Grafik Konversi Kekerasan: HLD, HRC, HRB, HV, HB, HSD

Apa Itu Kekerasan?

Kekerasan adalah ukuran ketahanan material terhadap penetrasi benda keras ke dalam permukaannya, yang berfungsi sebagai indikator kinerja penting untuk material logam. Biasanya, nilai kekerasan yang lebih tinggi berkorelasi dengan ketahanan aus yang lebih baik. Indikator kekerasan yang paling umum adalah kekerasan Brinell, kekerasan Rockwell, dan kekerasan Vickers.

1. Kekerasan Brinell (HB)

Kekerasan Brinell diukur dengan memberikan beban tertentu (biasanya 3000kg) pada bola baja yang dikeraskan (biasanya berdiameter 10mm) yang ditekan ke dalam permukaan material. Setelah mempertahankan beban untuk jangka waktu tertentu dan kemudian menurunkannya, nilai kekerasan Brinell (HB) dihitung sebagai rasio beban terhadap area lekukan, dinyatakan dalam KN/mm² (N/mm²).

2. Kekerasan Rockwell (HR)

Jika kekerasan Brinell (HB) melebihi 450 atau sampel terlalu kecil, uji kekerasan Rockwell digunakan sebagai gantinya. Uji ini melibatkan penekanan kerucut berlian dengan sudut atas 120° atau bola baja (berdiameter 1,59 mm atau 3,18 mm) ke dalam permukaan material di bawah beban tertentu. Kekerasan kemudian dihitung berdasarkan kedalaman lekukan. Kekerasan Rockwell dinyatakan dalam tiga skala:

• HRA: Menggunakan beban 60kg dan indentor kerucut berlian, cocok untuk material yang sangat keras seperti paduan keras.
• HRB: Menggunakan beban 100kg dan bola baja yang dikeraskan berdiameter 1,58mm, cocok untuk material yang lebih lunak seperti baja anil dan besi cor.
• HRC: Menggunakan beban 150kg dan indentor kerucut berlian, cocok untuk material yang sangat keras seperti baja yang dipadamkan.

3. Kekerasan Vickers (HV)

Kekerasan Vickers ditentukan dengan menekan kerucut persegi intan dengan sudut atas 136° dan beban hingga 120kg ke dalam permukaan material. Nilai kekerasan Vickers (HV) dihitung dengan membagi beban dengan luas permukaan lubang lekukan, yang dinyatakan dalam kgf/mm².

4. Kekerasan Leeb (Leeb Hardness (HLD))

Kekerasan Leeb mengukur kekerasan lokal atau keseluruhan material logam dengan menilai respons material terhadap beban tumbukan. Nilai kekerasan Leeb dapat dikonversi ke dalam satuan kekerasan lainnya, seperti kekerasan Rockwell dan Brinell.

5. Kekerasan Pantai (HSD)

Shore hardness mengukur kekerasan material non-logam dengan mengevaluasi ketahanan material terhadap bentuk indentor tertentu. Nilai kekerasan pantai dapat dikonversi ke dalam satuan kekerasan lainnya.

Catatan:

Dalam pengujian kekerasan Rockwell, HRA, HRB, dan HRC mewakili tiga skala yang berbeda: Skala A, Skala B, dan Skala C. Uji Rockwell adalah uji kekerasan lekukan yang umum. Ketiga skala tersebut dimulai dengan tekanan awal 98,07N (10kgf), dan nilai kekerasan dihitung berdasarkan kedalaman lekukan. Skala A menggunakan indentor kerucut berlian dengan tekanan maksimum 588,4N (60kgf); Skala B menggunakan indentor bola baja 1,588 mm (1/16 inci) dengan tekanan maksimum 980,7N (100kgf); Skala C menggunakan kerucut berlian yang sama dengan Skala A namun dengan tekanan maksimum 1471N (150kgf). Skala B cocok untuk material yang lebih lunak, sedangkan Skala C untuk material yang lebih keras.

