Uji Kekerasan praktikum metalurgi fisik

Laporan Praktikum Struktur dan Sifat Material 2011

Laporan Kelompok Praktikum Struktur dan Sifat Material 2011BAB II

BAB 1PENDAHULUAN

1. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangMakna nilai kekerasan suatu material berbeda untuk kelompok bidang ilmu yang berbeda. Bagi insinyur metalurgi nilai kekerasan adalah ketahanan material terhadap penetrasi sementara untukpara insinyur disain nilai tersebut adalah ukuran dari tegangan alir, untuk insinyur.Lubrikasi kekerasan berarti ketahanan terhadap mekanisme keausan, untuk para insinyur mineralogi nilai itu adalah ketahanan terhadap goresan, dan untukpara mekanik work-shop lebih bermakna. Kepada ketahanan material terhadappemotongan dari alat potong. Begitu banyak konsep kekerasan material yang dipahami oleh kelompok ilmu, walaupun demikian konsep-konsep tersebut dapat dihubungkan pada satu mekanisme yaitu tegangan alir plastis dari material yang diuji.Uji keras merupakan pengujian yang paling efektif karena dengan pengujian ini, kita dapat dengan mudah mengetahui gambaran sifat mekanis suatu material. Meskipun pengukuran hanya dilakukan pada suatu titik, atau daerah tertentu saja, nilai kekerasan cukup valid untuk menyatakan kekuatan suatu material. Dengan dengan melakukan uji keras, material dapat dengan mudah di golongkan sebagai material ulet atau getas.Uji keras juga dapat digunakan sebaagai salah satu metode untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas atau dingin terhadap material. Material yang teah mengalami cold working, hot working, dan heat treatment, dapat diketahui gambaran perubahan kekuatannya, dengan mengukur kekerasan permuakaan suatu material. Oleh sebab itu, dengan uji keras kita dapat dengan mudah melakukan quality control terhadap material.

1.2 TujuanPraktikumMahasiswa dapat melakukan pengujian kekerasan material:1. Praktikan dapat melakukan percobaan pengujian kekerasan material.2. Praktikan dapat memperoleh angka kekerasan material dengan menggunakan metode Rockwell.3. Praktikan dapat menentukan pergerakan dislokasi dengan melakukan percobaan uji kekerasan.

1.3 Manfaat PraktikumA. Manfaat pengujian bagi praktikan:1. Mengetahui hasil pengerasan logam yang telah mengalami pengujian kekerasan2. Mengetahui perbedaan antara pengujian kekerasan Brinell dengan Vickers3. Dapat melakukan perhitungan pada suatu bahan yang telah melakukanpengujian kekerasan

B. Manfaat pengujian bagi dunia industri:1. Dapat menentukan tingkat kekerasan suatu produk yang digunakan dalamindustri2. Dapat menentukan unsur dari logam untuk digunakan dalampembuatanproduk3. Memudahkan dalam pemliharaan bahan yang akan digunakan padaprosespemeliharaan

BAB II

2. DASAR TEORI2.1 Pengertian KekerasanKekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force), dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan penting mempelajarinya adalah Ilmu Bahan Teknik (Metallurgy Engineering). Kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Didunia teknik, umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode pengujian kekerasan, yakni :1. Brinnel (HB / BHN)2. Rockwell (HR / RHN)3. Vikers (HV / VHN)4. Micro Hardness (Namun jarang sekali dipakai-red)Pemilihan masing-masing skala (metode pengujian) tergantung pada :a. Permukaan materialb. Jenis dan dimensi materialc. Jenis data yang diinginkand. Ketersedian alat uji

2.2 Pengujian KekerasanTerdapat tiga jenis umum mengenai ukuran kekerasan yang tergantung cara melakukan pengujian yaitu:A. Metode goresan (scratch hardness)Metode goresan merupakan perhatian utama para ahli mineral. Pengukuran kekerasan berbagai mineral dan bahan-bahan yang lain, disusun berdasarkan kemampuan goresan satu sama yang lain. Ada beberapa metode dalam pengujian kekerasan antara lain:a. Metode skala MohsMetode Mohs disebut juga metode abrasi atau uji kekerasan. Skala ini terdiri atas 10 standar mineral disusun berdasarkan kemampuannya untuk digores, seperti tampak pada Tabel 2.1. Mineral yang paling lunak pada skala ini adalah talk (kekerasan gores 1), sedangkan intan mempunyai kekerasan 10. Skala Mohs tidak cocok untuk logam, karena interval skala pada nilai kekerasan tinggi tidak benar. Logam yang paling keras mempunyai harga kekerasan pada skala Mohs, antara 4 sampai 8. Pengujian ini digunakan untuk mengukur kekerasan batuan. Prinsip kerjanya adalah mineral atau batuan digores dengan mineral lain yang memiliki kekerasan tinggi.

Tabel 2.1 Skala MohsMaterial standar MohsMaterial lainAngka Kekerasan

Skala MohsKnoop

Talc12

Pb1 s/d 25

Gypsum232

Cu2 s/d 340

Calcite3120

Mild Steel3 s/d 4100

Fluorite4150

Apatite5400

Feldspar6560

W7

Quartz7700

Martensitic steel7 s/d 8700

Topaz81300

Hard Cr Plating81800

Corundum91800

WC9 s/d 101800

Diamond106000

[1]

b. Metode Jarum Penggores dari IntanMetode ini dilakukan dengan cara mengukur kedalaman atau lebar goresan pada permukaan benda uji yang dibuat oleh jarum penggores yang terbuat dari intan. Beban sebesar 3 kgf digunakan dan lebar goresan diukur melalui mikroskop dengan rumus:

Dimana: H = nilai kekerasan goresand = lebar goresan dalam mikrometer.

