Kekerasan material didefinisikan sebagai ketahanannya terhadap penetrasi atau indentasi permanen. Kekerasan yang baik umumnya berarti bahwa bahan tersebut tahan terhadap goresan dan keausan. Untuk banyak aplikasi rekayasa, karakteristik penting dari kekerasan yang baik pada sebagian besar perkakas yang digunakan dalam manufaktur adalah  anti gores dan ketahanan terhadap aus. Pembaca akan melihat dalam paragraf setelah ini korelasi kuat antara kekerasan dan kekuatan.

Uji Kekerasan

Uji kekerasan biasanya digunakan untuk mengidentifikasi sifat material karena cenderung lebih cepat dan nyaman. Namun, berbagai metode pengujian disesuaikan karena perbedaan kekerasan di antara material yang berbeda. Uji kekerasan yang paling terkenal adalah Brinell dan Rockwell. 

Brinell Hardness Test (Uji kekerasan Brinell)

Uji kekerasan Brinell  digunakan secara luas untuk menguji logam dan bukan logam untuk kekerasan rendah hingga sedang. Dinamakan demikian setelah insinyur Swedia mengembangan Uji kekerasan Brinell pada tahun 1900. Dalam pengujiannya, bola baja yang dikeraskan (atau semen karbida) dengan diameter 10 mm ditekan ke permukaan spesimen menggunakan beban 500 kg, 1500 kg, atau 3000 kg. Beban tersebut kemudian dibagi ke dalam area indentasi untuk mendapatkan Brinell Hardness Number (BHN). Dalam bentuk persamaan:

kekerasan 1

Dimana:

HB = Brinell Hardness Number (BHN);

F = beban indentasi, kg;

Db = diameter bola indentor, mm; 

Di = diameter indentasi pada permukaan, mm.

Dimensi-dimensi ini ditunjukkan pada Gambar 1 (a). BHN yang dihasilkan memiliki satuan kg/mm2, tetapi satuan tersebut biasanya dihilangkan dalam menyatakan bilangannya. Untuk material yang lebih keras (di atas 500 BHN), bola karbida cemented dipilih dan digunakan karena bola baja mengalami deformasi elastis yang mengkompromikan ketepatan pembacaan. Disamping itu, beban yang lebih tinggi (1500 dan 3000 kg) biasanya digunakan untuk material yang lebih keras. Karena perbedaan hasil di bawah beban yang berbeda, hal itu dianggap sebagai praktik yang baik untuk menunjukkan beban yang digunakan dalam uji kekerasan ketika melaporkan pembacaan HB.

kekerasan 2

Gambar 1. Pengujian kekerasan metode: (a) Brinell; (b) Rockwell: (1) beban kecil awal dan (2) beban besar, (c) Vicker, dan (d) Knoop.

 

Rockwell Hardness Test  (Uji Kekerasan Rockwell)

Uji Kekerasan Rockwell adalah pengujian lain selain Brinell Hardness Test yang banyak digunakan, dinamakan demikian setelah seorang ahli metalurgi yang mengembangkannya di awal 1920-an. Uji Kekerasan Rockwell mudah digunakan, dan dikembangkannya beberapa perangkat tambahan selama bertahun-tahun telah membuat pengujian itu dapat beradaptasi dengan berbagai jenis material. 

Dalam Uji Kekerasan Rockwell, indentor berbentuk kerucut atau bola berdiameter kecil, dengan diameter = 1,6 atau 3,2 mm (1/16 atau 1/8 in) ditekan ke dalam spesimen menggunakan beban kecil 10 kg yang selanjutnya indentor menetrasi ke dalam material. Kemudian, beban utama sebesar 150 kg (atau nilai lainnya) diterapkan, menyebabkan indentor menembus ke dalam spesimen dengan jarak tertentu terhadap posisi awalnya. Jarak penetrasi tambahan ini diubah menjadi nilai kekerasan Rockwell oleh mesin penguji. Urutannya digambarkan pada Gambar 1 (b). Perbedaan dalam beban dan geometri indentor, memberikan berbagai skala Rockwell untuk bahan yang berbeda. Yang paling skala umum ditunjukkan pada Tabel 1. 

Tabel 1. Skala Kekerasan Rockwell

kekerasan 4

Vickers Hardness Test (Uji Kekerasan Viskers)

Uji Kekerasan Viskers ini, juga dikembangkan pada awal tahun 1920, menggunakan indentor berlian  berbentuk piramida. Hal ini didasarkan pada prinsip bahwa tekanan yang dibuat oleh indentor ini secara geometrik sama seberapapun bebannya. Dengan demikian, beban dari berbagai ukuran yang diterapkan, tergantung pada kekerasan material yang akan diukur. Vickers Hardness (HV) kemudian ditentukan dari rumus:

kekerasan 3

di mana:

F = beban yang diterapkan, kg, dan

D = diagonal dari tekanan yang dibuat oleh indentor, mm, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 (c).
Tes Vickers dapat digunakan untuk semua jenis logam dan satu-satunya yang memiliki skala terluas di antara uji kekerasan.

Referensi: Fundamental of Modern Manufacturing, Mikell P. Groover, Edisi 4