BAB I

PENDAHULUAN

A. Kekerasan Bahan

Kekerasan suatu bahan mempunyai banyak arti tergantung pihak-pihak yang telah

berpengalaman dan mencoba mendefinisikan kekerasan. Definisi kekerasan secara umum

adalah ketahanan material terhadap deformasi akibat penetrasi permukaan.

Beberapa definisi yang dipakai untuk menyatakan kekerasan bahan adalah :

Ketahanan terhadap goresan, merupakan cara yang lama dalam usaha mengukur

kekerasan suaatu material. Pengukuran dilakukan dengan cara menggoreskan

material yang lebih keras, dalam hal ini digunakan intan. Kekerasan material diukur

dalam sepuluh skala yang pertama dikemukakan oleh Mohs.

Ketahanan terhadap deformasi plastis terhadap lekukan (cara penekanan), yaitu

kekerasan diukur dengan pemberian beban lokal melalui sebuah penekan (indentor).

Cara yang sering digunakan adalah cara penekanan Brinell, Meyer, Vicker, Rockwell,

dan lain-lain.

Besarnya energi yang diserap pada pembebanan dinamik, misalnya cara Scleroscope

B. Cara-Cara Pengujian Kekerasan

Ada beberapa cara pengujian kekerasan yang sering dipakai untuk mengukur ketahanan suatu material :

1.Cara goresan

Dengan menggores benda uji.

Skala Mohs (1-10)

Kekerasan bersifat relatif dengan membandingkan kedalaman goresan

Material yang tergores lebih dalam

1

2.Cara pantulan

Dengan cara menjatuhkan bola baja pada permukaan benda kerja

Alat uji disebut Schleroscope

Tinggi pantulan menunjukkan tingkat kekerasan sampel

Pantulan tinggi à material lunak

3.Cara penekanan

Ketahanan terhadap deformasi plastis lokal

Vickers

Brinell

Knoop

Rockwell

Dari cara-cara pengujian yang telah disebutkan, pengujian kekerasan dengan cara

penekanan lebih umum digunakan karena dapat mengukur kekerasan absolut material.

h

F

2

Tabel 2.1 Berbagai Cara Pengujian dengan Penekanan

a. Uji Keras Brinell

- Penekan berupa bola baja berdiameter 10 mm

- Beban 500, 1000, 1500,…sd 3000 kg

- Waktu penekanan 10 sd 30 s

- Angka kekerasan disebut HB atau BHN

- Aplikasi utk material dgn kekerasan menengah

Benda Kerja

D

d

Indentor

3

b. Uji Keras Vickers dan Knoop

- Menggunakan penekan Piramida Intan

- Beban kecil 1..sd…1000 g

- Perlu penyiapan permukaan yang baik agar permukaan halus dan rata

- Perlu mikroskop untuk melihat jejak penekanan

- Angka kekerasan disebut HK dan HV

- Cocok untuk mengukur kekerasan daerah yg kecil spt fasa

- Aplikasi Knoop yg umum adalah utk material getas spt keramik

c. Uji Keras Rockwell

Pengujian kekerasan Rockwell paling umum digunakan karena pengujian mudah

dilakukan, tak perlu keahlian dan angka kekerasan langsung terbaca. Skala pengujian

Rockwell banyak macam yakni A, B. C dst dengan variasi jenis indentor dan besar beban

yang digunakan. Skala yang digunakan tergantung tingkat kekerasan material.

Selain pembebanan mayor (major load) terdapat beban minor sebesar 10 kg yang

diterapkan sebelum beban mayor. Guna beban minor adalah untuk meningkatkan akurasi

pengukuran kekerasan.