B. Metode lekukan ( indentation hardness )Dari ketiga cara pengujian kekerasan, indentation hardness adalah yang banyak digunakan. Pengetesan ini dapat dilakukan terhadap logam hasil perlakuan panas (Heat treatment). Identation hardness terdiri dari:1. Metode BrinellMetode ini pertama kali dilakukan oleh Brinell pada tahun 1900. Metode ini berupa pengidentasian sejumlah beban terhadap permukaan material dengan penetrator yang digunakan berupa bola baja yang dikeraskan dengan diameter 10 mm dan standar bebanya antara 0.97 s.d 3000 kgf. Pembebanan dilakukan dengan standar waktu, biasanya 30 detik. Kekerasan yang diberikan merupakan hasil bagi beban penekan dengan luas permukaan lekukan bekas penekan dari bola baja. Dapat dirumuskan dengan :

dimana : BHN= nilai kekerasan brinellP= beban yang diterapkan (kg)D= diameter bola (mm)d = diameter lekukan (mm)[2]

Gambar 2.1 Brinell Tester[5]Tabel 2.2 Standar Uji Brinell (ASTM 10)Diameter Bola (mm)Beban (kgf)Angka Kekerasan yang Disarankan (HB)

10300096-600

10150048-300

1050016-100

[1]

2. Metode RockwellMetode pengujian kekerasan Rockwell merupakan metode yang paling sering digunakan unutk mengukur kekerasan karena metode ini mudah dipraktekkan dan tidak membutuhkan keahlian khusus. Beberapa skala yang berbeda dapat digunakan unutk kombinasi yang mungkin dari bermacam macam indenter dan beban yang berbeda-beda. Indenter ( penekan) terdiri dari bola baja yang dikeraskan mempunyai diameter antara 1/16, 1/8, , dan in (1.588, 3.175, 6.350, dan 12.70 mm), dan penekan intan yang berbentuk kerucut yang digunakan untuk material yang sangat keras. Dengan metode ini, angka kekerasan dapat ditentukan melalui perbedaan kedalaman dari hasil penekanan dari penerapan beban awal minor dan diikuti oleh beban mayor, penggunaan beban minor dapat mempertinggi akurasi dari pengujian. Berdasarkan besar beban dari minor maupun mayor, ada dua tipe pengujian yaitu Rockwell dan Superficial Rockwell. Untuk Rockwell, beban minor adalah 10kgf, dimana beban mayor adalah 60, 100, dan 150 kgf. Masing masing skala diwakili oleh huruf huruf alphabet yang ada di tabel. Untuk Superficial Rockwell, beban minornya 3 kgf dan beban mayornya 15, 30, dan 45 kgf. Skala ini diidentifikasi dengan 15, 30, atau 45 (berdasarkan beban) diikuti dengan N, T, W, X, atau Y, tergantung pada penekan. Pengujian Superficial biasanya digunakan untuk spesimen tipis. Ketika menentukan kekerasan Rockwell dan Superficial, angka kekerasan dan skalanya harus ditunjukan. Skala ditunjukan dengan simbol HR diikuti dengan penunjukan skala yang tepat. Contohnya 80 HRB menunjukan kekerasan Rockwell 80 pada skala B dan 60HR30W menunjukan kekerasan Superficial 60pada skala 30W. Untuk masing masing skala kekerasannya dapat mencapai 130, namun nilai kekerasan meningkat diatas 100 atau menurun dibawah 20 pada skala berapapun, mereka menjadi tidak akurat. Ketidakakuratan juga dapat dialami jika spesimen terlalu tipis. Ketebalan spesimen seharusnya paling tidak 10 kali dari kedalaman penekanan.

Gambar 2.2 Alat Uji Kekerasan Rockwell dan Proses Pengujian Rockwell [5]

Tabel 2.3 Skala Kekerasan RockwellSkalaBeban Mayor (Kgf)Tipe IndentorTipe Material Uji

A601/16 bola intan kerucutSangat keras, tungsten, karbida

B1001/16 bolaKekerasan sedang, baja karbon rendah dan sedang, kuningan, perunggu

C150Intan kerucutBaja keras, paduan yang dikeraskan, baja hasil tempering

D1001/8 bolaBesi cor, paduan alumunium, magnesium yg dianealing

E100Intan KerucutBaja kawakan

F601/16 bolaKuningan yang dianealing dan tembaga

G1501/8 bolaTembaga, berilium, fosfor, perunggu

H601/8 bolaPelat alumunium, timah

K150 bolaBesi cor, paduan alumunium, timah

L60 bolaPlastik, logam lunak

M100 bolaPlastik, logam lunak

R60 bolaPlastik, logam lunak

S100 bolaPlastik, logam lunak

V150 bolaPlastik, logam lunak

[3]

Tabel 2.4 Skala Kekerasan Superficial RockwellSkalaIndenterBeban Mayor ( kgf )

15NDiamond15

30NDiamond30

45NDiamond45

15T1/16 in. Ball15

30T1/16 in. Ball30

45T1/16 in. Ball45

15W1/8 in. Ball15

30W1/8 in. Ball30

45W1/8 in. Ball45

[3]

3. Metode VickersMetode ini mirip dengan metode Brinell tetapi penetrator yang dipakai berupa intan berbentuk piramida dengan dasar bujur sangkar dan sudut puncak 1360. Beban yang digunakan biasanya 1 s/d 120 kg [6].

Gambar 2.3 Cara Pengukuran Diameter pada Identor Vickers[6]

dimana:P= Beban yang ditetapkanL= Panjang diagonal rata-rata

Gambar 2.4 Alat Uji Kekerasan Vickers [5]

Gambar 2.5 The Vickers Diamonds-piramids Identor[6]

Gambar 2.6 Macam Macam Lekukan yang Dihasilkan Penumbuk Intan[7]

Lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk piramida intan harus berbentuk bujur sangkar (a). Akan tetapi, sering juga ditemukan penyimpangan pada pengujian Vickers. Lekukan bantal jarum pada gambar (b) adalah akibat pengukuran terjadinya penurunan logam disekitar permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terdapat pada logam-logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonal berlebih. Lekukan berbentuk tong pada (c) terdapat pada logam-logam yang mengalami proses pengerjaan dingin. Bentuk demikian diakibatkan oleh penimbunan ke atas logam-logam disekitar permukaan penumbuk. [2]

4. Uji Kekerasan Mikro ( Microhardness Tester)Metode ini menggunakan prinsip indentasi yang digunakan untuk mengukur kekerasan benda-benda mikro. Penetratornya adalah intan dengan perbandingan diagonal panjang dan pendek sekitar 7:1. Intan tersebut berupa intan kasar yang dibentuk sedemikian menjadi bentuk piramida.. Angka kekerasan knoop (KHN) adalah beban dibagi luas proyeksi lekukan yang tidak akan kembali ke bentuk semula[2]

Gambar 2.7 The Knoop diamond-pyramid indenter[8]

Angka kekerasan Knoop (KHN) dirumuskan sebagai berikut: [2]

dimana P = beban yang diterapkan (kg)Ap = luas proyeksi lekukan yang tidak pulih ke bentuk semulaL = panjang diagonal yang lebih panjangC = konstanta untuk setiap penumbuk

5. Metode MeyerMetode Meyer hampir sama dengan Metode Brinell, yang membedakan adalah pada Meyer yang diperhatikan adalah projected area pada bekas indentasi sedangkan pada Brinell adalah pada luas area permukaan. Rata rata tekanan antara permukaan indentor dan indentasinya sama dengan beban dibagi projected area dari bekas indentasi.

