ISSN 0852-4777
UJI KEKERASAN
PENGARUH VARIASI BEBAN INDENTOR MICRO HARDNESS TESTER TERHADAP AKURASI DATA UJI KEKERASAN MATERIAL Hadijaya Dahlan Abstrak Telah dilakukan percobaan
pengujian kekerasan
terhadap beberapa material untuk menentukan
besaran beban identor ideal yang diizinkan pada pemakaian Blat uji kekerasan model Leitz Micro Hardness. Penentuan besaran beban ideal penting dilakukan agar diperoleh data uji kekerasan material yang akurat. Percobaan dilakukan terhadap material struktur elemen bakar nuklir antara lain logam paduan AIMg2, Stainless Steel (SS) tipe 304 dan Steel Standard dengan variasi beban
10p,
15p, 25p, 50p, 100p, 200p, 300p dan 500p. Oi antara kedelapan variasi beban indentasi tersebut hanya satu besaran saja yang dapat ditoleransi sebagai beban ideal, sedangkan beban lainnya menghasilkan
data kekerasan
dengan penyimpangan
yang cukup tajam. Hasil percobaan
pada
masing-masing material menunjukkan nilai kekerasan sebesar 43.68 HVN untuk AIMg2 dengan besaran beban ideal 300p; 225.2 HVN untuk SS-;304 dengan besaran beban ideal 50p dan 589.6 HVN untuk Steel Standard dengan besaran beban ideal 1 OOp.
PENDAHULUAN
Pada percobaan
Kekerasan merupakan ukuran ketahanan material terhadap deformasi tekan. Deformasi yang terjadi dapat berupa kombinasi perilaku elastis dan plastis. Pad a permukaan dari dua komponen yang saling bersinggungan dan bergerak satu terhadap lainnya akan terjadi deformasi elastis maupun plastis[1J. Deformasi elastis kemungkinan
terjadi
pad a permukaan
yang keras, sedangkan deformasi plastis terjadi pad a permukaan yang lebih lunak. Efek deformasi
tergantung
pada
kekerasan
permukaan material.
Ada
beberapa
kekerasan material
cara
yang cukup dikenal dalam litbang di antaranya
gores, uji kekerasan
adalah
indentasi.
tergantung
pada kemampuan
satu
kekerasan dinamis
pantul dari
dinyatakan diserap
terhadap
Uji
Leitz Micro Hardness.
Perbedaan
dapat
bentuk
diketahui
ditekankan penguji
dari
pad a permukaan
kekerasan
ini
kekerasan
indentor material.
memakai
yang Alat
indentor
berbentuk piramid yang membuat jejakan pad a material dengan pembebanan penjejakan
berlangsung
menghasilkan
tertentu.
Masa
30 detik dan dapat
ketelitian
Panjang diagonal jejakan arah horisontal ditandai
antara
2-3
J.1m.
yang diukur pad a sebagai d-1 dan
panjang diagonal jejakan pada arah vertikal ditandai sebagai d-2, lalu dihitung d-rerata sebagai panjang diagonal jejakan. Nilai kekerasan material uji dicari pada tabel yang
gores material
dihitung berdasarkan rumus Vickers[2j sebagai
mencakup
lainnya.
Uji
berikut :
deformasi
material
yang
energi impak yang
logam pada saat benda
penekan jatuh. Uji kekerasan indentasi berupa penjejakan
lingkup pengujian hanya dibatasi pada jenis uji kekerasan indentasi menggunakan alat model
tersedia dengan memproyeksikan d-rerata serta bobot beban yang digunakan atau dapat
material
dalam jumlah
ruang
gores
kekerasan
permukaan
permukaan
uji kekerasan
pantul (dinamis) dan uji
kekerasan yang
pengukuran
yang dilakukan,
oleh sebuah indentor yang keras
HVN=
189xFx103 d2
(1)
HVN = nilai kekerasan vicker's F = beban tumbuk dalam Newton (N) d = panjang diagonal jejakan dalam /-lm
ditekankan ke permukaan logam yang diuji.
URANIA No.23-24rrhn VI/Juli -Oktober2000
51
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Behan Indentor Micro Hardness Tester Terhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material
Nilai
kekerasan
kekuatan
luluh
disebabkan
berkaitan
atau
selama
logam mengalami
tarik
logam.
indentasi
deformasi
luas jejak
Hal
(penjejakan) tertentu. Nilai sarna dengan
piramida
PersiaDan material stell standard:
ini
sehingga terjadi
regangan dengan persentase kekerasan Vickers didefinisikan beban dibagi
dengan
(indentor)
dalam kg/mm2 dan besarnya kurang lebih tiga kali besar tegangan luluh untuk logam-logam yang tidak mengalami pengerjaan pengerasan.
