BAB II PENGUJIAN KEKERASAN 2.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui angka kekerasan suatu bahan 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan bahan 3. Mengetahui salah satu cara pengukuran kekerasan 4. Mengetahui perubahan struktur pada setiap perlakuan 2.2 Definisi Kekerasan Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan beban berupa, goresan, pantulan maupun penekanan atau identasi. Kekerasan menurut ilmu metalurgi adalah kemampuan suatu material untuk tahan terhadap deformasi plastis. Semakin keras suatu material maka material tersebut akan semakin sulit untuk terdeformasi akibat dari beban penekan. Deformasi plastis sendiri adalah kegagalan suatu material dalam menahan beban atau gaya yang di berikan dan bahan mengalami perubahan bentuk secara permanen. 2.3 Pelaksanaan Pengujian 2.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan Spesifikasi Alat yang Digunakan a) Uji Kekerasan 1. Rockwell Type Hardness Tester Merk : CV 600A
40
Embed
BAB II PENGUJIAN KEKERASAN Sadatfahri Kel 2 Rev (Autosaved) (1)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB II
PENGUJIAN KEKERASAN
2.1 Tujuan Pengujian
1. Mengetahui angka kekerasan suatu bahan
2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan bahan
3. Mengetahui salah satu cara pengukuran kekerasan
4. Mengetahui perubahan struktur pada setiap perlakuan
2.2 Definisi Kekerasan
Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan beban berupa,
goresan, pantulan maupun penekanan atau identasi. Kekerasan menurut ilmu
metalurgi adalah kemampuan suatu material untuk tahan terhadap deformasi plastis.
Semakin keras suatu material maka material tersebut akan semakin sulit untuk
terdeformasi akibat dari beban penekan. Deformasi plastis sendiri adalah kegagalan
suatu material dalam menahan beban atau gaya yang di berikan dan bahan
mengalami perubahan bentuk secara permanen.
2.3 Pelaksanaan Pengujian
2.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan
Spesifikasi Alat yang Digunakan
a) Uji Kekerasan
1. Rockwell Type Hardness Tester
Merk : CV 600A
Indentor bola Rockwell : 1/16”
Indentor intan : 120°
Buatan : Jerman
Skala pembebanan : HRA = 588 N
HRB = 980 N
HRC = 1471 N
Rockwell Type Hardness Tester
Spesifikasi alat :
- Merk : CV 600A
- Indentor Bola Rockwell : 1/16”
- Indenton Intan : 120O
- Buatan : Jerman
- Skala pembebanan : HRA = 588 N
HRB = 980 N
HRC = 1471 N
Gambar 2.1 Rockwell Type Hardness TesterSumber :Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin Universitas
Brawijaya
2. Centrifugal Sand Paper Machine
Merk : Saphir
Buatan : Jerman
Diameter : 15 cm
Putaran : 50-600 rpm
Gambar 2.2 Centrifugal Sand Paper MachineSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas
Brawijaya
b) Uji Mikrostruktur
1. Mikroskop Logam
Merk : Nikon
Buatan : Jepang
Pembesaran : 450 kali
Gambar 2.3 Mikroskop LogamSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin Universitas Brawijaya
2. Kamera
Digunakan untuk mengambil gambar.
Gambar 2.4 KameraSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin Universitas Brawijaya
3. Etsa
Digunakan untuk memperjelas struktur mikro spesimen. Etsa berupa
cairan kimia yang akan bereaksi dengan atom tertentu pada logam, terutama
atom-atom yang tidak stabil misalnya atom pada pengujian ini adalah nital,
yang merupakan campuran 1-5 ml white nitride acid dalam 100 ml
ethyl/methyl alcohol 95-100%. Nital akan menggelapkan pearlite,
menampakkan batas butir ferrite dan membedakan ferrite dan martensite.
Gambar 2.5 EtsaSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas
Brawijaya
4. Kertas Gosok
Digunakan untuk meratakan permukaan spesimen.
Gambar 2.6 Kertas GosokSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas
Brawijaya
5. Metal Polish
Digunakan untuk menghaluskan dan mengkilapkan permukaan
spesimen.
Gambar 2.7 Metal PolishSumbar : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
6. Kain flanel
Digunakan untuk menghaluskan dan membersihkan spesimen dari
metal polish yang tersisa.