Cara menghitung kekerasan dengan metode Meyer atau MHN V: [3]

dimana MHN = nilai kekerasan MeyerP = Beban yang diberikan d = diameter penekanan

Seperti uji kekerasan Brinell, uji kekerasan Meyer memiliki satuan kg/mm2. Uji Meyer kurang sensitif dibandingkan dengan uji kekerasan Brinell. Untuk pengerjaan pendinginan pengujian kekerasan Meyer lebih konstan dan valid dibandingkan dengan uji kekerasan Brinell yang hasilnya berfluktuasi. Uji kekerasan Meyer lebih fundamental dalam perhitungan kekerasan indentasi namun secara prakteknya jarang digunakan untuk pengujian kekerasan. [2]

Gambar 2.8 Alat Penguji Kekerasan Meyer [2]

6. Metode Kerucut (HRC)Metode ini termasuk metode Rockwell yang dalam penerapannya menggunakan indentor berupa sebuah batu intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 120Pada metode ini beban awal dipasang sebesar 10 kgf dan ujung kerucut masuk sedikit ke dalam bahan. Hal ini pertama kali dilakukan agar terhindar dari ketidakrataan permukaan. Selanjutnya penunjuk jam diset pada kedudukan 100. Lalu beban utama sebesar 140 kgf dipasang, sehingga beban seluruhnya sebesar 150 kgf yang menyebabkan kerucut masuk lebih dalam lagi dan penunjuk jam kembali. Setelah beberapa saat beban utama diambil kembali, maka kerucut tersebut merapat kembali karena bentuk elastis dari bahan yang diukur. Penunjuk jam ukur akan berputar sedikit naik, kedudukan penunjuk saat itulah dinyatakan dalam HRC (dengan skala 0 s/d 100).

Gambar 2.9 Perbandingan Penetrator dari metode Brinell dan Rockwell [1]

Berdasarkan gambar perbandingan diatas sudah dapat kita simpulkan bahwa metode ini hanya sesuai untuk specimen yang strukturnya homogen saja. Hal ini dikarenakan ujung penetrator memiliki luas permukaan yang sempit sehingga tidak dapat mewakili struktur permukaan specimen yang strukturnya heterogen .[1]

7. Metode Knoop Diamond Microhardness TestMetode yang dikembangkan di Amerika Serikat ini menggunakan indenter intan piramida yang didesain untuk memberikan penekanan tipis dan panjang, panjangnya adalah tujuh kali lebih besar dari lebarnya, dan sekitar 30 kali lebih besar dari kedalamannya . Bentuk ini memberikan keuntungan lebih daripada metode Vickers, karena dapat memberikan keakuratan yang lebih tinggi dalam perhitungan nilai kekerasan. [1]Nilai kekerasan Knoop, HK adalah sebagai berikut

dimana HK = nilai kekerasan KnoopL = beban yang diberikanD= panjang dari diagonal pada micrometer.

Gambar 2.10 Schematic of diamond-point indenter and plan view of theindentation area.

8. Metode PeluruPada dasarnya metode ini sama dengan metode kerucut, hanya pada metode ini menggunakan penetrator sebuah peluru baja yang dikeraskan dengan diameter 1/16 inci menggunakan beban tertentu dalam bahannya. Skala yang dipakai adalah 30 s/d 130, dengan skala 30 dianggap beban yang lunak dan 130 adalah beban yang paling keras.Prinsip kerjanya mula-mula peluru ditekan pada bahan dengan beban awal sebesar 10 kgf, kemudian ditambahkan beban utama sebesar 90 kgf. Setelah beberapa lama beban utama diambil dan pengukur menunjukkan beberapa mm peluru ke dalam bahan.Pada metode ini kelebihan dan kekurangannya sama dengan metode kerucut, karena ketelitiannya tidak akurat, maka metode ini hampir tidak dipakai.

a. b. c.Gambar 2.11 Penetrator a.) steel ball 1/8 b.) steel ball 1/16 c.) intan[1]Uji kekerasan dilakukan dengan menggunakan spesimen-spesimen dengan syarat-syarat tertentu yang harus terpenuhi. Syarat spesimen untuk uji kekerasan, yaitu:1. Permukaan spesimen harus rata (sejajar).2. Permukaan spesimen harus halus.3. Permukaan spesimen harus bersih.4. Jarak indentasi satu dengan yang lain minimal 3d (d = diameter bekas indentasi).5. Ketebalan spesimen minimal 10 d (d = diameter bekas indentasi).

Tabel 2.5 Macam-Macam Metode Kekerasan Lekukan [3]

C. Metode pantulan ( rebound / dynamic hardness )Pada pengukuran kekerasan dinamik, biasanya penumbuk dijatuhkan ke permukaan logam dan kekerasan dinyatakan oleh energi tumbuknya. Skeleroskop Shore (shore scleroscope), yang merupakan contoh paling umum dari suatu alat penguji kekerasan dinamik mengukur kekerasan yang dinyatakan dengan tinggi lekukan atau tinggi pantulan. Standar yang digunakan pada metode scleroscope shore adalah ASTM C-886. ). ASTM C-866 merupakan American society for testing and materials dengan spesifikasi C-866 yang merupakan material untuk mesin mesin penguji yang merupakan paduan atau campuran dari carbon, chromium, vanadium, tungsten atau kombinasi cobalt atau standar konversi kekerasan dari logam. Metode Kekerasan Sklereskop ditunjukan dengan angka yang diberikan oleh tingginya ujung palu kecil setelah dijatuhkan dalam tabung gelas dalam ketinggian 10 inch (250 mm) terhadap permukaan benda uji.

