LAPORAN RESMI

HARDNESS TEST

Disusun Oleh :

Abdi Pranata (6511040003)

Dynar Hildajune R (6511040004)

Bimantara Adi W (6511040013)

TEKNIK KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2011

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Tujuan

1.1.1 Tujuan Umum

Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test)

terhadap suatu material dengan beberapa metoda.

1.1.2 Tujuan Khusus

1. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test) terhadap

suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Brinell.

2. Mahasiswa mampu melakukan pengujian kekerasan (hardness test) terhadap

suatu material dengan metoda pengujian kekerasan Vickers.

1.2 Dasar Teori

Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk menerima beban

tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap identasi, tahan terhadap

penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap pengikisan (abrasi). Kekerasan suatu

bahan merupakan sifat mekanik yang paling penting, karena kekerasan dapat digunakan

untuk mengetahui sifat-sifat mekanik yang lain, yaitu strenght (kekuatan). Bahkan nilai

kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat dikonversi dari kekerasannya. Seperti

pada gambar 1.

Gambar 1.1 Sifat bahan yang berhubungan dengan kekerasan

Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk menguji

kekerasan logam, yaitu :

1. Metode Pengujian Kekerasan Brinell

2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3. Metode Pengujian Kekerasan Rockwell

Dari ketiga metode yang tersebut di atas, yang biasanya digunakan hanya dua saja,

yaitu Brinell dan Vickers.

1.2.1 Metode Pengujian Kekerasan Brinell

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada pengujian kekerasan brinell

adalah sebagai berikut :

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan

o Rata dan Halus.

o Ketebalan Minimal 6 mm.

o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan uji harus horizontal.

2. Indentor yang digunakan adalah bola baja yang telah dikeraskan, namun untuk

bahan yang sangat keras (sampai 650 BHN) digunakan bola dari karbida

tungsten. Jarak antara titik pengujian minimal dua kali diameter tapak identasi.

3. Pemakaian beban (P) dan diameter identor (D) harus memenuhi persyaratan

perbandingan P/D = 30 untuk baja, 10 untuk tembaga dan paduannya, serta 5

untuk aluminium dan paduannya.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekan

identor pada permukaaan specimen selama 10-30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan BHN (Brinells

Hardness Number) yang dihitung berdasarkan diameter identasi dengan

persamaan sebagai berikut :

BHN :

Dimana :

P = Gaya tekan (kgf)

D = Diameter identor bola baja (mm)

d = Diameter hasil identasi (mm)

2 P

( πD) (D − √ D2 − d2 )

D

h h

d

Persamaan diatas diperoleh dari :

X2 = (½ D)2 – (½ d)2

= ¼ (D2 – d2) X = ½ (D2 – d2)1/2

X h = ½ D – X

= ½ D – ½ (D2 – d2)1/2

= ½ {D – (D2 – d2)}

A = π.D.H

= ½ (πD) {D-(D2 – d2)1/2}

BHN= P/A

Gambar 1.2 Penampang Pengujian Brinell = 2P / (πD) {D-(D2 – d2)1/2}

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut :

150 BH 2,5/150 – 10

Dimana : 150 = Nilai kekerasan.

BH = Metode Pengujian Brinell

2,5 = Diameter Identor

150 = Gaya pembebanan (N)

10 = Waktu pembebanan (detik)

7. Karena pengukuran dilakukan secara manual, maka terdapat peluang untuk

terjadinya kesalahan ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat

pemfokusan objek pada layar, peletakan alat ukur pada objek dan pembacaan

pengukurannya.

1.2.2 Metode Pengujian Kekerasan Vickers

Pada dasarnya metode pengujian kekerasan Vickers hampir sama dengan

Brinells hanya identornya saja yang berbeda. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Vickers adalah sebagai berikut :

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan:

o Permukaan harus rata dan Halus

o Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horisontal

2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur sangkar

dengan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan adalah 136o .