Jenis-jenis Skala Rockwell

4

Gambar 2.1 Perbandingan skala pengujian kekerasan

5

BAB II

VICKERS HARDNESS TESTER

6

Modus mengukur layar normal Menu layar

Data layar untuk inden 4 Statistik layar

A. Sejarah dan Perkembangan Vickers Hardness tester

Vickers Hardness tester banyak digunakan karena :

• Alat relatif murah• Penyiapan sampel mudah• Tidak merusak material • Dapat memprediksi sifat mekanik lain

Uji kekerasan Vickers yang dikembangkan pada tahun 1924 oleh Smith dan Sandland

sebagai alternatif metode untuk mengukur kekerasan bahan. Vickers tes yang lebih mudah

sering daripada menggunakan kekerasan lain yang tidak bergantung pada ukuran dari

indenter, dan indenter dapat digunakan untuk semua bahan terlepas dari kekerasan. Prinsip

dasarnya, semua tindakan umum dari kekerasan, adalah untuk mengetahui kemampuan

untuk melawan deformasi plastik. Vickers tes yang dapat digunakan untuk semua logam

dan merupakan salah satu di antara widest skala kekerasan tes. Unit dari kekerasan yang

diberikan oleh tes ini dikenal sebagai Vickers Pyramid Number (HV). Kekerasan nomor

dapat dikonversi menjadi unit Pa, tetapi jangan sampai tertukar dengan tekanan, yang juga

memiliki unit Pa, kekerasan nomor yang ditentukan oleh beban atas permukaan kawasan

yang mematikan dan tidak normal untuk kawasan yang memaksa dan karena itu, bukan

merupakan tekanan.

7

Kekerasan nomor ketika melakukan kekerasan tes jarak antara indentations harus

lebih dari 2,5 indentation diameters selain untuk menghindari interaksi antara daerah tes

sebelumnya.

Yield kekuatan bahan dapat diperkirakan sebagai

.

dimana c adalah konstan ditentukan oleh faktor geometris biasanya berkisar antara 2 dan 4.

Vicker skema

Sebuah lekukan kiri dalam kasus hardened baja setelah uji kekerasan Vickers.

Memutuskan bahwa indenter bentuk harus mampu memproduksi geometrically

serupa jejak, terlepas dari ukuran, jejak ditentukan poin harus memiliki pengukuran dan

indenter yang tinggi terhadap diri deformasi. Sebuah berlian dalam bentuk persegi berbasis

piramida berada pd posisi ini. Ia telah membuktikan bahwa ukuran ideal yang Brinell jejak

3 / 8 dari diameter bola. Sebagai dua tangents ke lingkaran di ujung sebuah senar 3d / 8

panjang, menyilang di 136 ° dan diputuskan untuk menggunakan ini sebagai termasuk dari

sudut indenter.

8

Sudut bervariasi eksperimental dan telah ditemukan bahwa kekerasan nilai yang

diperoleh pada homogen sepotong bahan tetap konstan, terlepas dari beban. Dengan

demikian, mengatasi berbagai magnitudes diterapkan ke tempat yang rata, tergantung pada

kekerasan bahan untuk diukur.

Vickers Pyramid Pajak (HV) kemudian ditentukan oleh rasio F / A dimana F adalah

gaya diterapkan ke berlian dan A adalah luas permukaan yang dihasilkan dari lekukan. A

dapat ditentukan oleh rumus

,

yang dapat diperkirakan dengan mengevaluasi sinus istilah untuk memberikan

,

dimana d adalah rata-rata panjang dari sudut kiri oleh indenter. Hence, Dengan demikian,

.

Yang sesuai unit HV kemudian kilogram-force per milimeter persegi (kgf / mm ²).

Untuk mengkonversi kekerasan Vickers nomor satu di SI unit (MPa atau IPK) satu

kebutuhan untuk menukarkan dari kgf diterapkan untuk newtons dan kawasan dari 2 mm ke

m 2 memberikan hasil dalam pascals (1 kgf/mm² = 9.80665×10 6 Pa).

Kekerasan Vickers nomor dilaporkan sebagai xxxHVyy, misalnya 440HV30, di mana: 440 adalah nomor kesulitan,

HV memberikan skala kekerasan (Vickers),

30 menunjukkan gaya tekan yang digunakan dalam satuan kgf.