Material stell standard adalah suatu jenis baja dengan kekerasan 601 HVN sebagai standard uji kelaikan alat yang ditetapkan oleh pabrik pembuat Leitz Micro Hardness (nomor
MP.
A.
37056.189).
Material pelat AIMg2 maupun 304 dipotong dengan
memilih
diperoleh
antara
sejumlah
beban
di-
PersiaDan material Delat AIMa2 dan SS-304 :
operator Leitz Micro Hardness Tester biasanya di
Sebelum
indentasi, material standard berbentuk segitiga ini di-poles hingga mengkilap seperti cermin.
Dalam menguji kekerasan suatu material" satu
Tester
cuplikan
pelat SS-
alat Acuttom
berukuran
sehingga
1 cm x 1 cm.
indentasi (5p, 10p, 15p, 25p, 50p, 100p, 200p,
Cuplikan tersebut dicuci dengan alkohol dan
300p atau 500p). Tentu saja ada alasan yang
dikeringkan kemudian ditanam dalam resin (di-
perlu diungkap berkaitan dengan pemilihan satu dari sejumlah beban tersebut. Kesalahan
mounting). Selanjutnya dilakukan grinding menggunakan kertas ampelas ukuran kasar dan halus (grid 320 sampai grid 1200), lalu di-
pemilihan
beban
ketidakakurasian material
akan
dan selanjutnya
interpretasi Fenomena
berdampak
pad a
kekerasan
suatu
menimbulkan
salah
data
terhadap demikian
sifat material yang diuji. tentu saja sangat tidak
poles hingga mengkilap siap untuk diindentasi.
cermin
dan
Pelaksanaan Dengu)ian [4): 1.
diharapkan.
seperti
Power
supply
dihubungkan
ke
instrumen. Percobaan untuk
ini dilakukan
mengetahui
dan
dengan tujuan
mempelajari
teknik
2,
pemilihan beban ideal pad a indentor dari Leitz Micro Hardness Tester sehingga pelaksanaan uji kekerasan diharapkan
dapat menghasilkan
data
akurat dan
kekerasan
yang
melalui
tombol
(16).
menyala, instrumen (Iihat Gambar 1).
dapat
dipertanggungjawabkan.
Pembangkit beban dihidupkan melalui tombol (14) den intensitas cahaya diatur
3,
Lampu siap
hijau
(6)
dioperasikan
Level air (10 a) diperiksa apakah berada pad a posisi yang tepat. Jika belum tepat, posisinya diatur dengan memutar turun kaki-kaki instrumen.
TATA KERJA
Bahan Bahan
4. yang
digunakan
terdiri
5.
baka;- nuklir (pelat AIMg2 dan pelat 55-304) serta cuplikan
bahan
untuk
seperti
keperluan
Diamond
Satu be ban pemberat yang dikehendaki (10po 15p atau 25p, dst) ditempatkan.
dari Material
Steel Standard dan Material struktur elemen
Sam pel
paste
(Struers),
6.
Mikroskop
Mesin Pemotong logam tipe Acuttom
2
Mesin Grinder Polisher Kekerasan
diuji
Leitz Micro
difokuskan
melalui
pengatur
Area penjejakan pad a sam pel ditentukan memutar
spindel
mikrometer
(13). 8.
tipe
akan
kasar (23).
dengan
1
Uji
yang
ditempatkan pad a landasannya.
7.
Alat
Alat
(material)
preparasi
Grinding paper dan Polishing wool.
3
naik-
Pemfokusan
diulangi
melalui
pengatur
kasar (23).
Hardness Tester
52
URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness Tester TerhadapAkurasi Data Uji Kekerasan Material
9.
penjejak
atau diamond diarahkan
posisi penjejakan (7) kearah kiri.
10. Penjejak ujung
dengan memutar
diturunkan kabel
dilepaskan.
pad a
(8)
grip
dengan
menekan
secara
full
lalu
Penjejak akan turun menuju
objek (material uji) dengan indikasi lampu merah menyala. Setelah
15
berakhir
dengan
detik
berlalu,
indikasi
penjejakan
Gambar -2.
lampu kuning
Skala pengukuran diagonal jejakan, d = 87.5 ~m.
menyala.
