Teks tersebut membahas tentang pengujian tarik logam untuk mengetahui sifat-sifat mekaniknya. Pengujian tarik dapat mengungkap batas elastisitas, titik luluh, kekuatan tarik maksimum, keuletan, dan modulus elastisitas dari logam. Hasil pengujian digunakan untuk membandingkan sifat mekanik besi tuang, baja, tembaga, dan aluminium.

1. BAB 1
PENGUJIAN TARIK
1.1 Tujuan Praktikum
1. Untuk membandingkan kekuatan maksimum beberapa jenis logam (besi tuang,
baja, tembaga dan alumunium.
2. Untuk membandingkan titik-titik luluh logam-logam tersebut.
3. Untuk membandingkan tingkat keuletan logam-logam tersebut melalui % elongasi
dan % pengurangan luas.
4. Untuk membandingkan fonomena necking pada logam-logam terbut.
5. Untuk membandingkan modulus elastisitas dari logam-logam tersebut.
6. Untuk membuat, membandingkan serta menganalisis kurva tegangan regangan,
baik kurva rekayasa maupun kurva sesungguhnya dari beberapa jenis logam.
7. Untuk membandingkan tampilan perpatahan (fractografi )logam-logam tersebut
dan menganalisianya berdasarkan sifat-sifat mekanis yang telah dicapai.
1.2 Pengantar
Tujuan dari dilakukannya suatu pengujian mekanis adalah untuk menentukan respon
material dari suatu konstruksi, komponen atau rakitan fabrikasi pada saat dikenakan
beban atau deformasi dari luar. Dalam hal ini akan ditentukan seberapa jauh
perilaku inheren (sifat yang lebih merupakan ketergantugan atas fenomena atomic
maupun mikroskopis dan bukan dipengaruhi bentuk atau ukuran benda uji) dari
material terhadap pembebanan tersebut. Di antara semua punjian mekanis tersebut,
pengujian tarik merupakan jenis pengujian yang paling banyak diguakan digunakan
karena mampu memberikan informasi representative dari perilakun mekanis
material.

2. 1.3 Prinsip Pengujian
Sampel atau benda uji dengan ukuran dan bentuk tertentu ditarik dengan beban
kontinyu sambil diukur pertambahan panjangnya. Data yang didapat berupa
perubahan panjang dan perubahan beban yang selanjutnya ditampilkan dalam
bentuk grafik tegangan-regangan, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 1.1. Data-data
penting yang diharapkan didapat dari pengujian tarik ini adalah: perilaku
mekanik material dan karakteristik perpatahan.
II.1. Perilaku mekanik material
Pengujian tarik yang dilakukan pada suatu material padatan (Logam dan Nonlogam)
dapat memberikan keterangan yang relatif lengkap mengenai perilaku material
tersebut terhadap pembebasan mekanis. Informasi penting yang bisa didapat
adalah:
a) Batas Proposional (Proportionality Limit)
b) Batas Elastisitas (Elastic Limit)
c) Titik luluh (Yeild Point) dan Kekuatan Luluh (Yeid Strength)
d) Kekuatan Tarik Maksimum (Ultimate Tensile Strength)
e) Kekuatan putus (breaking strength)
f) Keuletan (ductility)
g) Modulus Elastisitas(Modulus Young)
h) Modulus Kelentingan (modulus of resilience)
i) Modulus Ketangguhan (modulus of toughness)
j) Kurva tegangan rekayasa dan sesugguhnya
a. Batas proposional (Proportionality Limit)
2

3. Merupakan daerah batas dimana tegangan dan regangan mempunyai hubungan yang
saling proposionalitas satu dengan lainnya. Setiap penambahan tegangan akan diikuti
pula oleh penambahan regangan secara proposional dalam hubungan linier .
(bandingkan dengan hubungan y =mx ; dimana y mewakili tegangan ; x mewakili
regangan dan m mewakili slope kemiringan dari modulus kekakuan). Titik P pada kurva
menunjkan batas proporsionalitas dari kurva tegangan-regangan.
b. Batas elastis (Elastic Limit)
Daerah elastic adalah daerah dimana bahan akan kembali kepada panjang semula
apabila tegangan luar dihilangkan. Daerah proposionalitas merupakan bagian dari batas
plastic ini ini. Selanjutnya bila bahan tersebut terus menerus diberikan tegangan
(deformasi dari luar) maka batas elastis akan terlampaui pada akhirnya sehingga bahan
tidak akan kembali kepada ukuran semula. Dengan kata lain, dapat didefinisikan bahwa
batas elastis adalah suatu titik dimana tegangan yang diberikan akan menyebabkan
deformasi permananen (plastis) untuk pertama kalinya.Kebanyakan material memiliki
batas elastis yang hampir berhimpitan dengan batas proporsionalitasnya.
c. Titik Luluh dan Kekuatan Luluh (Yield Strength)
Titik ini merupakan suatu batas dimana material akan terus mengalami deformasi
tanpa adanya penambahan beban. Tegangan (stress) yang mengakibatkan bahan
menunjukan mekanisme luluh ini disebut tegangan luluh (yield stress).
3