2.2.2 Nilai Konversi KekerasanFasilitas untuk mengonversi pengukuran kekerasan pada satu skala menjadi skala yang lain sangat diinginkan. Namun, karena kekerasan merupakan sifat material yang tidak ditetapkan dengan baik dan karena perbedaan eksperimen antara bermacam-macam teknik, sebuah skema konversi yang luas tidak ditemukan. Data konversi kekerasan telah ditentukan secara eksperimen dan ditemukan bergantung pada tipe dan karakteristik material. Data konversi yang paling dapat dipercaya ada pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.12 Perbandingan dari beberapa skala kekerasan[1]

Tabel konversi yang detail untuk bermacam-macam logam dan campuran dimuat dalam ASTM Standard E 140, Standard Hardness Conversion Tables for Metals. ASTM Standard E 140 merupakan standard yang digunakan untuk mengonversi nilai kekerasan dari satu nilai kekerasan ke nilai kekerasan lainnya. ASTM E 140 berisi tabel konversi seperti berikut:

Tabel 2.6 konversi nilai kekerasan ASTM E 140

[9]

2.2.3 Korelasi Nilai Kekerasan Dengan Struktur MikroPengaruh besarnya butiran terhadap kekerasan tergantung pada ukuran dari butiran tersebut. Semakin kecil besar butiran maka semakin kuat kekerasan dari logam tersebut dan sebaliknya. Proses pemanasan (Heat Treatment) dapat membesarkan ukuran dari butiran tersebut sehingga kekuatan untuk saling mengikat menurun, pada fase ini terjadi perubahan struktur butiran menjadi lebih terstruktur. Proses pendinginan setelahnya membuat ukuran dari butiran kembari mengecil tetapi struktur logam setelah pendinginan menjadi lebih terstruktur (strukturnya menjadi lebih rapi) sehingga kekerasan dari logamnya meningkat.

Gambar 2.13 Perbandingan struktur mikro terhadap kekerasan material [10]

Korelasi Nilai Kekerasan terhadap Perilaku PanasBaja karbon rendah dipanaskan diatas titik kritis atas (tertinggi). Seluruh unsur karbon masuk ke dalam larutan padat dan selanjutnya didinginkan. Baja karbon tinggi biasanya dipanaskan hanya sedikit diatas titik kritis terendah (bawah). Dalam hal ini, terjadi perubahan perlit menjadi austenit. Pendinginan yang dilakukan pada suhu itu akan membentuk martensit. Juga sewaktu kandungan karbon diatas 0,83% tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit, karena larutannya telah menjadi keras. Sehingga perlu dilakukan pemanasan pada suhu tinggi untuk mengubahnya dalam bentuk austenit. Lamanya pemanasan bergantung atas ketebalan bahan tetapi bahan harus tidak berukuran panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar.

Gambar 2.14 Transformasi yang Melibatkan Dekomposisi Austenit [3]

ACDEFBGC

Gambar 2.15 Diagram fasa Fe-Fe3C [11]

Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa-fasa yang terdapat didalamnya akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-Fe3C:

Ao : Titik pada temperatur 210oC dimana terjadi perubahan sifat magnetik sementit.A1 : Temperatur reaksi eutektoid (pada temperatur 723oC) yaitu perubahan fasa menjadi + , lalu kemudian berubah menjadi +Fe3C (perlit) dan ferit untuk baja hypo eutektoid (< 0,83%). Perubahan fasa menjadi +Fe3C, lalu kemudian berubah menjadi +Fe3C (perlit) dan cementite untuk baja hypo eutektoid (kurang dari 0,83%)A2 :Titik Currie (pada temperatur 769oC), dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik.A3: Temperatur transformasi dari fasa menjadi + yang ditandai pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.A : Titik cair besiB :Larutan padat yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik. Kelarutan karbon maksimum adalah 0,10% C : Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi peritektikD :Titik eutektik dimana L menjadi solid. Untuk daerah < 4,3% akan menjadi austenite ledeburite dan cementite, sedangkan daerah >4,3% akan menjadi cementite dan ledeburiteE : Garis dimana L mulai bertransformasi menjadi fasa L+Fe3CF : Titik yang menyatakan fasa . Ada hubungannya dengan reaksi eutektikG : Titik eutektoid yang menjadi batas perubahan menjadi +Fe3CAcm:Temperatur transformasi dari fasa menjadi Fe3C (sementit) yang ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur.Proses pemanasan (Heat Treatment) dapat membesarkan ukuran dari butiran tersebut sehingga kekuatan untuk saling mengikat menurun, pada fase ini terjadi perubahan struktur butiran menjadi lebih terstruktur. Proses pendinginan setelahnya membuat ukuran dari butiran kembari mengecil tetapi struktur logam setelah pendinginan menjadi lebih terstruktur (strukturnya menjadi lebih rapi) sehingga kekerasan dari logamnya meningkat.2.2.4 Aplikasi Dalam Dunia IndustriA. Pengaruh Proses Temper Terhadap Kekerasan Material Katup JIS SUH 11Material JIS SUH11 merupakan kelompok heat resistant alloy. Material ini memiliki kadar Cr dan Si yang tinggi untuk meningkatkan ketahanan korosi dan kekuatan pada temperatur yang cukup tinggi. Material JIS SUH11 biasa digunakan sebagai material untuk katup motor bakar. Katup motor bakar harus memiliki kekerasan dan keuletan yang tinggi. Di industri, kekerasan katup motor bakar setelah proses temper, sering kali berada di luar standar. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mempelajari hubungan antara proses temper dengan kekerasan material katup, serta mengamati aspek metalurgi yang terjadi pada proses temper.

Gambar 2.16 Katup JIS [12]

Pada penelitian ini, data-data diperoleh dari hasil pengukuran kekerasan dan struktur mikro spesimen awal, spesimen yang telah di-anneal, di-quench dan ditemper. Proses temper dilakukan dengan mem-variasikan temperatur dan waktu proses. Untuk temperatur, dilakukan 4 variasi, yaitu 650oC, 680oC, 720oC, dan 750oC, sedangkan untuk waktu, dilakukan 3 variasi, yaitu 30 menit, 60 menit, dan 90 menit. Pengukuran kekerasan dilakukan dengan menggunakan metoda microvickers dan diuji secara acak pada sampel. Hasil percobaan ini adalah kurva temper. Kurva ini dapat dijadikan acuan proses temper agar diperoleh kekerasan yang memenuhi standard kekerasan katup di industri.Proses temper untuk memperoleh harga kekerasan yang sesuai dengan standar untuk material katup JIS SUH11 adalah pada temperatur 720-750oC selama 30 menit, 60 menit, atau 90 menit. Agar proses temper lebih efisien maka disarankan memilih waktu temper 30 menit.