14. Pandangan mata dipusatkan pad a garis intersection (sebagai contoh 80 Ilm, lihat
..-
Gambar
2) dan garis
vertikal
dengan
mengatur area sam pel terjejak memutar pengatur halus (4 & 5). 15.
Skala
pada
memutar
lensa
di-nolkan
skrup (3) sampai
dan
dengan
tepat garis
nolo 16.
Diagonal
jejakan
menggerakkan
diukur
dengan
skrup (3) mulai dari garis
nol sampai pad a batas akhir diagonal. 17.
Diameter jejakan akan terbaca, dalam hal ini, d-1 sebagai diameter jejakan arah horisontal, dan d-2 sebagai diameter jejakan arah vertikal. d-1 dan d-2 dijumlahkan lalu dibagi 2 sehingga diperoleh harga d-rerata. kekerasan
Untuk menghitung
(HVN)
secara
cepat,
nilai tabel
yang tersedia dapat digunakan. 18.
Setelah
proses
instrumen
uji kekerasan
dimatikan
berakhir,
dengan
menarik
tombol (14) dan kabel yang berhubungan Gambar -1.
Alat uji kekerasan tipe Leitz Microhardness Tester.
dengan sumber daya listrik dilepaskan.
19. Beban pemberat yang telah digunakan
12.
Penjejak knurled
dinaikkan
dengan
memutar
indikasi
lampu
kuning
padam,
lampu HASIL DAN PEMBAHASAN
hijau kembali menyala.
13. Lensa
objektif
mengukur menarik
diturunkan dan disimpan kedalam box.
(18) searah jarum jam dengan
(10)
diameter
diarahkan jejakan
grip (7) ke kanan.
untuk dengan
Keras-lunak
permukaan
material
logam
di setiap lokasi penjejakan akan berbeda-beda karena faktor kehalusan permukaan, porositas, jenis perlakuan, paduano
dan perbedaan
Diagonal
jejakan
(d)
unsur-unsur yang
lebih
HADIJAY A DAHLAN PengaruhVariasiBehanIndentorMicro HardnessTester TerhadapAkurasiData Uji KekerasanMaterial panjang pad a suatu material uji memberikan
nilai kekerasan
pengertian
material
bahwa
nilai
kekerasan
material
rendah, sebaliknya diagonal jejakan yang lebih pendek memberikan pengertian bahwa nilai kekerasan material tinggi. Makin besar beban,
yang tercantum
standard.
kekerasan
Kalau
pada Tabel-1
pada
data
diperhatikan,
terdapat nilai kekerasan 606 HVN yang berarti
label
hasil
uji
test-4
tertinggi mencapai sedikit diatas nilai
diagonal indentasi (d) makin besar pula. Oi sisi lain makin besar diagonal indentasi, nilai
standard.
kekerasan
Hal ini tentu saja
secara keseluruhan
material
500p yang paling mendekati nilai rata-rata label material standard adalah 589.6 HVN
makin rendah.
terkait dengan
ketahanan
terhadap
deformasi yang dilakukan indentor. Hasil pengujian seperti terlampir pada Tabel 1, 2 dan 3. Tabel 1 menyajikan data diagonal indentasi (panjang jejakan) dan nilai kekerasan standar material Steel. Tabel-2 menyajikan data diagonal indentasi dan nilai kekerasan material AIMg2. Tabel-3 menyajikan data diagonal material tersebut
indentasi
dan nilai kekerasan
SS-304. Masing-masing material diindentasi sebanyak 5 (lima) kali.
Grafik nilai kekerasan
kekerasan yang tercantum pad a label material Nilai kekerasan
(pembebanan
dengan
akurasi
indikasi
Sehingga
dapat
nilai kekerasan
sangat
deKat dengan
penyimpangan
yang
dapat
menyesatkan. Berdasarkan instrumentasi
terhadap tiga jenis material seperti yang telah digambarkan dalam bentuk grafik memperlihatkan adanya kecenderungan bahwa pada
yang
adanya
pada
keseluruhan
1 OOp).
10p-
karakteristik instrumentasi tersebut, sedangkan penggunaan beban lainnya memberikan
dapat dilihat pada gambar 3, 4, dan 5. secara
mulai pembebanan
tersebut mampu menghasilkan
rata-rata versus beban
pengujian
standard
dipahami bahwa beban 100p merupakan beban ideal, karena indentasi dengan beban
indentasi dari ketiga jenis material uji tersebut
Data
material
material
diketahui.
pengujian
standard.
