hardness

1. Pengujian Sifat Mekanik
(2)

2. Uji Kekerasan (1)
• Kekerasan : Ketahanan terhadap deformasi plastis
• Uji kekerasan:
- mudah dan relatif murah,
- tidak merusak
- sifat material lain (mis: kekuatan tarik) dapat diestimasi
dari data kekerasan

3. Uji Kekerasan (2)
• Material mempunyai kekerasan tinggi :
- logam kuat biasanya keras
- mempunyai ketahanan yang tinggi
terhadap deformasi plastis
- mempunyai ketahanan terhadap aus
yang baik

4. Jenis Uji Kekerasan (1)
1. Uji kekerasan goresan
2. Uji kekerasan penekanan (indentation)
- Brinnel, Rockwell, Vickers, Knoop
3. Uji kekerasan pantulan atau dinamis

5. Jenis Uji Kekerasan (2)

6. Uji Kekerasan Goresan (1)
• Kekerasan didasarkan pada kemampuan
mineral untuk tergores dan tidak tergores oleh
mineral standar
• Skala: Mohs (1-10)

7. Uji Kekerasan Goresan (2)
• Diamond adalah mineral paling keras
diberi skala 10
• Talc adalah mineral paling lunak diberi
skala 1
• Kekerasan material terletak diantara dua
skala
- Contoh: baja tergores oleh orthoclase
dan tidak tergores oleh apatite. Kekerasan
baja terletak antara 5 dan 6 pada skala

8. Uji Kekerasan Brinell
• Prinsip : menekan indenter pada permukaan
benda yang diuji kekerasannya
• Penekan (indenter) berbentuk bola baja yang
dikeraskan/tungsten carbide (dia=10 mm)
• Gaya untuk menekan 500-3000 kg
• Waktu penekanan ~ 10 - 30 detik
• Diameter bekas penekanan diukur
(dengan mikroskop)
• Harga kekerasan Brinell (BHN atau HB) :
 
2
2
2
2
2
2
.
penekanan
bekas
luas
tekan
gaya
d
D
D
D
P
d
D
D
D
P
BHN










9. Uji Kekerasan Vickers
• Indenter: intan berbentuk piramid dengan sudut
yang berlawanan sebesar 136o
• Beban: 1-1000 gram
• Merupakan microhardness testing (beban dan
ukuran indenter kecil)
• Untuk benda berukuran kecil

10. Uji Kekerasan Rockwell (1)
• Indenter dari bola baja yang dikeraskan atau
intan ditekan pada permukaan benda uji dengan
cara memberikan beban minor dan major
• Yang diukur adalah dalamnya bekas penekanan

11. Uji Kekerasan Rockwell (2)
• Berdasarkan beban minor dan major uji kekerasan Rockwell dapat
dibagi 2 tipe
1. Rockwell
- minor load: 10 kg
- major load: 60,100,150 kg
Skala dinyatakan dengan simbol HR diikuti identifikasi skala yang
sesuai.
Contoh: 80 HRB artinya kekerasan Rockwell 80 pada skala B
2. Superficial Rockwell
- untuk benda tipis
- minor load: 3 kg
- major load: 15, 30, 45 kg
Contoh: 60 HRW artinya kekerasan superficial 60 pada skala 30W

12. Uji Kekerasan Rockwell (3)

13. Konversi Kekerasan

14. Korelasi Kekerasan Dengan Kekuatan Tarik
• Untuk kebanyakan baja:
- UTS (MPa)= 3.45 x HB
- UTS (psi) = 500 x HB

15. Pengujian Sifat Dinamis
• Uji Impak
• Uji Kelelahan (fatigue)

16. Uji Impak (1)
• Tujuan :
1. Mengukur ketahanan material terhadap
pembebanan yang tiba-tiba
2. Mengukur energi impak atau energi yang
diabsorbsi sebelum patah
3. Menentukan temperatur transisi dari ulet ke getas
(ductile to brittle transition)
• Metode pengujian :
1. Charpy test
2. Izod test