Pengalaman menunjukkan perkiraan korelasi antara nilai kekerasan yang berbeda dari bahan logam dan antara nilai kekerasan dan kekuatan. Kekerasan ditentukan oleh ketahanan material terhadap deformasi plastis awal dan selanjutnya. Oleh karena itu, kekuatan material yang lebih tinggi umumnya menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi. Namun, hubungan konversi antara material yang berbeda tidak selalu konsisten.

Lihat "Tabel Perbandingan Kekerasan" di bawah ini untuk mengonversi nilai kekerasan baja yang berbeda.

Grafik Konversi Kekerasan

Menurut standar Jerman DIN50150, tabel berikut ini membandingkan kekuatan tarik bahan baja yang umum digunakan dengan kekerasan Vickers, kekerasan Brinell, dan kekerasan Rockwell.

1. Grafik Kekerasan HB, HB, HRC

2. Grafik Kekerasan HV, HRC, HBS

3. Grafik Kekerasan HLD, HRC, HRB, HV, HB, HSD

Konversi Nilai Kekerasan Baja

Perkiraan nilai konversi kekerasan baja Vickers (HV) ke yang lain kekerasan dan kekuatan tindakan.

• a) Nilai yang diwakili dalam huruf tebal pada tabel ini selaras dengan nilai konversi kekerasan menurut tabel ASTM-E140 di atas, yang dicantumkan oleh masing-masing asosiasi SAE-ASM-ASTM.
• b) Nilai numerik dalam tanda kurung berada di luar kisaran dan disediakan hanya untuk referensi.

Rumus Konversi Kekerasan

1. Kekerasan Pantai (HS) = Kekerasan Brinell (BHN) / 10 + 12
2. Kekerasan Pantai (HS) = Kekerasan Rockwell (HRC) + 15
3. Kekerasan Brinell (BHN) = Kekerasan Vickers (HV)
4. Kekerasan Rockwell (HRC) = Kekerasan Brinell (BHN) / 10 - 3

Kekerasan Rockwell (HRC) vs Kekerasan Brinell (HB)

Kekerasan adalah indikator performa yang mengukur tingkat kelembutan atau kekerasan suatu bahan. Ada banyak metode untuk pengujian kekerasan, masing-masing dengan prinsip yang berbeda, yang menghasilkan nilai dan makna kekerasan yang berbeda.

Yang paling umum adalah uji kekerasan lekukan beban statis, seperti Kekerasan Brinell (HB), Kekerasan Rockwell (HRA, HRB, HRC), dan Kekerasan Vickers (HV).

Nilai kekerasan ini mengindikasikan kemampuan permukaan material untuk menahan lekukan benda keras.

Leeb Hardness (HL) dan Shore Hardness (HS) yang populer termasuk dalam uji kekerasan pantul, yang mewakili ukuran kerja deformasi elastis logam.

Oleh karena itu, kekerasan bukanlah kuantitas fisik yang sederhana, tetapi merupakan indikator performa komprehensif yang mencerminkan elastisitas, plastisitas, kekuatan, dan ketangguhan suatu bahan.