Gambar 2.8 Kain flanelSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas
Brawijaya
7. Jangka Sorong
Digunakan untuk mengukur dimensi specimen
Gambar 2.9 Jangka SorongSumber : Laboratorium Pengujian Bahan Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas
Brawijaya
8. Penggaris
Digunakan untuk mengukur dimensi spesimen
Gambar 2.10 PenggarisSumber : Dokumentasi Pribadi
9. Bolpoint
Digunakan untuk mencatat data hasil percobaan
Gambar 2.11 BolpointSumber : Dokumentasi Pribadi
Komposisi Kimia Spesimen
- Spesimen : Baja ASSAB 760
- Komposisi Kimia : C = 0,5 %
Mn = 0,5 %
Si = 0,25 %
Pergeseran Titik Eutectoid
Tabel 2.1 Pergeseran Titik Eutectoid
Sumber : Dokumentasi pribadi
Perhitungan Pergeseran Titik Eutectoid
- Temperatur Eutectoid
T c=∑c=A
U
(TCx %C )
∑i=0
n
%C
No Logam Komposisi Suhu Eutectoid %C
1 Mn 0,5% 725 0,74
2 Si 0,25% 730 0,72
¿(725 x 0,74 )+(730 x0,72)
(0,74+0,72)
= 727,47 oC
- Kadar Karbon Eutectoid
%C=∑c=A
U
(TCx %C)
∑i=0
n
TC
¿(725 x 0,74 )+(730 x0,72)
(725+730)
= 0,729 %
Keterangan : Fe-Fe3C
Pergeseran titik Eutectoid
Gambar 2.12 Pegeseran Titik EutectoidSumber : Dokumentasi Pribadi
Bentuk dan Dimensi Spesimen
Skala : 1:1
Satuan : Millimeter
Gambar 2.13 Bentuk dan Dimensi Spesimen
Sumber : Dokumentasi Pribadi
2.3.2Prosedur Pengujian
a. Uji Kekerasan
1. Dilakukan proses Heat Treatment
2. Siapkan permukaan benda kerja :
a. Ratakan kedua permukaan benda kerja menggunakan kikir
dan amplas kasar, sehingga kedua bidang permukaan
tersebut sejajar.
b. Haluskan permukaan benda kerja menggunakan centrifugal
sand paper machine sampai betul-betul rata, dan halus dan
siap diuji.
3. Siapkan perangkat uji kekerasan Rockwell C pada Universal
Hardness Tester :
A. Memasang bandul beban (1471 N)
B. Memasang indentor intan
C. Memasang benda kerja pada landasan
D. Atur tuas pada posisi Unloading
4. Putar turn wheel hingga benda kerja menyentuh pada indentor
sampai jarum besar pada skala C dan jarum kecil menjunjuk
pada titik berwarna merah. Jika terasa berat, jangan
dipaksakan tetapi harus diputar balik kemudian cek tuas
pembebanan dan diulangi.
5. Dorong tuas pembebanan ke arah loading secara perlahan-
lahan. Tunggu hingga jarum besar pada skala berhenti dengan
sendirinya.
6. Tunggu selama 10 detik dari saat berhentinya jarum,
kemudian gerakkan tuas ke unloading secara perlahan-lahan
sampai maksimal. Dengan naiknya tuas, jarum ikut berputar
searah putaran jarum jam sampai akhirnya berhenti.
7. Baca harga kekerasan HRC pada saat jarum telah berhenti.
Bacalah pada skala C yang berwarna hitam.
b. Uji Mikrostruktur
1. Permukaan spesimen yang akan difoto diratakan dan
dihaluskan dengan centrifugal sand paper machine.
2. Permukaan spesimen dihaluskan dengan metal polish dan
digosok dengan kain flanel sampai benar-benar mengkilap dan
halus.
3. Permukaan spesimen yang sudah mengkilap dibersihkan
dengan alkohol, kemudian ditetesi cairan etsa.
4. Spesimen diletakkan pada mikroskop logam, kemudian fokus
diatur sampai didapatkan gambar yang jelas dengan
perbesaran 450 kali.
5. Dilakukan pemotretan dengan kamera, kemudian hasilnya
dicucu dan dicetak.
2.4 Hipotesa
A. Uji Kekerasan
1. Heat Treatment dapat menyebabkan perubahan tingkat
kekerasan suatu material. Dalam pengujian kali ini perlakuan
yang diberikan pada material adalah hardening, tempering,
tanpa perlakuan, normalizing, dan annealing. Dari proses
tersebut dapat dijelaskan mulai tingkat kekerasan paling
tinggi ke rendah. Seperti penjelasan di bawah ini :
a) Hardening
Dapat diketahui bahwa perlakuan panas yang
diberikan pada suhu maksimum (austenite) dengan
maksimum dapat meningkatkan kekerasan, namun
memiliki tegangan dalam yang tinggi, distorsi yang tinggi
dan sifat yang rapuh.
b) Tempering
Dapat meningkatkan kekerasan yang hampir
mendekati hardening, namun tegangan dalamnya
berkurang. Oleh sebab itu material yang mendapat proses
martempering tidak akan mudah patah.
c) Tanpa Perlakuan
Spesimen tidak mengalami proses perlakuan panas
apapun.
d) Normalizing
Dapat menghaluskan butiran yang mengalami
pemanasan berlebih (overheated) dan menghilangkan
tegangan dalam yang memberikan sifat rapuh.
e) Annealing
Dapat meningkatkan keuletan material, tetapi
kekerasan material menurun
2. Proses pendinginan menggunakan viskositas media pendingin
yang rendah akan memiliki tingkat kekerasan lebih tinggi
dibandingkan proses pendinginan menggunakan viskositas
media pendingin yang tinggi.