17. Uji Impak (2)
• Spesimen
• Peralatan
Charpy

18. Uji Impak (3)
• Prosedur:
- spesimen diletakkan mendatar pada penjepit
- palu pemukul (pendulum) diatur pada
ketinggian tertentu
- palu dilepaskan yang kemudian menumbuk
spesimen
- energi yang diserap spesimen ditentukan
berdasarkan perbedaan potensial sebelum
dan sesudah penumbukan

19. Jenis Patahan
• Patah ulet
- patahan buram, menyerap cahaya, terjadi deformasi plastis
- energi yang diabsorsi tinggi
• Patah getas
- patahan berkilat, memantulkan cahaya, tidak didahului deformasi
plastis
- energi yang diabsorbsi rendah

20. Transisi Ductile-Brittle (1)

21. Transisi Ductile-Brittle (2)
• Tidak semua material menunjukkan
transisi ulet ke getas. Material FCC (mis:
alumunium, copper based alloy) tetap ulet
meskipun pada temperatur sangat rendah
• Pada material BCC dan HCP temperatur
transisi tergantung pada komposisi
paduan dan stuktur mikro

22. Transisi Ductile-Brittle (3)
• Struktur yang terbuat dari material yang
menunjukkan sifat bertransisi dari duktil ke getas
harus digunakan di atas temperatur transisi untuk
menghindari terjadinya patah getas
• Kasus: patahnya kapal Liberty Ships (WWII),
Titanic

23. Kelelahan (Fatigue)
• Kelelahan (Fatigue) : kegagalan yang terjadi pada
struktur yang mengalami tegangan dinamis dan fluktuatif
(mis: jembatan, pesawat terbang, komponen mesin)
• Kegagalan terjadi setelah struktur mengalami tegangan
yang berulang-ulang dalam periode yang panjang
• Kegagalan terjadi pada tegangan di bawah tegangan
tarik atau tegangan yield
• Penyebab ~90% kegagalan pada struktur yang terbuat
dari logam

24. Siklus Tegangan

25. Pengujian Kelelahan (1)
Kurva S-N

26. Pengujian Kelelahan (2)
• Batas kelelahan (Fatigue Limit): tegangan terbesar
dimana material dapat menahan jumlah siklus yang tidak
terbatas tanpa mengalami kegagalan
• Untuk kebanyakan baja:
batas kelelahan = 30-60% dari kekuatan tarik
• Kebanyakan non ferrous alloys (mis: alumunium, copper,
magnesium) tidak mempunyai batas kelelahan

27. Pengujian Kelelahan (3)
• Kekuatan lelah (Fatigue Strength) :
tegangan dimana terjadi kegagalan untuk
jumlah siklus tertentu (mis: 107 siklus)
• Umur kelelahan (Fatigue Life): banyaknya
siklus yang menyebabkan kegagalan
untuk besar tegangan tertentu

28. Fatigue Failure
• Proses kegagalan fatigue :
- mulai terjadinya retak (crack)
- perambatan retak
- kegagalan akhir

29. Menaikkan Umur Kelelahan
1. Perbaikan desain struktur: Menghilangkan
konsentrasi tegangan
2. Proses Pengerjaan pada permukaan
- Shoot Peening dan carburizing
bad
bad
better
better
C-rich gas
put
surface
into
compression
shot

30. Mulur (Creep)
• Creep: Deformasi yang terjadi akibat tegangan
konstan pada temperatur tinggi
Mis: turbin rotor pada mesin jet, pembangkit uap
• Terjadi pada temperatur , T > 0.4 Tm
( Tm= temperatur cair absolut)

31. Mulur (2)
• 3 daerah pada kurva mulur
- primary atau transient creep: laju mulur
menurun
- secondary atau steady state creep: laju mulur
konstan
- tertiary creep: laju mulur mengalami
percepatan sampai rupture (failure)
Parameter desain :
- steady state creep rate
- time to rupture atau rupture lifetime, tr

32. Mulur (3)