B. Pengaruh Holding Time Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro pada Bahan Dayang Super X (Sebuah Studi untuk Memperbaiki Kekerasan Piston Dayang Super X mendekati Piston Honda Supra X)

Gambar 2.17 Piston super X [12]

Tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) Menyelidiki komposisi unsur logam paduan piston Honda Supra X serta piston Dayang Super X. (2) Menyelidiki karakter sifat fisis dan mekanis piston Dayang Super X yang belum diberi perlakuan panas (heat treatment), serta yang telah mengalami heat treatment, dan piston Honda Supra X yang tidak mengalami heat treatment (original). (3) Menyelidiki adanya pengaruh waktu penahanan (Holding Time) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro bahan piston Dayang Super X pada proses heat treatment. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif, dan eksperimen. Adapun jenis penelitian ini merupakan penelitian kuantitatif, oleh karena data yang dihasilkan berupa angka-angka. Data yang diperoleh kemudian dianalisa dan dideskripsikan dalam grafik maupun histogram. Selain itu, untuk menentukan jenis perlakuan agar diperoleh hasil yang optimal, maka peneliti juga menggunakan metode Study Literature. Data dari penelitian ini diperoleh dari hasil pengujian komposisi bahan, foto stuktur mikro, pengujian kekerasan makro dan kekerasan mikro dari sebelum heat treatment dan sesudah heat treatment. Sampel dari penelitian ini adalah sebuah piston Honda Supra X dan piston Dayang Super X yang keduanya identik bentuk dan ukurannya. Hasil uji komposisi kimia menunjukkan bahwa spesimen piston Dayang Super X dan Honda Supra X merupakan paduan Aluminium dan silikon Hypoeutectoid dengan persentase 10,5 %Si pada spesimen piston Dayang Super X dan 10,4 %Si pada spesimen piston Honda Supra X. Berdasarkan standar The Aluminium Association, komposisi paduan Al-Si pada piston Dayang Super X dan piston Honda Supra X tersebut mendekati golongan 332 dan 333. Hasil pengamatan foto struktur mikro piston Honda Supra X, memperlihatkan presipitasi yang terjadi lebih optimal dan menunjukkan struktur butiran yang lebih halus dan padat dari piston Dayang Super X. Piston Honda Supra X memiliki nilai rata-rata kekerasan makro 71,16 HRB dan piston Dayang Super X memiliki nilai rata-rata kekerasan makro 67,67 HRB. Pada pengujian kekerasan mikro dihasilkan nilai rata-rata kekerasan piston Dayang Super X 118,73 HVN, sedangkan nilai rata-rata kekerasan mikro pada piston Honda Supra X yaitu 118,33 HVN. Perlakuan panas yang dilakukan untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis piston Dayang Super X adalah Age Hardening yang meliputi tahap Solution Treatment, Quenching, dan Artificial Aging, dengan variasi Holding Time pada tahap Artificial Aging selama 2,5 jam, 3,5 jam dan 4,5 jam dan Holding Time pada tahap Solution Treatment selama 7 jam. Ketentuan tersebut mengacu pada golongan Aluminium paduan 333 pada standar The Aluminium Association Nilai kekerasan meningkat dan mendekati piston Honda Supra X terjadi setelah spesimen mengalami perlakuan panas dengan Holding Time pada tahap Artificial Aging selama 3,5 jam, yaitu 118,7 HVN pada pengujian mikro dan 73,34 HRB pada pengujian makro. Hasil foto struktur mikro spesimen piston dengan variasi holding time selama 3,5 jam menunjukkan struktur yang lebih padat dan teratur daripada spesimen piston dengan holding time 2,5 jam dan raw material. Peningkatan nilai kekerasan piston Dayang Super X setelah mengalami Heat Treatment dengan Artificial Aging 4,5 jam mencapai 13%.

2.3 METODOLOGI 2.3.1 Bahan percobaanBahan pengujian yang digunakan antara lain: a. Lempeng Logam non perlakuanb. Lempeng Logam 2 kali penumbukanc. Lempeng Logam 4 kali penumbukand. Lempeng Logam 6 kali penumbukan2.3.2 Peraalatan PengujianPeralatan yang digunakan antara lain :a. Rockwell Hardness Tester Merupakan alat yang dipakai untuk mengukur kekasaranpermukaan dengan menggunakan Metode Rockwell

Gambar 2.20 Rockwell Hardness Tester Model HR-150A [5]

b. Amplas Memiliki fungsi untuk meratakan dan menghaluskan, meratakan dan mensejajarkan permukaan spesimen sebelum dilakukan pengujian kekerasan ( dimana ukuranya 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000)

Gambar 2.21 Amplas [5]

2.3.3 Langkah Pengujian1. Membersihkan permukaan benda uji dan mengamplasnya sehingga kedua permukaan tersebut benar-benar rata dan sejajar.2. Memasang penetrator diamond sesuai dengan jenis material yang akan diuji.3. Memasang benda uji pada kedudukannya (anvil) lalu kencangkan dengan memutar hand well searah jarum jam hingga spesimen menyentuh penetrator dan jarum kecil pada dial indicator menuju titik merah.4. Mengatur dial indicator sehingga jarum besar tepat pada garis indicator C.5. Setelah 30 detik dan jarum panjang berhenti tekan handle pelepas beban untu menghilangkan pengetesan pembebanan utama.6. Melakukan pembacaan pada indicator. Untuk pengujian dengan diamond penetrator baca pada garis bagian luar indicator (garis warna hitam).7. Memutar hand whell berlawanan jarum jam untuk menurunkan spesimen.8. Melakukan pengujian di 3 titik (3 kali pengukuran) dengan jarak minimal antara pengujian 3 kali diameter lubang hasil pengujian.9. Mengkonversi harga kekerasan Rockwell ke harga kekerasan Brinell dan Vickers dengan menginterpolasi dari tabel atau dengan rumus10. Membersihkan dan rapikan alat uji bila tidak digunakan lagi.

2.3.4 Diagram Alir Pengujian

AMulaiMengamplas spesimenMemasang penetrator HRA Memasang spesimen pada anvilMengecangkan spesimen menyentuh penetrator hingga jarum kecil tepat dititik merahMengatur jarum besar dial indikator pada BSetelah 1 menit tekan handle pelepas bebanMencatat hasil pada dial indikatorHRA (angka hitam)

ASelesaiMelepas spesimen dengan cara memutar hand well berlawanan jarum jamMembersihkan dan merapikan alat

2.4 HASIL DAN PEMBAHASAN2.4.1 DATA PERCOBAANTabel 2.7 Material non perlakuanNOHRA (Diamond 60)

Lempeng Logam (non-perlakuan)

157.5

251.8

362.5

Rata-rata57.26

Tabel 2.8 Material 2 kali penumbukanNOHRA (Diamond 60)


166.5

259.3

361.6

Rata-rata62.47



164

268.2

366.7

Rata-rata66.3



163.5

262.5

371.2

Rata-rata65.73

2.4.2 Pengolahan DataA. Rumus Perhitungan Konversia. Pengujian dengan Skala HRA

b. Untuk pengujian dengan skala HRF (dilihat dari tabel konversi), Jika nilainya tidak ada maka dilakukan interpolasi.c. Interpolasi dari tabel kekerasan pada lampiran :