1. Kekerasan Baja: Simbol untuk kekerasan logam (Hardness) adalah H.

Tergantung pada metode pengujian yang digunakan,

• Secara konvensional, ada pengukuran kekerasan Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), dan Leeb (HL), di antaranya HB dan HRC yang paling umum digunakan.
• HB memiliki berbagai macam aplikasi, sedangkan HRC cocok untuk bahan dengan kekerasan permukaan yang tinggi, seperti kekerasan perlakuan panas. Perbedaan di antara keduanya terletak pada indentor yang digunakan dalam penguji kekerasan; penguji kekerasan Brinell menggunakan bola baja, sedangkan penguji kekerasan Rockwell menggunakan berlian.
• HV digunakan untuk analisis mikroskopis. Kekerasan Vickers (HV) ditentukan dengan menekan kerucut persegi intan dengan beban hingga 120kg dan sudut atas 136° ke dalam permukaan material, lalu membagi luas permukaan lubang lekukan dengan nilai beban untuk mendapatkan nilai kekerasan Vickers (HV).
• Penguji kekerasan portabel HL mudah diukur. Alat ini menghitung kekerasan dengan menggunakan bola tumbukan untuk memantul dari permukaan kekerasan, dan rumus untuk Leeb Hardness HL = 1000 × VB (kecepatan pantul) / VA (kecepatan tumbukan).
• Alat uji kekerasan Leeb portabel yang paling umum digunakan dapat mengonversi pengukuran Leeb (HL) menjadi kekerasan Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), dan Shore (HS). Atau gunakan prinsip Leeb untuk secara langsung mengukur nilai kekerasan dengan Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL), Shore (HS).

Rockwell Hardness (HRC) umumnya digunakan untuk material dengan kekerasan tinggi, seperti material setelah perlakuan panas.

2. HB - Kekerasan Brinell

Ini umumnya digunakan ketika bahannya lebih lembut, seperti logam non-besi, atau baja sebelum perlakuan panas atau setelahnya anil. Kekerasan Brinell (HB) diukur dengan menerapkan beban uji tertentu untuk menekan bola baja yang dikeraskan atau bola karbida dengan diameter tertentu ke dalam permukaan logam yang sedang diuji, mempertahankannya selama waktu tertentu, kemudian melepaskannya, dan mengukur diameter lekukan pada permukaan yang diuji.

Nilai Kekerasan Brinell diperoleh dengan membagi beban dengan luas permukaan bola lekukan.

Biasanya, beban tertentu (umumnya 3000kg) digunakan untuk menekan bola baja yang dikeraskan dengan ukuran tertentu (umumnya berdiameter 10mm) ke dalam permukaan material, dipertahankan untuk jangka waktu tertentu, dan setelah pembongkaran, rasio beban terhadap area lekukan adalah nilai Kekerasan Brinell (HB), dengan satuan dalam kilogram-gaya / mm2 (N / mm²).

3. Kekerasan Rockwell menggunakan kedalaman deformasi plastis lekukan untuk menentukan indeks nilai kekerasan.

Satuan kekerasan adalah 0,002 milimeter. Apabila HB>450 atau spesimen terlalu kecil, uji kekerasan Brinell tidak dapat digunakan dan sebagai gantinya digunakan pengukuran kekerasan Rockwell. Ini melibatkan penggunaan kerucut berlian dengan sudut puncak 120 ° atau bola baja dengan diameter 1,59 atau 3,18 mm, di bawah beban tertentu, ditekan ke permukaan material, dan menentukan kekerasan material dari kedalaman lekukan. Menurut kekerasan yang berbeda dari bahan uji, tiga skala yang berbeda digunakan:

• HRA: Menggunakan beban 60kg dan indentor kerucut berlian untuk menentukan kekerasan, dan digunakan untuk material dengan kekerasan yang sangat tinggi (seperti paduan keras, dll.).
• HRB: Menggunakan beban 100kg dan bola baja yang dikeraskan dengan diameter 1,58mm untuk menentukan kekerasan, dan digunakan untuk material dengan kekerasan yang lebih rendah (seperti baja anil, besi tuang, dll.).
• HRC: Menggunakan beban 150kg dan indentor kerucut berlian untuk menentukan kekerasan, dan digunakan untuk material dengan kekerasan yang sangat tinggi (seperti baja yang dikeraskan, dll.).

Selain itu:

• HRC menyiratkan skala kekerasan Rockwell C.
• HRC dan HB, keduanya digunakan secara luas dalam produksi.
• Kisaran HRC yang berlaku adalah HRC 20-67, setara dengan HB225-650.

Jika kekerasannya melebihi kisaran ini, gunakan skala kekerasan Rockwell A (HRA).

Jika kekerasan di bawah kisaran ini, gunakan Kekerasan Rockwell B skala (HRB).