4. Gejala luluh umunya ditunjukan oleh logam-logam ulet dengan struktur Kristal BCC dan
FCC yang membentuk interstitial solid solution dari atom-atom carbon, boron,
hydrogen dan oksigen. Interaksi antara dislokasi dan atom-atom tersebut
menyebabkan baja ulet seperti mild steel menunjukan titik luluh bawah (lower yield
point) dan titik luluh atas (upper yield point).
Baja berkekuatan tinggi dan besi tuang yang getas umunya tidak memperhatikan batas
luluh yang jelas. Untuk menentukan luluh material seperti ini maka digunakan suatu
metode yang dikenal sebagai metode offset. Dengan metode ini yield strength
ditentukan sebagai tegangan dimana behan memperlihatkan batas penyimpangan
tertentu dari proporsionalitas tegangan dan regangan. Umumnya garis offset OX
diambil 0.1 - 0.2% dari tegangan total dimulai dari titik O, dan ditarik keatas sejajar
dengan garis proporsional hingga berpotongan dengan kurva. Kekuatan luluh atau titik
luluh merupakan suatu gambaran kemampuan suatu bahan menahan deformasi
permanen bila digunakan dalam penggunaan struktural yang melibatkan pembebanan
mekanik seperti tarik, tekan, bending atau puntiran. Disisi lain, batas luluh ini harus
dicapai ataupun dilewati bila bahan (logam) dipakai dalam proses manufaktur produk-produk
logam seperti proses rolling, drawing, streching dan sebagainya. Dapat
disimpulkan bahwa titik luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:
 Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktrural (in service)
 Harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process)
4

5. d. Kekuatan Tarik Maksimum (Ultimate Tensile Strength)
Merupakan tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh material sebeluim
terjadinya perpatahan (fracture). Nilai kekuatan tarik maksimum ditentukan
dari beban maksimum dibagi luas penampang awal .
Pada bahan ulet tegangan maksimum ini ditunjukkan oleh titik M (kurva tegangan-regangan)
dan selajutnya bahan akan terus berdeformasi hingga titik B. Bahan yang
bersifat getas memberikan perilaku yang berbeda dimana tegangan maksimum
sekaligus tegangan perpatahan. Dalam kaitannya dengan penggunaan struktural
maupun proses forming bahan, kekuatan maksimum adalah batas tegangan yang
sama sekali tidak boleh dilewati.
Dengan kata lain Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai
hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat
mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat
kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum, di mana logam dapat
menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan
bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya
untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa
lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik,
dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai.
Kecenderungan yang banyak ditemui adalah menggunakan pendekatan yang lebih
rasional yakni mendasarkan rancangan statis logam yang liat pada kekuatan
luluhnya. Akan tetapi, karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk
menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan
merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip dengan kegunaan
komposisi kimia untuk mengenali logam atau bahan. Selanjutnya, karena kekuatan
tarik mudah ditentukan dan merupakan sifat yang mudah dihasilkan kembali
5

6. (reproducible). Kekuatan tersebut berguna untuk keperluan spesifikasi dan kontrol
kualitas bahan. Korelasi empiris yang diperluas antara kekuatan tarik dan sifat-sifat
bahan misalnya kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Untuk bahan-bahan
yang getas, kekuatan tarik merupakan kriteria yang tepat untuk keperluan
perancangan.
Tegangan di mana deformasi plastik atau batas luluh mulai teramati tergantung pada
kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar bahan mengalami perubahan sifat
dari elastik menjadi plastik yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di mana
deformasi plastik mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti. Telah digunakan
berbagai kriteria permulaan batas luluh yang tergantung pada ketelitian pengukuran
regangan dan data-data yang akan digunakan.
1. Batas elastik sejati berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala
regangan 2 X 10-6 inci/inci. Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan
dengan gerakan beberapa ratus dislokasi.
2. Batas proporsional adalah tegangan tertinggi untuk daerah hubungan
proporsional antara tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara
mengamati penyimpangan dari bagian garis lurus kurva tegangan-regangan.
3. Batas elastik adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan
tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban telah
ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai
batas elastiknya menurun hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik
sejati yang diperoleh dengan cara pengukuran regangan mikro. Dengan
ketelitian regangan yang sering digunakan pada kuliah rekayasa (10-4
inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas proporsional. Penentuan
batas elastik memerlukan prosedur pengujian yang diberi beban-tak diberi
beban (loading-unloading) yang membosankan.
e. Kekuatan Putus (Breaking Strength)
Kekuatan putus dapat ditentukan dengan membagi beban pada saat benda uji putus
(Fbreaking) dangan luas penampang awal . Untuk bahan yang bersifat ulet pada saat
6