9

Contoh HV nilai untuk berbagai bahan

Bahan Nilai

316L stainless steel 140HV30

347L stainless steel 180HV30

Baja karbon 55–120HV5

Besi 30–80HV5

B. Spesifikasi dari Vickers Hardness Tester

Spesifikasi dari kekerasan Vickers Tester

Test

Loads

VHT-1 9.807 / 1 49.03 / 5 98.07 / 10 196.1 / 20 294.2 / 30 490.3 / 50 N / Kgf

VHT-2 2.942 / 0.3 4.903 / 0.5 9.807 / 1 49.03 / 5 98.07 / 10 196.1 / 20 N / Kgf

Memuat mekanisme metode otomatis beban dan lepaskan

Load aplikasi kecepatan 85 um/sec

waktu Diam 5 ~ 99 seconds

Perbesaran VHT-1 x100 (tujuan x10 lensa mata x10)

VHT-2 x200 (tujuan x20 lensa mata x10)

Keluaran data RS232 standard

Tanggal Memori hingga 256 tes

konversi Kekerasan ASTM (E-140), JIS

Akurasi ASTM E- 384, JIS B7725

Max mengukur panjang VHT-1 999.9 um

VHT-2 600.00 um

Min mengukur unit 0.1 um

Max spesimen ketinggian 260 mm

Max spesimen kedalaman 160 mm

10

Dimensi W220 x D580 x H770mm

Kekuasaan 110 V / 220 V

Bobot 70 Kg

Bagian Termasuk standar

Standar Instrumen - VHT-1

Standar kekerasan blok HV800

Diamond indenter

Pengukur elektronik mikroskop

Lensa objektif x10

Anvil 60 mm diam flat

Anvil bentuk V

Small level

2 lampu cadangan

Tingkat menyesuaikan kaki

Alat penolong

Sampul

VHT-2 seperti di atas tetapi dengan tujuan x 20

11

Opsional item

Knoop indenter

Camera attachment Kamera lampiran

Kamera Polaroid

Precision wakil - membuka maks 50 mm atau 100 mm

Rotary tabel

perangkat spesimen tipis - atau sampel hingga 5 mm

Fine spesimen - untuk mengukur melintang

Vertikal untuk jenis spesimen Diameter 0,1 mm untuk 4mm

Horisontal untuk jenis spesimen Diameter 0,5 mm ke 4

Bentuk kecil V anvil - untuk mengukur permukaan silinder bersama-sama dengan wakil

Tahap manual XY - maks gerakan X, Y 25 mm, 50 mm

Meja bundar - 200 mm diam

Mikro meja untuk tes tes jominy - maks gerakan sekitar 55 mm, Min mikro kelulusan 1 / 10

mm atau 1 / 160 inci

Otomatis XY tahap dan PC controller - kisaran 100 mm X & Y kenaikan minimum 1 / 100 mm

Kamera video

Printer Printer

C. Cara pengoperasian LGI Vickers Hardness Tester.

1. Tekan saklar [power] dari alat uji Vickers Hardness dan display waktu identitasi akan

menyala sebagai indikasi mesin telah dinyalakan.

2. Nyalakan komputer dan monitor komputer, kemudian klik dia kali pada icon ”Visual

Gauge”.

3. Nyalakan lampu penerangan mikroskop dengan menekan tombol [light +] berkali-kali

sampai di dapat penerangan yang di inginkan pada layar monitor komputer.

4. Tekan tombol [Time -] atau [Time +] untuk mengatur waktu penekanan sesuai standar

pengujian yang digunakan.

5. Atur beban penekanan mesin dengan memutar tuas pengatur beban sesuai standar

pengujian yang digunakan.

6. Putar turret ke lensa pembesaran pada pembesaran 20.

12

7. Letakkan spesimen hardness pada meja uji dan putar pada roda pengatur ketinggian

meja sehingga spesimen terlihat dengan jelas atau fokus pada monitor komputer. Hati-

hati dalam mengatur ketinggian meja jangan sampai lensa menyentuh pada spesimen

uji.

8. Jika gambar tetap kabur berarti lampu tidak secara tepat menyatu dengan dudukannya.

Jika gambar terlihat terlalu terang atau terlalu gelap, tekan kembali tombol [light -] atau

[ligh +].

9. Jika ingin melihat area yang lebih luas pada permukaan spesimen atur lagi turet ke

lensa pembesaran 10 kemudian putar kembali roda pengatur ketinggian meja sehingga

spesimen terlihat dengan jelas atau fokus pada monitor komputer.

