ISSN 0852-4777 UJI KEKERASAN

PENGARUH V ARIASI BEBAN INDENTOR MICRO HARDNESSTESTER 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 tersebuthanya 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 yang dilakukan, ruang

lingkup pengujian hanya dibatasi pada jenis uji

kekerasan indentasi menggunakan alat model

Leitz Micro Hardness. Perbedaan kekerasan

dapat diketahui dari bentuk indentor yang

ditekankan pad a permukaan material. Alat

penguji kekerasan ini memakai indentor

berbentuk piramid yang membuat jejakan pad a

material dengan pembebanan tertentu. Masa

penjejakan berlangsung 30 detik dan dapat

menghasilkan ketelitian antara 2-3 J.1m.

Panjang diagonal jejakan yang diukur pad aarah horisontal ditandai 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

tersedia dengan memproyeksikan d-rerata

serta bobot beban yang digunakan atau dapat

dihitung berdasarkan rumus Vickers[2j sebagai

berikut :

Kekerasan merupakan ukuran ketahananmaterial 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 cara pengukurankekerasan yang cukup dikenal dalam litbang

material di antaranya adalah uji kekerasan

gores, uji kekerasan pantul (dinamis) dan uji

kekerasan indentasi. Uji kekerasan gores

tergantung pada kemampuan gores material

yang satu terhadap material lainnya. Uji

kekerasan pantul mencakup deformasi

dinamis dari permukaan material yang

dinyatakan dalam jumlah energi impak yang

diserap permukaan logam pada saat benda

penekan jatuh. Uji kekerasan indentasi berupa

penjejakan oleh sebuah indentor yang keras

ditekankan ke permukaan logam yang diuji.

189xFx103

d2HVN= (1)

HVN = nilai kekerasan vicker'sF = beban tumbuk dalam Newton (N)d = panjang diagonal jejakan dalam /-lm

URANIA No.23-24rrhn VI/Juli -Oktober2000 51

HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Behan Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material

Nilai kekerasan berkaitan dengan

kekuatan luluh atau tarik logam. Hal ini

disebabkan selama indentasi (penjejakan)

logam mengalami deformasi sehingga terjadi

regangan dengan persentase tertentu. Nilaikekerasan Vickers didefinisikan sarna dengan

beban dibagi luas jejak piramida (indentor)

dalam kg/mm2 dan besarnya kurang lebih tiga

kali besar tegangan luluh untuk logam-logam

yang tidak mengalami pengerjaan pengerasan.

Dalam menguji kekerasan suatu material"

operator Leitz Micro Hardness Tester biasanya

memilih satu di antara sejumlah beban

indentasi (5p, 10p, 15p, 25p, 50p, 100p, 200p,

300p atau 500p). Tentu saja ada alasan yang

perlu diungkap berkaitan dengan pemilihan

satu dari sejumlah beban tersebut. Kesalahan

pemilihan beban akan berdampak pad a

ketidakakurasian data kekerasan suatu

material dan selanjutnya menimbulkan salah

interpretasi terhadap sifat material yang diuji.

Fenomena demikian tentu saja sangat tidak

diharapkan.

PersiaDan material stell standard:

Material stell standard adalah suatu jenis

baja dengan kekerasan 601 HVN sebagai

standard uji kelaikan alat yang ditetapkan oleh

pabrik pembuat Leitz Micro Hardness Tester

(nomor MP. A. 37056.189). Sebelum di-

indentasi, material standard berbentuk segitiga

ini di-poles hingga mengkilap seperti cermin.

PersiaDan material Delat AIMa2 dan SS-304 :

Material pelat AIMg2 maupun pelat SS-

304 dipotong dengan alat Acuttom sehingga

diperoleh cuplikan berukuran 1 cm x 1 cm.

Cuplikan tersebut dicuci dengan alkohol dan

dikeringkan kemudian ditanam dalam resin (di-

mounting). Selanjutnya dilakukan grinding

menggunakan kertas ampelas ukuran kasar

dan halus (grid 320 sampai grid 1200), lalu di-

poles hingga mengkilap seperti cermin dansiap untuk diindentasi.

Pelaksanaan Dengu)ian [4) :

1. Power supply dihubungkan ke

instrumen.Percobaan ini dilakukan dengan tujuan

untuk mengetahui dan mempelajari teknik

pemilihan beban ideal pad a indentor dari Leitz

Micro Hardness Tester sehingga pelaksanaan

uji kekerasan diharapkan dapat menghasilkan

data kekerasan yang akurat dan dapat

dipertanggungjawabkan.

2,

3,

Pembangkit beban dihidupkan melalui

tombol (14) den intensitas cahaya diatur

melalui tombol (16). Lampu hijau (6)

menyala, instrumen siap dioperasikan

(Iihat Gambar 1).