Contoh : Nilai kekerasan kuningan diberikan pada data sebagai berikut :B. Mengkonversi dari skala HRA dam HRF ke skala HV dan HB a. Tabel 2.11 Material non perlakuanNo.Lempeng Logam

HRAHVHB

1.57.5228.10216.695

2.51.8187.146177.789

3.61.8265.318252.02

HV = 6,85 x 105

2 = 228.10 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 228.10 = 216.695

HV = 6,85 x 105

2 = 265.318 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 265.318 = 252.05

HV = 6,85 x 105

2 = 187.146 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 187.146 = 177.789

b. Tabel 2.12 Material 2 kali penumbukanNo.Baja ST 60

HRAHVHB

1.66.5326.56310.232

2.59.3243.86231.67

3.61.6266.486253.16

HV = 6,85 x 105

= 326.56 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 326.56 = 310.232

HV = 6,85 x 105

2 = 266.486HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 266.486 = 253.16 HV = 6,85 x 105

2 = 243.86 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 243.86 = 231.67

c. Tabel 2.13 Material 4 kali penumbukanNo.Besi cor

HRAHVHB

1.64293.63278.95

2.68.2352.22334.61

3.66.7329.43313.34

2HV = 6,85 x 105

= 293.63HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 293.63= 278.95

HV = 6,85 x 105

2= 352.22HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 352.22= 334.61

HV = 6,85 x 105

2 = 329.43HB = 0,95 x HV HB= 0,95 x 329.43 = 313.34

z

d. Tabel 2.14 Material 6 kali penumbukanNo.Kuningan

HRBHVHB

1.63.5287.64273.26

2.62.5276.21253.16

3.71.2405.51385.24

HV = 6,85 x 105

= 287.64 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 287.64 = 273.26

HV = 6,85 x 105

2 = 276.21HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 276.21 = 253.16

HV = 6,85 x 105

2 = 405.51 HB = 0,95 x HV HB = 0,95 x 405.51 = 385.24

2.4.2.2 Keseksamaan Nilai KekerasanA. Rumus Perhitungan1. Metode Rockwell

HR = ()

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

2. Metode Vickers

=

HV = ()

Ralat Nisbi =

Keseksamaan= 3. Metode Brinell

HB = ()

Ralat Nisbi =

Keseksamaan = A. Material Non Perlakuan1. Tabel 2.26 Baja ST 40NO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.53.000.25194.8011.24185.0610.15

2.54.000.25201.5411.47191.4610.33

3.53.500.00198.120.00188.220.00

Rata-rata= 53.500.50= 198.1522.72=188.2520.48

= 0.28

Nilai HRA yang sesungguhnya = = (53.500.28)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.9

Nilai HV yang sesungguhnya = = (198.151.9)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.74

Nilai HB yang sesungguhnya = = (188.251.74)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

2. Tabel 2.27 Baja ST 60NO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

157.50.25228.118.15216.716.38

2580.00232.320.00220.710.00

358.50.25236.6618.49224.8316.67

Rata-rata=58.000.50= 232.3636.64=220.7533.05

= 0.083


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 2.47

Nilai HV yang sesungguhnya = =(201.20.23)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 2.23

Nilai HB yang sesungguhnya = =(220.752.23)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

3. Tabel 2.28 Besi CorNO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.630.00281.840.00267.740.00

2.62.50.25276.2132.34262.3929.23

3.63.50.25287.6432.99273.2629.85

Rata-rata= 63.000,50= 281.9065.33= 267.8059.08

=0.08


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.2


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.13


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

4. Tabel 2.29 KuninganNO.HRB(HRB-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.700.02894702.794420.0069

2.69.50.108946511.09441.750.0289

3.700.02894702.794420.0069

Rata-rata=69.83

= 468.3316.67= 441.920.0427

= 0,76

Nilai HRA yang sesungguhnya = = (72.50,76)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.53

Nilai HV yang sesungguhnya = = (1241.53)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 2.28


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

5. Tabel 2.30 TembagaNO.HRB(HRB-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.39.50.44892743.0625260.32.77

2.38.52.788927214.0625258.47.78

3.42.55.4289281.2530.25267.1927.35

Rata-rata= 40.17

= 275.847.375= 261.9637.90

= 1.86

Nilai HRB yang sesungguhnya = = (40.11.86)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.26


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.41


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

6. Tabel 2.31 AluminiumNO.HRB(HRB-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.721.7689490277.77461235.11

2.715.4289480711.29451641.61

3.7713.46895501874.895171654.05

Rata-rata= 73.3320.67= 506.7954.65= 476.332530.7

= 1.67

Nilai HRB yang sesungguhnya = = (78.31.67)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 1.20


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 1.15


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

B. Material Perlakuan Panas1. Perlakuan panas dengan pendinginan udaraa. Tabel 2.32 Baja ST 40NO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.67.001.36333.81354.82317.12320.17

2.67.500.44341.30128.75324.23116.28

3.70.003.36382.83911.03363.69822.35

Rata-rata= 544.5= 194.8863.08= 185.1457.00

= 0.89

Nilai HRA yang sesungguhnya = = (540.89)

Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.2


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 3.08


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =


1.52.500.03191.551.29181.981.16

2.53.500.69198.1229.52188.2226.66

3.52.000.44188.3918.46178.9716.70

Rata-rata= 52.671.17= 192.6949.27= 183.0644.52

= 0.44


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 2.86


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 2.72


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

3. Tabel 2.34 Besi CorNO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.55.000.25208.6314.36198.2012.96

2.55.000.25208.6314.36198.2012.96

3.56.501.00220.0057.46209.0051.84

Rata-rata= 55.501.50= 212.4286.18= 201.8077.76

= 0.5


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.78


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 3.6


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

2. Perlakuan panas dengan pendinginan air1. Tabel 2.35 Baja ST 40NO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.510.69208.6314.36198.2012.96