3. Suhu pemanasan yang semakin tinggi membuat material
lebih keras, karena semakin tinggi butiran atom yang
terbentuk daripada temperature atau suhu yang tidak
mencapai suhu austenite.
B. Uji Mikrostruktur
Dengan perlakuan panas yang diberikan pada suhu
maksimum (austenite) dengan holding yang relatif lama akan
menigkatkan kekerasan secara maksimum. Hal ini disebut
dengan banyaknya kandungan pearlite dan ferrite.Pada ciri fisik
didapatkan presentase pearlite lebih banyak dari ferrite.
2.5 Pengolahan Data
Data dan hasil perhitungannya disusun dalam bentuk tabel, masing-masing
untuk spesimen yang tanpa perlakuan panas dan dengan perlakuan panas.Selain data
tersebut, diambil pula hasil pengujian berupa kekerasan rata-rata untuk perlakuan
panas yang berbeda.Dari data-data tersebut dilakukan dua macam pengolahan data.
2.5.1 Analisa Mikrostruktur
a) Mikrostruktur Tanpa Perlakuan Panas
Gambar 2.14 Foto Mikrostruktur Tanpa Perlakuan
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
Pada foto mikrostruktur tanpa perlakuan panas dapat dilihat bahwa
terdapat persebaran struktur hitam dan putih yang tidak merata, Hal ini terjadi
dibeberapa titik konsentrasi hitam mupun putih yang mengelompok.
b) Mikrostruktur Dengan Perlakuan Panas
Gambar 2.14 Foto Mikrostruktur Perlakuan Hardening Air 800℃
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
Dari hasil foto mikrostruktur terlihat bahwa kandungan ferrite (putih)
lebih banyak di bandingkan pearlite (hitam) dimana berarti baja tersebut
termasuk baja karbon rendah. Pada perlakuan Hardening Air 800℃holding 20
menit, struktur yang terbentuk memiliki ukuran butir yang lebih seragam.
2.5.2 Data Kelompok
Dilakukan perbandingan nilai kekerasan sebelum dengan sesudah pemberian
perlakuan panas untuk menentukan ada tidaknya perubahan nilai kekerasan.Untuk itu
perlu digunakan pengujian dengan metode uji standart t.
a) Data Spesimen Tanpa Perlakuan Panas
Tabel 2.2 Data spesimen tanpa perlakuan panas
Tanpa Perlakuan
No. X [X-X ] [X-X ]2
1 19 -0,1 0,01
2 19,5 0,4 0,16
3 20 0,9 0,81
4 20 0,9 0,81
5 19 -0,1 0,01
6 19,5 0,4 0,16
7 18 -1,1 1,21
8 19 -0,1 0,01
9 19 -0,1 0,01
10 18 -1,1 1,21
Total 191 0 4,4
Kekerasan rata-rata
X=Σ xn
=19110
=19,1
Standart Deviasi
δ=√ Σ [x−x ]2
n−1=√ 4,4
9=0.69
Standar Deviasi Rata-Rata
δ= δ
√n=0,69
√10=0,22
db = n-1 = 10 – 1 = 9
dengan α = 5% maka nilai t Tabel → t (α/2 ; db) = t (0,025 ; 9) = ±2,26 interval
penduga kekerasan specimen tanpa perlakuan panas
x−{t (∝2 ; db)δ }<μ<x+{t (∝2 ;db)δ}19,1− {2,26 x 0,22 }<μ<19,1+ {2,26 x 0,22 }
18,6 < µ < 19,6
18,6 19,6 19,1
Grafik 2.1 Uji T pada Spesimen Tanpa Perlakuan
Jadi kekerasan spesimen rata-rata tanpa perlakuan panas berkisar antara 18,6
HRC sampai 19,6 HRC dengan tingkat keyakinan 95 %
b) Data Spesimen dengan Perlakuan Panas
Tabel 2.3 Data spesimen dengan perlakuan panas Hardening Air 800 oC
Tanpa Perlakuan
No. X [X-X ] [X-X ]2
1 58 -1,3 1,69
2 56 -3,3 10,89
3 60 0,7 0,49
4 59 -0,3 0,09
5 62 2,7 7,29
6 70 10,7 114,49
7 59 -0,3 0,09
8 61,5 2,2 4,84
9 54,5 -4,8 23,04
10 73 13,7 187,69
Total 593 2,26 35,06
Kekerasan rata-rata
X=Σ xn
=59310
=59,3
Standart Deviasi
δ=√ Σ [x−x ]2
n−1=√ 35,06
9=3,89
Standar Deviasi Rata-Rata
δ= δ
√n=3,89
√10=1,23
db = n-1 = 10 – 1 = 9
dengan α = 5% maka nilai t Tabel → t (α/2 ; db) = t (0,025 ; 9) = ±2,26 interval