Level air (10 a) diperiksa apakah berada

pad a posisi yang tepat. Jika belum tepat,

posisinya diatur dengan memutar naik-

turun kaki-kaki instrumen.TATA KERJA

Bahan 4.Bahan yang digunakan terdiri dari Material

Steel Standard dan Material struktur elemen

baka;- nuklir (pelat AIMg2 dan pelat 55-304)

serta bahan untuk keperluan preparasi

cuplikan seperti Diamond paste (Struers),

Grinding paper dan Polishing wool.

5.

Satu be ban pemberat yang dikehendaki

(10po 15p atau 25p, dst) ditempatkan.

Sam pel (material) yang akan diuji

ditempatkan pad a landasannya.

6. Mikroskop difokuskan melalui pengatur

kasar (23).

7. Area penjejakan pad a sam pel ditentukan

dengan memutar spindel mikrometer

(13).

Alat

1 Mesin Pemotong logam tipe Acuttom

Mesin Grinder Polisher2 8. Pemfokusan diulangi melalui pengatur

kasar (23).3 Alat Uji Kekerasan

Hardness Testertipe Leitz Micro

52 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000

HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material

9. penjejak atau diamond diarahkan pad a

posisi penjejakan dengan memutar grip

(7) kearah kiri.

10. Penjejak diturunkan dengan menekan

ujung kabel (8) secara full lalu

dilepaskan. Penjejak akan turun menuju

objek (material uji) dengan indikasi lampumerah menyala.

Setelah 15 detik berlalu, penjejakan

berakhir dengan indikasi lampu kuning

menyala.

Gambar -2. Skala pengukuran diagonaljejakan, d = 87.5 ~m.

14. Pandangan mata dipusatkan pad a garis

intersection (sebagai contoh 80 Ilm, lihat..-Gambar 2) dan garis vertikal dengan

mengatur area sam pel terjejak dan

memutar pengatur halus (4 & 5).

15. Skala pada lensa di-nolkan dengan

memutar skrup (3) sampai tepat garis

nolo

16. Diagonal jejakan diukur dengan

menggerakkan 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 dijum-

lahkan lalu dibagi 2 sehingga diperoleh

harga d-rerata. Untuk menghitung nilai

kekerasan (HVN) secara cepat, tabel

yang tersedia dapat digunakan.

18. Setelah proses uji kekerasan berakhir,

instrumen dimatikan dengan menarik

tombol (14) dan kabel yang berhubungan

dengan sumber daya listrik dilepaskan.Gambar -1. Alat uji kekerasan tipe LeitzMicrohardness Tester.

19. Beban pemberat yang telah digunakan

diturunkan dan disimpan kedalam box.12.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Keras-lunak permukaan material logam

di setiap lokasi penjejakan akan berbeda-beda

karena faktor kehalusan permukaan, porositas,

jenis perlakuan, dan perbedaan unsur-unsur

paduano Diagonal jejakan (d) yang lebih

Penjejak dinaikkan dengan memutar

knurled (18) searah jarum jam dengan

indikasi lampu kuning padam, lampu

hijau kembali menyala.

Lensa objektif (10) diarahkan untuk

mengukur diameter jejakan dengan

menarik grip (7) ke kanan.

13.

HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Behan Indentor Micro Hardness TesterTerhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material

panjang pad a suatu material uji memberikan

pengertian bahwa nilai kekerasan material

rendah, sebaliknya diagonal jejakan yang lebih

pendek memberikan pengertian bahwa nilai

kekerasan material tinggi. Makin besar beban,

diagonal indentasi (d) makin besar pula. Oi sisi

lain makin besar diagonal indentasi, nilai

kekerasan makin rendah. Hal ini tentu saja

terkait dengan ketahanan material terhadap

deformasi yang dilakukan indentor.

nilai kekerasan yang tercantum pada label

material standard. Kalau data hasil uji

kekerasan pada Tabel-1 diperhatikan, test-4

terdapat nilai kekerasan tertinggi mencapai

606 HVN yang berarti sedikit diatas nilai

kekerasan yang tercantum pad a label material

standard. Nilai kekerasan material standard

secara keseluruhan mulai pembebanan 10p-

500p yang paling mendekati nilai rata-ratalabel material standard adalah 589.6 HVN

(pembebanan 1 OOp). Sehingga dapat

dipahami bahwa beban 100p merupakan

beban ideal, karena indentasi dengan beban

tersebut mampu menghasilkan nilai kekerasan

dengan akurasi yang sangat deKat dengan

karakteristik instrumentasi tersebut, sedang-

kan penggunaan beban lainnya memberikan

indikasi adanya penyimpangan yang dapat

menyesatkan.