2.50.51.78208.6314.36198.2012.96

3.544.69220.0057.46209.0051.84

Rata-rata= 51.837.17= 212.4286.18= 201.8077.76

= 1.09


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.78


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.6


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =


1.55.504.00208.6314.36198.2012.96

2.53.000.25208.6314.36198.2012.96

3.52.002.25220.0057.46209.0051.84

Rata-rata= 53.506.5= 212.4286.18= 201.8077.76

= 1.04


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.78


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

== 3.6


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

Tabel 2.37 Besi CorNO.HRA(HRA-)2HV(HV-)2HB(HB-)2

1.55.000.25208.6314.36198.2012.96

2.55.000.25208.6314.36198.2012.96

3.56.501.00220.0057.46209.0051.84

Rata-rata=55.51.50= 212.4286.18= 201.8077.76

= 0.5


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.78


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

= = 3.6


Ralat Nisbi =

Keseksamaan =

2.4.3 Analisa dataTabel 2.38 Nilai KekerasanNama BahanBrinell Hardness(kg/mm2)

Besi cor180-250

ST 60 nonperlakuan170-195

ST 40 nonperlakuan95-120

Kuningan85

Tembaga75

Alumunium25-40

ST 60 normalizing229

ST 60 quenching311

ST 40 normalizing170

ST 40 quenching262

Untuk lebih mengetahui nilai kekerasan lebih jelas, dapat melihat tabel. Kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST 60 dan baja ST 40 , ini disebabkan karena besi cor mempunyai kandungan karbon paling besar dibanding baja ST 60 dan baja ST 40. Sedangkan baja ST 60 (Kandungan karbonnya 0,3 0,7 % C ) lebih kaya karbon sehingga termasuk baja karbon tinggi, daripada baja ST 40 (< 0,3 % C) dan termasuk baja karbon rendah. Semakin banyak karbon maka nilai kekerasan makin besar dan keuletan makin kecil. Untuk kandungan karbon kurang dari 2,14% disebut besi baja karbon rendah,antara 2,14%-6,7% disebut besi cor,dan lebih dari 6,7% tidak dapat disebut baja tetapi disebut cementit / besi karbida (FeC)

Sedangkan untuk kuningan mengandung 2 % Al juga merupakan tembaga paduan sehingga memiliki kekerasan yang lebih besar dibandingkan aluminium dan tembaga. Ini disebabkan kuningan mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi daripada tembaga dan aluminium. Tembaga memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada aluminium, ini disebabkan tembaga mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi daripada aluminium yaitu sekitar 200 N/mm2 pada suhu rendah kekuatan tarik jauh lebih besar. Tembaga itu sendiri apabila direaksikan dengan oksigen dapat menjadi lebih ulet (0,04 % O) hal ini menjadikan berkurangnya kandungan karbon pada tembaga tersebut. Aluminium mempunyai kekerasan paling rendah, hal ini disebabkan kekuatan tarik aluminium paling kecil yaitu sekitar 10 kg/mm3 dan aluminium juga mempunyai sifat lunak lebih berat dari Sn dan lebih lunak dari Zn. Mempunyai berat jenis 2,7.10 Kg/m3, regangan 18 25 %.

Tabel 2.39 Hasil yang didapat dari pengujian material non perlakuanNAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL (HR)KEKERASAN VICKER (HV)

Baja ST 40(188.251.74)(53.500.28)(1981.9)

Baja ST 60(220.752.23)(58.000.083)(201.20.23)

Besi Cor(287.803.13)(63.00 0.08)(281.903.2)

Kuningan(117.32.28)(72.50,76)(1241.53)

Tembaga(78.31.67)(40.11.86)(82.51.26)

Aluminium(112.41.15)(78.31.67)(118.31.20)

Gambar 2.23 Grafik Nilai Kekerasan Material Non PerlakuanAnalisa: Berdasarkan data pengujian, nilai kekerasan besi cor tidak lebih besar dibandingkan baja ST 60. Terjadi penyimpangan pada data hasil pengujian kekerasan. Seharusnya nilai kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST-60 karena besi cor memiliki kandungan karbon paling besar dibanding baja ST 60 dan baja ST 40. Sedangkan untuk nilai kekerasan kuningan, tembaga dan aluminium terjadi penyimpangan karena hasil kekerasan aluminium lebih besar dibandingkan tembaga. Seharusnya tembaga memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi daripada aluminium, karena tembaga mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi daripada aluminiumPenyimpangan dapat saja terjadi disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut:a. Dalam persiapan untuk uji keras (seperti mengikir dan mengamplas) terjadi banyak perlakuan lain seperti bubut dan gerinda. b. Jarak penetrasi terlalu dekatc. Waktu penetrasi kurang lamad. Ketidaktelitian praktikan dalam membaca dial indicator pada alat uji kekerasane. Spesimen tertukar dengan specimen yang lain2.4.3.1 Material Perlakuan PanasUrutan nilai kekerasan antara bahan yang mengalami perlakuan panas dengan pendinginan udara dan pendinginan air yaitu: pendinginan air > pendinginan udara.Perlakuan panas dengan pendinginan air merupakan proses hardening yaitu proses quenching. Quenching adalah suatu proses perlakuan panas terhadap suatu material dengan cara dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu austenit (900oC). Kemudian dilakukan proses pendinginan cepat yaitu dalam hal ini dengan media air. Proses pendinginan ini berlangsung cepat mengakibatkan terbentuknya martensit yang keras. Martensit mempunyai struktur kristal yang bersifat tidak stabil,berbentuk seperti jarum, dan bersifat sangat keras dan rapuh.Sedangkan untuk perlakuan panas dengan pendinginan udara merupakan proses softening yaitu proses normalizing. Normalizing adalah proses di mana material dipanaskan dahulu sampai suhu austenit kemudian dilakukan pendinginan dengan medium udara secara perlahan. Proses ini terjadi pada suhu 55-650C diatas daerah austenit murni. Pendinginan ini mencegah timbulnya segregasi praeutektoid sehingga struktur mikro yang terbentuk adalah perlit halus dan tidak ada ferit praeutektoid dalam jumlah banyak. Dengan demikian akan dihasilkan material yang kekerasannya lebih kecil dari sebelumnya.Dari penjelasan di atas jelaslah bahwa kekerasan material dengan perlakuan panas dengan pendinginan air lebih besar daripada perlakuan panas dengan pendinginan udara. Hasil yang didapat dari pengujian adalah:

1. Material Perlakuan Panas dengan Pendinginan AirTabel 2.40 Hasil yang didapat dari pengujian material pendinginan airNAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL (HR)KEKERASAN VICKER (HV)

Baja ST 40(201.803.6)(540.89)(212.423.78)

Baja ST 60(1999.21.36)(52.670.44)(212.423.78)

Besi Cor(201.83.6)(55.500.5)(212.423.78)