10. Putar kembali turret sehingga intender mengarah pada spesimen uji.

11. Tekan tombol [start] pada mesin uji untuk memulai proses identasi.

12. Loading led akan menyala ketika indentasi dimulai, dwell time menyala selama

indentasi yang diikuti hitungan mundur pada display waktu indentasi dan unloading let

menyala untuk menunjukkan proses indentasi sedang berakhir.

13. Tunggu sampai proses selesai dan mesin mengeluarkan bunyi [bip] dan display waktu

penekanan juga kembali seperti semula.

Peringatan :

Selama loading, dwell time ataupun unloading jangan menyentuh atau memutar turret,

yang dapat mengakibatkan kerusakan yang parah pada indenter dan mekanisnya.

14. Putar turret ke lensa pembesaran pada pembesaran 20, dan akan terlihat hasil dari

indentasi pada monitor. Bila hasil indentasi terlalu besar atau hasil indentasi tidak dapat

terlihat seluruhnya pada monitor, putar turret ke lensa pembesaran ke pembesaran 10

kemudian atur kembali fokus dari gammbar dengan memutar roda pengatur ketinggian

meja.

Cara Pengukuran

1. Klik file < setup < open, dan kemudian pilih metode pengukuran sesuai dengan lensa

pembesaran yang digunakan.

2. Klik icon hardness di dalam layer sekali untuk menonaktifkan live video dan sekali lagi

untuk membuka window pengukuran kekerasan, kemudian masukkan nilai beban yang

dipergunakan pada saat test.

Perhatian :

13

Jika beban yang digunakan 10 kgf maka masukkan 10.000 ke nilai beban.

3. Mulai pengukuran kekerasan dengan mengklik icon diagonal dan dilanjutkan dengan

mengatur panjang diagonal pertama dan kedua dari indentasi. Untuk mendapatkan

panjang diagonal pertama, klik pada sudut indentasi yang terlihat pada layer, kemudian

klik sekali lagi pada sudut sis yang lainnya dan lakukan hal yang sama untuk

mendapatkan panjang diagonal kedua dengan mengklik dua sudut sisanya.

4. Setelah selesai melakukan pengukuran panjang diagonal, enter depth window akan

terlihat, klik OK untuk menyelesaikan pengukuran.

5. Catat nilai Vickers yang ditunjukkan dalam formulir.

D. Prosedur Pengujian

1. Lakukan pengujian dengan mengikuti instruksi kerja penggunaan peralatan

hardness test.

2. Untuk hasil pengelasan Vickers Hardness test dilakukan pada weld Metal, head

affected Zone dan daerah material.

3. Rekam nilai Vickers Hardness Tess yang ditampilkan setelah melakukan

pengukuran kedua diagonal hasil indentasi.

4. Bila customer meminta nilai vickers hardness test dikonversi ke dalam Rockwell

atau Brinell, rekam nilai hardness sesuai yang diminta.

E. Instruksi Kerja Penyiapan Spesimen Vickers Hardness Test

a. Pemberian Tanda pada Benda Uji

1. Identifikasi arah pengelasan dari material bila berasal dari plat. Jika tidak ada tanda

yang diberikan, hubungi customer untuk mendapatkan kejelasan informasi.

2. Jika berasal dari pipa, pastikan pengujian yang dilakukan arah longitudinal atau

arah transversal.

3. Tandai lokasi pengambilan spesimen sesuai dengan standar atau sesuai instruksi

customer.

b. Penentuan Lokasi Pemotongan Uji.

1. Tandai lokasi pengembilan spesimen sesuai dengan standar atau sesuai instruksi

customer.

2. Tentukan tipe dan jumlah dari spesimen uji hardness yang dibutuhkan untuk

pengujian sesuai dengan standar yang digunakan.

14

c. Pembuatan Spesimen untuk Pengujian.

1. Tandai lokasi pemotongan untuk mempersiapkan spesimen uji hardness.

2. Potong benda uji sesuai jumlah dan ukuran spesimen kasar yang dibutuhkan (mesin

pemotong).

3. Beri tanda pengenal pada setiap potongan spesimen untuk memberi ketertelusuran

dari setiap spesimen yang sedang dikerjakan. Beri tanda pengenal juga pada setiap

sisa potongannya.