Batas atas kekerasan Brinell adalah HB650; tidak boleh melebihi nilai ini.

4. Indentor untuk penguji kekerasan Rockwell skala C adalah kerucut berlian dengan sudut puncak 120 derajat. Beban uji adalah nilai yang tetap, dan standar Cina adalah 150 kilogram gaya. Indentor untuk penguji kekerasan Brinell adalah bola baja yang diperkeras (HBS) atau paduan keras bola (HBW). Beban uji bervariasi dengan diameter bola, mulai dari 3000 hingga 31,25 kilogram gaya.

5. Lekukan kekerasan Rockwell sangat kecil, dan nilai pengukurannya bersifat lokal, sehingga nilai rata-rata harus dihitung dengan mengukur beberapa titik. Sangat cocok untuk produk jadi dan lembaran tipis, dan diklasifikasikan sebagai pengujian non-destruktif. Lekukan kekerasan Brinell lebih besar, dan nilai pengukurannya akurat, tetapi tidak cocok untuk produk jadi dan lembaran tipis. Umumnya tidak diklasifikasikan sebagai pengujian non-destruktif.

6. Nilai kekerasan dari kekerasan Rockwell adalah angka tanpa dimensi, tanpa satuan. (Oleh karena itu, tidak tepat jika menyebut kekerasan Rockwell sebagai derajat.) Nilai kekerasan kekerasan Brinell memiliki satuan dan memiliki hubungan perkiraan tertentu dengan kekuatan tarik.

7. Kekerasan Rockwell secara langsung ditampilkan pada dial dan juga dapat ditampilkan secara digital. Mudah dioperasikan, cepat dan intuitif, serta cocok untuk produksi massal. Kekerasan Brinell memerlukan penggunaan mikroskop untuk mengukur diameter lekukan, dan kemudian mencari tabel atau menghitung, pengoperasiannya relatif rumit.

8. Dalam kondisi tertentu, HB dan HRC dapat dikonversi dengan melihat tabel. Rumus perhitungan mental secara kasar dapat diingat sebagai: 1HRC≈1/10HB.

Pengujian Kekerasan

Kekerasan adalah sifat penting dari material, terutama dalam aplikasi industri dan teknik. Kekerasan mengacu pada ukuran ketahanan material terhadap deformasi, terutama deformasi plastis, ketika dikenai gaya. Secara sederhana, kekerasan menunjukkan kemampuan material untuk menahan penetrasi, goresan, atau keausan. Atribut ini sangat penting ketika mengevaluasi kinerja dan daya tahan bahan yang digunakan di berbagai lingkungan.

Ada beberapa skala dan metode pengukuran kekerasan, tetapi yang umum digunakan termasuk HLD, HRC, HRB, HV, HB, dan HSD. Masing-masing pengukuran ini menguji aspek yang berbeda dari ketahanan material terhadap gaya atau deformasi dengan menggunakan teknik dan mesin pengujian tertentu. Penting untuk memahami berbagai skala kekerasan karena dapat memberikan hasil yang berbeda dan paling cocok untuk jenis material tertentu.

HLD, atau Leeb Hardness, adalah uji kekerasan dinamis yang mengukur kecepatan pantulan benda tumbukan kecil setelah dipukul terhadap material yang diuji. Semakin tinggi kecepatan pantulan, semakin keras materialnya. HLD digunakan untuk pengujian in-situ pada komponen yang besar dan rumit.

HRC, HRB, dan skala Rockwell Hardness lainnya menggunakan indentor kecil untuk membuat lekukan pada permukaan material di bawah gaya yang telah ditentukan. Kedalaman lekukan diukur, memberi kita indikasi tentang kekerasannya. Nilai kekerasan direpresentasikan sebagai 0-100 HRC, 0-100 HRB, dan seterusnya. Kekerasan Rockwell biasanya digunakan untuk menilai logam dan material yang lebih keras.

