV" diikuti dengan sufiks yang menyatakan beban. Perhatikan Contoh berikut :

a). 440 HV 30, artinya 440 Vickers dengan beban 30 kgf yang diaplikasikan dalam waktu 10-15 detik.

b). 440 HV 30/20, artinya 440 Vickers dengan beban 30 kgf yang diaplikasikan dalam waktu 20 detik.

Hubungan Antara Kekerasan dan Kekuatan

Hubungan antara kekuatan dan kekerasan

 Kekuatan tarik dan kekerasan sama-sama merupakan ketahanan material terhadap deformasi plastis. Keduanya berbanding lurus, tetapi konstanta proporsionalitasnya berbeda untuk jenis material yang berbeda seperti pada gambar diatas. Pada Beberapa material korelasi antara kekerasan dan kekuatan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

Referensi :
T.Sofyan, Bondan.2011. Pengantar Material Teknik.
Jakarta : Salemba Teknika

Share :