7. beban maksimum terlampaui dan bahan terus terdeformasi hingga titik putus, maka
terjadi mekanisme pemciutan (necking) sebagai akibat adanya suatu deformasi yang
terlokalisasi.Pada bahan ulet kekuatan putus adalah lebih kecil daripada kekuatan
maksimum sementara pada bahan getas kekuatan putus adalah sama dengan
kekuatan maksimumnya.
f. Keuletan (ductility)
Keuletan merupakan suatu sifat dimana logam mampu menahan deformasi hingga
terjadinya perpatahan. Bahan disebut lentur (ductile) bila regangan plastis yang
terjadi sebelum putus lebih dari 5%, bila kurang dari itu suatu bahan disebut getas
(brittle).Sifat ini harus dimiliki oleh bahan bila ingin dibentuk melalui proses rolling,
bending, stretching, drawing, hammering, cutting dan sebagainya. Secara umum
dilakukan dengan tujuan sebagai:
 Untuk menunjukkan perpanjangan dimana suatu logam dapat berdeformasi
tanpa terjadinya patah dalam suatu proses pembentukan logam, missal
pengerolan dan ekstrusi
 Untuk memberi petunjuk umum mengenai kemampuan logam untuk
berdeformasi secara plastis sebelum patah
 Sebagai petunjuk adanya perubahan permukaan kemurnian atau kondisi
pengolahan
7

8. Pengujian tarik memberikan dua metode pengukuran keuletan bahan, yaitu:
· Persentase perpanjangan (elongation)
Diukur sebagai penambahan panjang ukur setelah perpatahan terhadap panjang
awalnya.
Elongasi,
dimana Lf adalah panjang akhir dan Lo panjang awal dari benda uji
· Persentase pengurangan penampang (Area Reduction)
Diukur sebagai pengurangan luas penampang (cross section) setelah perpatahan
terhadap luas penampang awalnya.
Reduksi Penampang,
dimana Af adalah luas penampang akhir dan Ao luas penampang awal
g. Modulus Elastisitas (Modulus Young)
8

9. Merupakan ukuran kekuatan suatu material, semakin besar harga modulus ini maka
semakin kecil tegangan elastic yang terjadi pada suatu tingkat pembebanan tertentu,
atau dapat dikatakan material tersebut kaku (stiff). Modulus kekakuan dapat dihitung
dari slope kemiringan garis elastic yang linier, diberikan oleh:
dimana α adalah sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva tegangan-regangan.
Modulus elastisitas suatu material ditentukan oleh enegi ikat antar atom-atom,
sehingga besarnya nilai modulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa
merubah struktur bahan.
Gambar dibawah ini menunjukkan grafik tegangan regangan beberapa jenis baja:
Σ(ksi)
180 Spring steel (1 % carbon)
100 Hard steel ( 0,6% carbon)
80 Machine steel (0.6% carbon)
Structural steel (0,2 % carbon )
40 Soft steel ( 0,1 % carbon)
20 ε(in./in.)
h. Modulus Kelentingan (modulus of resilience)
Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu
berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya
dihilangkan [Dieter, 1993]. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus
kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk
menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σo.
Mewakili kemampuan material untuk menyerap energi dari luar tanpa terjadinya
kerusakan. Nilai modulus dapat diperoleh dari luas segitiga yang dibentuk oleh area
9
Grafik tegangan-regangan
beberapa baja yang
memperlihatkan kesamaan
modulus kekakuan.

10. elasitik diagram tegangan-regangan. Pada gambar di bawah ditunjukkan oleh segitiga
putus-putus.
i. Modulus Ketangguhan (modulus of toughness)
Merupakan kemampuan material dlam menyerap energi hingga terjadinya perpatahan.
Secara kuantitaif dapat ditentukan dari luas area keseluruhan di bawah kurva tegangan
regangan hasil pengujian tarik. Pertimbnagkan disain yang mengikut sertakan modulus
ketangguhan menjadi sangat penting untuk komponen-komponen yang mungkin
mengalami pembebanan berlebih secara tidak disengaja. Material dengan modulus
ketangguhan yang tinggi akan mengalami distorsi yang besar karena pembebanan
berlebih, tetapi hal ini tetap disukai dibandingkan material dengan modulus yang
rendah dimana perpatahan akan terjadi tanpa suatu peringatan terlebih dahulu.
j. Kurva tergangan rekayasa dan sesungguhnya
10