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 indentasi dan nilai kekerasan

material SS-304. Masing-masing material

tersebut diindentasi sebanyak 5 (lima) kali.

Grafik nilai kekerasan rata-rata versus beban

indentasi dari ketiga jenis material uji tersebut

dapat dilihat pada gambar 3, 4, dan 5.

Berdasarkan pengujian yang dilakukan

pada material standard. maka karakteristik

instrumentasi Hardness Tester dapat

diketahui. Dalam menguji kekerasan suatu

material, beban indentor yang dianggap ideal

adalah satu beban yang mampu menghasilkan

nilai kekerasan lebih tinggi dari nilai kekerasan

yang dihasilkan dari penggunaan beban

lainnya. Melalui grafik yang tertuang pad a

Gambar 3, 4 dan 5 dapat dilihat bahwa puncak

kekerasan mencapai 589.6 HVN untuk SteelStandard dengan besaran beban ideal 100p,

43.68 HVN untuk AIMg2 dengan besaran

beban ideal 300p dan 225.2 HVN untuk SS-

304 dengan besaran beban ideal 50p. Beban

ideal yang terpilih ini disebut sebagai beban

ideal karena dapat menghasilkan nilai

kekerasan dengan akurasi yang baik.

Data pengujian secara keseluruhan

terhadap tiga jenis material seperti yang telah

digambarkan dalam bentuk grafik memperli-

hatkan adanya kecenderungan bahwa pada

pembebanan 10p sampai 100p, nilaikekerasan material mengalami kenaikan cukup

drastis 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 100p dan AIMg2 43.68 HVN-

beban 300p. Perbedaan nilai kekerasan

material ternyata dipengaruhi oleh karakteristik

material uji dan karakteristik alat uji.

Material steel standard adalah suatu

jenis baja dengan label kekerasan 601 HVN

sebagai standard uji kelaikan alat yang

ditetapkan oleh pabrik pembuat Leitz Micro

Hardness Tester dengan nomor MP. A.37056.189. Kegunaan material standard

adalah untuk mengetahui karakteristik

instrumentasi tersebut atau sebagai material

kalibrasi[S]. Pada pengujian material standard

diperoleh tingkat kekerasan rata-rata

mencapai 589.6 HVN, sedikit lebih rendah dari

KESIMPULAN

Dalam menguji kekerasan suatu material

beban indentor yang dianggap ideal adalah

satu beban yang mampu menghasilkan nilai

kekerasan lebih tinggi dari nilai kekerasan

yang dihasilkan dari penggunaan beban

lainnya. Percobaan pemilihan beban ideal

seyogyanya dilakukan setiap akan menguji

kekerasan material baru sebagai tindakan

preventif agar tidak mengalami kesalahan

54 URANIA No.23-24/Thn VI/Juli-Oktober 2000

HADIJA Y A DAHLAN Pengaruh Variasi Beban Indentor Micro Hardness Tester

Terhadap Akurasi Data Uji Kekerasan Material

dalam pengumpulan data uji. Akurasi data juga

sangat dipengaruhi oleh kemampuan matadalam membaca diagonal indentasi terutama

dalam hal menetapkan angka-angka di

belakang koma. Oi sam ping itu, selama

pengamatan dan pengukuran diagonal'.

indentasi disarankan lampu ruang lab yang

berada tepat diatas micro hardness sebaiknya

dipadamkan karena pancaran cahaya lampuakan 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 denganbaik (sempurna). Perlu diketahui pula bahwa

kerja indentor dapat terganggu oleh getaran-

getaran pad a meja instrumen.

Gambar 3

DAFTAR PUSTAKA

E.J., BRADBURY "Dasar Metalurgi Untuk

Rekayasawan", PT. Gramedia Pustaka

Utama, Jakarta, 1991, halaman 94.

2

3.

Gambar 4

4,

ANONIM, "Leitz Miniload 2 Micro Hard-

ness Tester for Vickers-Knoop and

Scratch Hardness", Ernst Leitz Wetzlar

Canada Ltd, Midland Ontario, 1979, p.11.

R.E.,SMALLMAN, "Metalurgi Fisik.Modern", PT. Gramedia Pustaka Utama,

Jakarta, 1991, halo 85.

HADIJA Y A, "Petunjuk Operasi Leitz

Hardness Tester", Bidang Bahan Struktur

dan Pendukung PEBN-BATAN, 1992,dokumen No. EBN.2/002/92, halo 3.

HOWARD E. BOYER, Hardness Testing,

ASM International, Metal Park, OH

44037, USA, 1987, page 73.

5.

Penulis adalah

Pejabat Fungsional Litkayasa dan

Stat Bldang Teknologi Bahan Bakar

Reaktor Riset, P2TBDU, BAT AN

Gambar 5