3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang tipis

harus digunakan beban yang ringan.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekan

identor pada permukaan specimen selama 10 – 30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH (Vickers

Diamond Pyramid Hardness) yang dihitung berdasarkan diagonal identasi

dengan persamaan sebagai berikut :

Untuk : α = 136o

Dimana : P = Gaya tekan (kgf)

d = diagonal identasi (mm)

Persamaan ini didapatkan dari :

Gambar 1.3. Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers

d = d1+d2

2

X = d Cos 45o

= ½ d √2

Y = ½ X / Cos 22o

= (½ d √2 ) / Cos 22o

DPH = { 2P sin (α/2) } / d2

= 1,854 P/d2

L Δ AOB = ½ X.Y

= (½ . ½ d√2 . ½ d√2 ) / Cos 22o

= (1/8 d2) / Cos 220

A = 4 L Δ AOB

= 4 (1/8 d2) / Cos 220

= (½ d2) / Cos 22o

HVN = P/A

= 1,854 P/d2

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut : 150 DPH 150/10

Dimana : 150 = Nilai Kekerasan

DPH = Metode Pengujian Vickers

150 = Gaya Pembebanan(kgf)

10 = Waktu Pembebanan(detik)

7. Sama dengan pengujian kekerasan dengan Brinells, karena pengukuran

dilakukan secara manual maka terdapat kemungkinan terjadinya kesalahan

ukur. Kesalahan itu mungkin terjadi pada saat pemfokusan objek pada layar,

peletakan alat ukur pada objek dan pembacaan pengukurannya.

BAB II

METODOLOGI

II.1 Alat dan Bahan

II.1.1 Alat

Peralatan-peralatan yang digunakan dalam pengujian ini adalah :

a. Mesin uji Kekerasan

b. Identor Bola Baja

c. Identor Piramid Intan

d. Obeng

e. Stop Watch

f. Polishing Machine

II.1.2 Bahan

a. Spesimen Uji Kekerasan

b. Kertas Gosok

c. Tissue

II.2 LANGKAH-LANGKAH KERJA

II.2.1 Metode Brinells

1. Persiapan material uji yang meliputi :

a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan

menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.

b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali dengan

menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang berbeda 900 dari arah

semula.

c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan tissue

2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap daerah (BM1

dan BM2) yang akan diamati.

3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan 20diameter

indentor.

4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Brinells.

5. Letakkan bola baja pada tempat indentasinya.

6. Letakkan indentor bola baja pada tempatnya di Hardness Test Machine dengan

menggunakan obeng.

7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan berdasarkan

jenis dan diameter indentor.

8. Letakkan specimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah

ditentukan.

9. Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk penetrasi.

10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan specimen tepat

menyentuh ujung indentor.

11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya.

12. Nyalakan lampu dan atur posisi specimen serta focus lensa sehingga bekas

indentasi tampak pada layar.

13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada.

14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing titik yang

telah ditentukan.

BAB III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

III.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Brinell

No

Brinell Hardness TestLoad (P) : 62,5 kgfIndentor : Bola BajaTime : 15 detikØ ball : 2,5 mm

Kuningan(mm)

1 0,8472 0,8303 0,829

Base Metal 1 (BM 1)

1. BHN

= 2 P

πD( D−√ D2−d2 )

= 2×62 ,5 kgf

3 , 14×2,5 mm(2,5 mm−√(2,5 mm)2−(0 ,847 mm)2 )

=107 ,70 kgf /mm

2. BHN

= 2 P

πD( D−√ D2−d2 )

= 2×62 ,5 kgf

3 , 14×2,5 mm(2,5 mm−√(2,5 mm)2−(0 ,830 mm)2 )

=112 ,29 kgf /mm

3. BHN

= 2 P

πD( D−√ D2−d2 )

= 2×62 ,5 kgf

3 , 14×2,5 mm(2,5 mm−√(2,5 mm)2−(0 ,829 mm)2 )

=114 , 27 kgf /mm

Rata-rata BHN pada Kuningan =

BHNtotal3

=

334 , 263

= 111 , 42 kgf /mm

Jadi Nilai Kekerasan pada kuningan =111 , 42 kgf /mm

No

Brinell Hardness Test

Nilai kekerasan (kgf/mm²)