4. Ratakan spesimen dengan mesin milling untuk mendapatkan spesimen hardness

test yang rata dan paralel. (prosedur pengoperasian milling).

5. Grinda spesimen yang telah dimiling dengan menggunakan mesin grinding sampai

mendapatkan permukaan yang paralel dan rata.

6. Gosok spesimen dengan kertas gosok menggunakan ukuran dari 200, 400 sampai

600 untuk mendapatkan permukaan seperti cermin.

F. Instruksi Kerja Pelaksanaan Pengujian Vickers Hardness Test

1. Sebelum melaksanakan pengujian, perika hal-hal berikut :

a. Pengenal/ tanda pada spesimen uji.

b. Tipe dari test, grade meterial dasar dan standar pengujian yang menjadi acuan.

c. Tinjau kembali tipe dari pengujian apakah pengujian yang diminta dapat

dilaksanakan sesuai dengan standar pengujian.

2. Spesimen pengujian vickers hardness test harus disiapkan dan diidentifikasi menurut

prosedur.

3. Identifikasi dari spesimen telah di stamp atau di pahat secara baik.

4. Periksa kehalusan dan paralel permukaan spesimen hardness test yang telah

dipersiapkan.

15

G. Contoh Daerah Pengujian

Type of Test : Vickers Hardness Number (HV) Load Test, 5 Kgf

Sketch

Contoh bentuk hasil indentasi terhadap bahan.

16

HAZ Base Metal

0.50 mm

0.50 mm

Weld Metal

1.0 mm

Fusion Line

1.0 mm

* * * *****1 ** ** 1***** * * *

*1

*2

*3

* * * *****6 * * * 6***** * *4

*6

*3

*2

3*2*

4*5*

*4

*5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415 16 17 18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 14 15 16

5

1.0 mm

1.0 mm

2.0 mm 2.0 mm

Line 1

Line 2

Line 3Line 5 Line 4

5 mm

API 5L Gr X60ASTM 519 Gr 4130

H. Rumusan Penghitungan pada Vickers hardness

22

8544.12sin2

d

P

d

PH v

Dimana

F = gaya tekan (kgf)

d = diagonal tapak tekan rata-rata (mm)

= sudut puncak indentor = 136

Dengan:

2212 dd

d

Dimana

d1 = diagonal tapak tekan pertama (mm)

d2 = diagonal tapak tekan kedua (mm)

Contoh perhitungan dari data yang telah di peroleh :

1. Hardness pada Base metal

Hv5=245

Maka rata-rata diameternya:

2. Hardness pada Welding

Hv5=185

Maka rata-rata diameternya:

17

3. Hardness pada HAZ

Hv10=146

Maka rata-rata diameternya:

18

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan.

Menurut data yang telah ada sebelumnya Vickers Hardness tester merupakan suatu

bentuk pengujian mekanikal pada material yang sring digunakan dalam hal ini pengukuran

kekerasan, selain itu Vickers Hardness tester juga dapat memprediksi sifat mekanik

lainnya.

B. Saran.

1. Diharapkan adanya pengembangan dari pengujian kekerasan ini agar dapat lebih

teliti dalam pengukurannya.

2. Agar dapat digunakan sebagai dasar literatur untuk penelitian uji kekerasaan

selanjutnya.

19

DAFTAR PUSTAKA

B.H. Amstead. Teknologi Mekanik. Jilid 1. 1981. Erlangga

Priyotomo, Gadang. Sensitasi pada Material Stainless Steel tipe austenitik. Blogger

Material dan E-Book: Senin, 18 Februari 2008. http://gadang-e-

bookformaterialscience.blogspot.com/2008/02/info-sensitasi-pada-material-

stainless.html

Wibowo,R. Koekoeh k. Pengaruh Proses Perlakuan Panas pada Baja Aisi 304 Terhadap

Kekerasan dan Laju Korosi dalam Media HCL (35%). Senta 2007.

http://www.lurik.its.ac.id/Senta/R.K.K.Wibowo.pdf

Oxford Advanced Learner’s Dictionary

http://en.wikipedia.org

http://www.chem-is-try.org/?sect=tanyapakar&ext=16

en.wikipedia.org/wiki/Vickers_hardness_test.

www.hardnesstesters.com/vickers-hardness-tester.htm

20