HV mewakili Kekerasan Vickers dan menggunakan indentor piramida berlian dengan beban yang diterapkan untuk menciptakan lekukan kecil pada permukaan material. Dimensi lekukan kemudian diukur, yang mengungkapkan nilai kekerasan material. Vickers Hardness cocok untuk material dengan tingkat kekerasan dan ketebalan yang bervariasi, termasuk keramik dan lapisan logam tipis.

HB menandakan Kekerasan Brinell dan menggunakan indentor bulat di bawah beban tertentu yang didorong ke dalam material. Diameter lekukan yang tersisa diukur untuk menentukan kekerasan material. Kekerasan Brinell biasanya digunakan untuk material yang lebih lunak seperti aluminium, kuningan, dan beberapa jenis baja.

Terakhir, HSD adalah singkatan dari Hardness Scleroscope - metode uji kekerasan yang kurang umum yang beroperasi berdasarkan prinsip mengukur tinggi pantulan palu berujung berlian setelah menabrak permukaan material.

Memilih metode pengukuran kekerasan yang tepat sangat penting untuk mendapatkan hasil yang akurat dan pengukuran kinerja material. Sangat penting untuk mempertimbangkan hal-hal spesifik sifat materialpersyaratan industri, dan kebutuhan aplikasi untuk membuat keputusan yang tepat ketika memilih metode pengukuran kekerasan.

Apa Saja Sumber Kesalahan Umum dalam Pengujian Kekerasan dan Bagaimana Cara Mengurangi Kesalahan Ini?

Sumber kesalahan umum dalam pengujian kekerasan terutama mencakup kesalahan dari penguji kekerasan itu sendiri, perubahan kondisi pengujian, dan kesalahan teknis dari operator. Secara khusus, sumber kesalahan dalam pengujian kekerasan Rockwell dapat dibagi menjadi tiga kategori utama: kategori pertama adalah masalah dengan penguji kekerasan itu sendiri, seperti gaya uji, kesalahan posisi bentuk indentor, dan kesalahan struktur pengukuran; kategori kesalahan kedua berasal dari perubahan kondisi pengujian; kategori kesalahan ketiga berasal dari kesalahan teknis operator. Sumber kesalahan dalam pengujian kekerasan Vickers meliputi penargetan dan pembacaan diagonal lekukan oleh operator, yang mungkin keliru, dan perbedaan hasil yang mungkin timbul dari personel yang berbeda yang menggunakan alat pengukur yang berbeda.

Untuk mengurangi kesalahan ini, langkah-langkah berikut ini dapat dilakukan:

Untuk kesalahan dari penguji kekerasan itu sendiri, dapat dikurangi melalui kalibrasi dan pemeliharaan rutin. Misalnya, untuk penguji kekerasan Rockwell, pastikan bagian-bagiannya tidak berubah bentuk atau bergerak untuk menghindari kesalahan yang disebabkan oleh parameter kekerasan yang melebihi standar yang ditentukan.

Memperbaiki kondisi pengujian, seperti meningkatkan kekasaran permukaan, berat, dan derajat kopling benda kerja, khususnya saat mengukur kekerasan Brinell. Untuk bahan khusus seperti pelat tipis, oleskan lapisan mentega atau Vaseline yang seragam pada bagian belakang untuk meningkatkan efek penggabungan.

Mengurangi kesalahan teknis operator. Alat uji kekerasan Vickers yang sepenuhnya otomatis dapat menghilangkan sebagian besar kesalahan manusia karena mengurangi ketergantungan pada penargetan dan pembacaan diagonal lekukan.

Gunakan penguji kekerasan yang sesuai untuk pengujian. Contohnya, untuk benda kerja yang kecil, pilihlah penguji kekerasan yang sesuai dan lakukan tindakan yang sesuai untuk mengurangi kesalahan, misalnya, menghindari benturan lateral pada material berongga.

Melalui langkah-langkah ini, kesalahan dalam pengujian kekerasan dapat dikurangi secara efektif, sehingga meningkatkan akurasi dan keandalan hasil pengujian.