Gambar 2.24 Grafik Nilai Kekerasan Material Perlakuan Panas dengan Pendinginan AirAnalisa:Berdasarkan data pengujian, nilai kekerasan besi cor tidak lebih besar dibandingkan baja ST 60. Terjadi penyimpangan pada data hasil pengujian kekerasan. Seharusnya nilai kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST-60 karena besi cor memiliki kandungan karbon paling besar dibanding baja ST 60 dan baja ST 40. Penyimpangan dari material perlakuan panas dengan pendinginan air pada besi cor dan baja ST 60 dapat saja terjadi disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut :1. Dalam persiapan untuk uji keras (seperti mengikir dan mengamplas) terjadi banyak perlakuan lain seperti bubut dan gerinda. 2. Jarak penetrasi terlalu dekat3. Waktu penetrasi kurang lama4. Ketidaktelitian praktikan dalam membaca dial indicator pada alat uji kekerasan5. Spesimen tertukar dengan spesimen yang lain

1. Material Perlakuan Panas dengan Pendinginan UdaraTabel 2.41 Hasil yang didapat dari pengujian material pendinginan udaraNAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL (HR)KEKERASAN VICKER (HV)

Baja ST 40(51.830.1)(51.831.09)(1300.13)

Baja ST 60(199.22.72)(53.51.04)(209.81.09)

Besi Cor(201.803.6)(55.50.5)(212.423.78)

Gambar 2.25 Grafik Nilai Kekerasan Material Perlakuan Panas denganPendinginan UdaraAnalisa:Berdasarkan data pengujian, nilai kekerasan besi cor tidak lebih besar dibandingkan baja ST 60. Terjadi penyimpangan pada data hasil pengujian kekerasan. Seharusnya nilai kekerasan besi cor lebih besar daripada baja ST-60 karena besi cor memiliki kandungan karbon paling besar dibanding baja ST 60 dan baja ST 40. Penyimpangan dari material perlakuan panas dengan pendinginan udara pada besi cor dan baja ST 60 dapat saja terjadi disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut :1. Dalam persiapan untuk uji keras (seperti mengikir dan mengamplas) terjadi banyak perlakuan lain seperti bubut dan gerinda. 1. Jarak penetrasi terlalu dekat1. Waktu penetrasi kurang lama1. Ketidaktelitian praktikan dalam membaca dial indicator pada alat uji kekerasan1. Spesimen tertukar dengan specimen yang lainAnalisa perbandingan antara dua perlakuan tersebut adalah:1. Berdasarkan data hasil pengujian kekerasan material tampak bahwa nilai kekerasan untuk baja ST 60 perlakuan panas dengan pendinginan udara dan dengan pendinginan air, hal ini tidak sesuai dengan referensi. Kemungkinan dalam pengujian spesimen dari perlakuan air tertukar dengan spesimen dari perlakuan udara. 1. Selain hasil dari pengujian pada baja ST 60 tidak sesuai dengan referensi, hasil pengujian dari baja ST 40 dan besi cor hasilnya sesuai dengan referensi.Berdasarkan percobaan : Baja ST 40 : Pendinginan air > Pendinginan udara Baja ST 60 : Pendinginan udara > Pendinginan air Besi Cor : Pendinginan air > Pendinginan udara

2.5 PENUTUP2.5.1 Kesimpulan1. Kekerasan suatu material didefinisikan sebagai ketahanan suatu material untuk menerima penetrasi/tekanan dari material lain atau deformasi.2. Uji kekerasan merupakan pengujian untuk memperoleh nilai kekerasan dari suatu material.3. Dari hasil pengujian diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 2.42 Hasil yang didapat dari pengujian materialNon Perlakuan

NAMA BAHANKEKERASAN BRINELL (HB)KEKERASAN ROCKWELL (HR)KEKERASAN VICKER (HV)

Baja ST 40(188.251.74)(53.500.28)(1981.9)

Baja ST 60(220.752.23)(58.000.083)(201.20.23)

Besi Cor(287.803.13)(63.00 0.08)(281.903.2)

Kuningan(117.32.28)(72.50,76)(1241.53)

Tembaga(78.31.67)(40.11.86)(82.51.26)

Aluminium(112.41.15)(78.31.67)(118.31.20)

Perlakuan Panas dengan Pendinginan Udara


Baja ST 40(51.830.1)(51.831.09)(1300.13)

Baja ST 60(199.22.72)(53.51.04)(209.81.09)

Besi Cor(201.803.6)(55.50.5)(212.423.78)

Perlakuan Panas dengan Pendinginan Air


Baja ST 40(185.143.08)(540.89)(194.883.2)

Baja ST 60(183.062.72)(52.670.44)(192.692.86)

Besi Cor(201.83.6)(55.500.5)(212.423.78)

4. Kekerasan suatu material tergantung dari kadar karbon dan bila mengalami perlakuan panas tergantung juga dari laju pendinginanya.5. Material mengalami perlakuan panas dengan pendinginan air lebih keras daripada pendinginan udara karena laju pendinginanya lebih cepat sehingga terbentuk martensit.

2.5.2 SaranUntuk mendapatkan data hasil pengujian yang akurat maka sebaiknya :1. Pengamplasan dilakukan sebaik mungkin sampai permukaan benda uji benar-benar rata, halus, dan bersih serta sejajar antara permukaan atas dan bawah.1. Pengidentasi dan landasannya harus bersih dan dudukannya baik.1. Teliti dalam mengatur dial indicator, posisi jarum kecil dan jarum besar harus tepat.1. Dalam menggerakan tuas harus tepat di posisi masing-masing tidak boleh lebih dan tidak boleh kurang.1. Jarak titik penetrasi jangan terlalu dekat.1. Teliti dalam membaca skala. 1. Spesimen pengujian jangan sampai tertukar.

DAFTAR PUSTAKA[1]Vander Voort,George. Metallography[2]Dieter, Goerge . Mechanical Metallurgy[3]William D. Callister, Jr .2007. Fundamentals of Material Science and Engineering 7th edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.[4]Job Sheet Praktikum Struktur dan Sifat Material, 2011[5]Laboratorium Metalurgi Fisik Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro[6]Ilmu Pengetahuan Bahan, BJM Bemer[7]www.shu.ac.uk/research/meri.instr./hard.htm[8]http://dataujiIndonesia.itrademarket.com[9]http://www.leco.com/products/metallography/gudes/HARDSCALESBOOKLET200-971.pdf [10]http://forum.supermotoindonesia.com/showthread.php?t=2793[11]Armani Hari dan Daryanto. Ilmu Bahan.[12]http://indusri15rizqi.blog.mercubuana.ac.id/[13]http://www.saarstahl.de/grundlagen_der_waermebehandlung.html?&L=1[14]http://www.batan.go.id/ptlr/08id/files/u1/sntpl8/proceeding/17%20Aisyah%20_159-174_.pdf

Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro102

Uji Kekerasan praktikum metalurgi fisik

Documents