11. Kurva tegangan-regangan rekayasa (engineering stress-strain) didasarkan atas dimensi
awal Ao dan Io) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan kurva tegangan-regangan
sesungguhnya diperlukan luas area dan panjang aktual pada saat
pembebanan setiap saat terukur. Perbedaan kedua kurva tidaklah terlalu besar pada
regangan yang kecil, tetapi menjadi signifikan pada rentang terjadinya pengerasan
regangan (strain hardening), yaitu setelah titik luluh terlampaui. Secara khusus
perbedaan menjadi demikian besar didalam daerah necking.
Pada kurva tegangan-regangan rekayasa, dapat diketahui bahwa benda uji secara actual
mampu menahan turunnya beban karena luas area awal Ao bernilai konstan pada saat
perhitungan tegangan . Sementara pada kurva tegangan-regangan
sesungguhnya luas area aktual adalah selalu turun sehingga terjadinya perpatahan dan
benda uji mampu menahan peningkatan tegangan karena . Sehingga notasi
true stress & true strain dan hubungannya dengan engineering stress dan engineering
strain dapat dituliskan sebagai:
dan
dibawah ini adalah grafik yang membandingkan antara kurva tegangan regangan
rekayasa dan sesungguhnya.
Σ true stress
Enginnering stress
11

12. II. 2 Karakteristik Perpatahan
Sampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan beberapa tampilan perpatahan seperti
diilustrasikan oleh gambar dibawah ini:
Material dikatakan ulet bila material tersebut mengalami deformasi elastic dan plastis
sebelum akhirnya putus. Sedangkan material getas tidak mengalami deformasi elastic
sebelum mengalami putus.
3.1 Perpatahan ulet
Tahapan terjadinya perpatahan ulet pada sampel uji tarik:
a. Penyempitan awal
b. Pembentukan rongga2 kecil (cavity)
c. Penyatuan rongga-rongga membentuk suatu retakan.
d. Perambatan retak
e. Perpatahan gesek akhir pada
sudut 45o
12

13. Tampilan foto SEM dari perpatahan ulet:
3.2 Perpatahan getas (ductile)
Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
a. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material
b. Retak/Perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom
material (transgranular)
c. Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain) maka dapat dilihat pola –pola
yang dinamakan chevrons ar fan like pattern yang berkembang keluar dari daerah
awal kegagalan
d.Material keras dengan butir halus (fine-grain) tidak memiliki pola-pola yang mudah
dibedakan
e.Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan yang bercahaya
dan mulus.
13

14. a) brittle fracture pada besi tuang
b) Cup and cone fracture pada alumunium dan
1.4 Metodologi Penelitian
III.1. Alat dan Bahan
1. Universal testing machine, Servopulser Shimadzu kapasitas 30 ton
2. Caliper dan atau micrometer
3. Spidol permanent atau penggores (cutter)
4. Stereoscan macroscope
5. Sampel Uji tarik
III. 2 Flow Chart Prosedur Pengujian
14
Mengukur dimensi ( diameter
rata-rata) dari benda uji
dengan menggunakan caliper
atau micrometer.
Menandai panjang ukur
dengan cutter atau
spidol permanen

15. 15
Memasang benda uji
pada grip mesin
Shimadzu
Melakukan penarikan
hingga terjadi beban
maksimum dilanjutkan
dengan necking dan
perpatahan
Menandai titik2
terjadinya beban
maksimum dan
perpatahan
Melepaskan benda uji
dari mesin grip
Satukan kembali
patahan benda uji dan
ukur panjang akhir.
Amati tipe perpatahan
dengan menggunakan
stereoscan macrosope
Lakukan pengujian
pada material lainnya
Menghitung mechanical
properties
Selesai

16. Daftar Pustaka
Geroge E. Dieter, Metalurgi Mekanik, terj. Sriati Djaprie. Erlangga
Lawrence H. Van Vlack, Ilmu dan teknologi Bahan, terj. Sriati Djeprie,
Erlangga,1989.
Sidney H. Avner, introduction to physical Metallurgy, McGrraw Hiil, 1974.
Callister, William D. Material science and Engineering.2007.United State of
America: John Wiley&Sons,inc
Modul Praktikum Ilmu Logam(Destructive test). 2012. Depok: Laboratorium
Metalurgi fisik Departement Metalurgi & Material FTUI
http://sersasih.wordpress.com/2011/07/21/laporan-material-teknik-uji-tarik/
16

17. 17