Load (P) : 62,5 kgfIndentor : Bola Baja

Time : 20 detikØ ball : 2,5 mm

Kuningan(mm) Brinell

1 0.847 107,702 0.830 112,293 0.829 114,27

HBN104

106

108

110

112

114

116

0,8470,830,829

III.2 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Vickers

No

Vickers Hardness Test

Load (P) : 5 kgf

Indentor : Piramid Intan

Time : 15 detik

Weld Part

BM HAZ WM

(mm) (mm) (mm)1 0,309 0,324 0,2962 0,317 0,333 0,3013 0,305 0,322 0,286

Base Metal

1. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,309mm)2

= 97,09 kgf/mm2

2. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,317mm)2

= 92,25 kgf/mm2

3. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,305mm)2

= 99,65 kgf/mm2

Heat Affected Zone

1. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,324mm)2

= 88,31 kgf/mm2

2. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,333mm)2

= 83,60 kgf/mm2

3. HVN = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,322mm)2

= 89,41 kgf/mm2

Weld Metal

1. HV = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,296 mm)2

= 105,80 kgf/mm2

2. HV = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,301 mm)2

= 102,32 kgf/mm2

3. HV = F ×1,854

d2

= 5 kgf ×1,854

(0,286 mm)2

= 113,33 kgf/mm2

Rata-rata VHN pada Weld Part

1. Base Metal =

VHNtotal3

=

288 , 993

= 96 , 33 kgf /mm

2. Heat Afffected Zone =

VHNtotal3

=

261 , 31, 43

= 87 , 10 kgf /mm

3. Weld Metal =

VHNtotal3

=

321 , 453

= 107 , 15 kgf /mm

No

Vickers Hardness Test

Nilai kekerasan (kgf/mm²)Load (P) : 5 kg

Indentor : Piramid Intan

Time : 15 detik

Weld Part

BM HAZ WM BM HAZ WM

(mm) (mm) (mm) (kgf/mm²) (kgf/mm²) (kgf/mm²)1 0,309 0,324 0,296 97,09 88,31 105,802 0,317 0,333 0,301 92,25 83,60 102,323 0,305 0,322 0,286 99,65 89,41 113,33

BM HAZ WM0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

Hardness Vickers Number

Percobaan 1Percobaan 2Percobaan 3

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)

Brinell

Kuningan 111,42

Tabel 4.1 Nilai kekerasan rata-rata pada Kuningan

Dari data hasil pengujian di atas dapat di simpulkan bahwa nilai kekerasan Brinell

yaitu di daerah Kuningan sebesar 111,42 kgf/mm .Sedangkan bekas indentasi yang memeiliki

diameter indentasi paling besar terjadi pada titik no 1 yaitu dengan nilai 0,847 mm.

Nilai kekerasan rata-rata (kgf/mm²)

Vickers

BM HAZ WM

Weld Part 96,33 87,10 107,15

Tabel 4.2 Nilai kekerasan rata-rata pada Weld Part

Dari data hasil pengujian di atas di simpulkan bahwa nilai kekerasan Vickers yaitu di daerah Weld Part sebesar 96,33 kgf/mm pada Base Metal (BM), 87,10 kgf/mm pada Heat Affected Zone (HAZ) , dan 107,15 kgf/mm pada Weld Metal (WM).

DAFTAR PUSTAKA

1. Daniel A. Brandt [1985] Metallurgy Fundamental. The Goodheart- Willcox. Inc,

USA.

2. Wachid Suherman, Ir [1987], Diktat pengetahuan Bahan, Jurusan Teknik MEsin FTI,

ITS.

3. Dosen Metallurgi, [1986], Petunjuk Praktikum Logam, jurusan Teknik MEsin FTI,

ITS.

4. M.M. Munir,[2000], Modul Praktek Uji Bahan, Vol 1, Jurusan Teknik Bangunan

Kapal, PPNS.

5. Prasojo Budi, [2003], Jobsheet Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal,

PPNS.