yang
maka
Hardness
Dalam
menguji
dilakukan
karakteristik
Tester
dapat
kekerasan
suatu
material, beban indentor yang dianggap ideal adalah satu beban yang mampu menghasilkan nilai kekerasan lebih tinggi dari nilai kekerasan yang
dihasilkan
dari
Melalui
grafik
penggunaan
beban
pembebanan 10p sampai 100p, nilai kekerasan material mengalami kenaikan cukup
lainnya.
drastis
Gambar 3, 4 dan 5 dapat dilihat bahwa puncak
akan tetapi pad a pengujian
material
SS-304 puncak nilai kekerasan hanya sampai 225.2 HVN-beban SOp, sedangkan puncak nilai kekerasan material Steel Standard 589.6 HVN-beban beban
100p
300p.
dan AIMg2
Perbedaan
43.68
nilai
HVN-
kekerasan
material ternyata dipengaruhi oleh karakteristik
tertuang
pad a
kekerasan mencapai 589.6 HVN untuk Steel Standard dengan besaran beban ideal 100p, 43.68 HVN untuk AIMg2 dengan besaran beban ideal 300p dan 225.2 HVN untuk SS304 dengan besaran beban ideal 50p. Beban ideal yang terpilih ini disebut sebagai ideal
material uji dan karakteristik alat uji.
yang
karena
dapat
beban
menghasilkan
nilai
kekerasan dengan akurasi yang baik. Material
steel
standard
adalah
suatu
jenis baja dengan label kekerasan 601 HVN sebagai standard uji kelaikan alat yang ditetapkan
oleh pabrik
Hardness
Tester dengan nomor MP. A.
37056.189. adalah
pembuat Leitz Micro
Kegunaan untuk
instrumentasi
material
mengetahui
standard karakteristik
tersebut atau sebagai material
kalibrasi[S]. Pada pengujian
material standard
diperoleh tingkat kekerasan rata-rata mencapai 589.6 HVN, sedikit lebih rendah dari
54
KESIMPULAN Dalam menguji kekerasan suatu material beban indentor yang dianggap
ideal adalah
satu beban yang mampu menghasilkan kekerasan yang
lebih tinggi
dihasilkan
lainnya.
seyogyanya kekerasan preventif
dari
Percobaan dilakukan material agar
tidak
dari
penggunaan
pemilihan setiap baru
nilai
nilai kekerasan beban
beban akan
sebagai
mengalami
ideal
menguji tindakan
kesalahan
URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober
2000
3.
HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness Tester TerhadapAkurasi Data Uji Kekerasan Material
dalam pengumpulan data uji. Akurasi data juga sangat dipengaruhi oleh kemampuan mata dalam membaca diagonal indentasi terutama dalam
hal
belakang
menetapkan
koma.
Oi
pengamatan dan indentasi disarankan
angka-angka
sam ping
itu,
di
selama
pengukuran diagonal '. lampu ruang lab yang
berada tepat diatas micro hardness sebaiknya dipadamkan karena pancaran cahaya lampu akan membias pad a bagian eye-piece instrumen sehingga mengganggu
kecermatan
mata dalam melakukan pengukuran. Selain itu, penempatan beban harus mantap, agar ketika indentor turun menuju objek tidak labil dan jejakan yang diperoleh lebih terformat dengan baik (sempurna). Perlu diketahui pula bahwa kerja indentor dapat terganggu oleh getarangetaran pad a meja instrumen.
Gambar 3
DAFTAR PUSTAKA E.J., BRADBURY "Dasar Metalurgi Untuk Rekayasawan",
PT. Gramedia
Pustaka
Utama, Jakarta, 1991, halaman 94.
2
ANONIM, ness
"Leitz Miniload 2 Micro Hard-
Tester
for
Scratch Hardness",
Vickers-Knoop
and
Ernst Leitz Wetzlar
Canada Ltd, Midland Ontario, 1979, p.11.
.
R.E.,SMALLMAN, "Metalurgi Fisik Modern", PT. Gramedia Pustaka Utama, Gambar 4
Jakarta, 1991, halo 85. 4,
HADIJA YA,
"Petunjuk
Operasi
Leitz
Hardness Tester", Bidang Bahan Struktur
dan Pendukung PEBN-BATAN, 1992, dokumen No. EBN.2/002/92, halo 3. 5.
HOWARD E. BOYER, Hardness Testing, ASM
International,
Metal
Park,
OH
44037, USA, 1987, page 73.
Penulis adalah Pejabat Fungsional Litkayasa dan Stat Bldang Teknologi Bahan Bakar Reaktor Riset, P2TBDU, BATAN
Gambar 5
Kembali ke Jurnal
