Jump to the content of the page

Metode pengujian kekerasan dan pengujian kekerasan

Sekitar tahun 1900, Martens mengusulkan definisi berikut untuk pengujian kekerasan: "Kekerasan adalah ketahanan suatu benda terhadap indentasi oleh benda lain (yang lebih keras)." Definisi yang sederhana namun tepat ini telah mengambil tempatnya di lingkungan teknis, dan sama validnya saat ini seperti dulu. Kekerasan teknis adalah karakteristik mekanis yang digunakan untuk menggambarkan suatu material atau keadaan suatu material.

Kekerasan tidak dapat diukur secara langsung, tetapi berasal dari variabel terukur utama (misalnya beban uji, kedalaman indentasi, area indentasi). Bergantung pada metode pengujian nilai kekerasan ditentukan dari salah satu dari berikut ini:

  • Beban uji dan salah satu nilai geometris yang mencirikan indentasi kekerasan (misalnya kedalaman indentasi)
  • Hanya melalui panjang yang mencirikan indentasi
  • Melalui respon material yang berbeda (misalnya tahan gores)

Definisi hardness Apa yang bergantung pada kekerasan? Mengukur kekerasan Tujuan pengujian kekerasan Tinjauan metode uji kekerasan Static & dynamic hardness test methods Standar umum Kategorisasi rentang beban Variasi aplikasi beban History

Informasi rinci tentang:

mesin uji kekerasan dan penguji kekerasan

Definisi hardness

Hardness adalah ketahanan mekanis suatu bahan (spesimen) terhadap lekukan mekanis oleh benda lain yang lebih keras (indenter).
Bahan alami yang paling keras adalah intan, yang digunakan untuk indentor (intan industri).
Pengertian kekerasan berbeda dengan pengertian kekuatan, yaitu ketahanan suatu bahan terhadap deformasi dan pemisahan.

Apa yang bergantung pada hardness?

Kekerasan bukanlah sifat fisik fundamental dari suatu material. Namun, ada rentang kekerasan di mana bahan tertentu bergerak. Kekerasan dapat diubah dengan panas, artinya benda kerja memperoleh nilai kekerasan yang berbeda (lebih tinggi) setelah menjalani perlakuan panas.

Tidak ada nilai yang jelas untuk kekerasan. Nilai kekerasan yang ditentukan dalam hardness test, dapat bergantung pada:

  • Metode pengujian yang dipilih
  • Beban uji diterapkan pada indentor
  • Lamanya waktu indentor berada di dalam bahan
  • Geometri indentor
  • geometri benda kerja

Bagaimana kekerasan diukur?

Metode dengan aplikasi gaya statis dominan untuk hardness tests pada logam. Pengukuran dilakukan pada kedalaman lekukan atau ukuran lekukan yang ditinggalkan oleh indentor. Untuk metode statis dalam pengujian kekerasan, dilakukan pembedaan antara metode pengukuran kedalaman dan metode pengukuran optik.

  • Metode pengukuran kedalaman mengukur kedalaman indentasi sisa indentor. Rockwell method adalah satu-satunya metode pengukuran kedalaman standar (lihat ISO 6508, ASTM E18). Selain itu, ada metode pengukuran kedalaman non-standar: Brinell dan Vickers untuk kedalaman (HBT, HVT).
  • Metode pengukuran optik mengukur ukuran lekukan sisa indentor. Metode pengujian kekerasan optik standar meliputi uji Brinell hardness testkekerasan Brinellv (ISO 6506, ASTM E10), uji kekerasan Knoop (ISO 4545, ASTM E92, ASTM E384) dan uji kekerasan Vickers (ISO 6507, ASTM E92, ASTM E384).
  • Alternatifnya, metode dengan penerapan gaya dinamis juga dapat digunakan dalam ruang lingkup pengujian kekerasan. Ini termasuk, misalnya, metode uji kekerasan pantulan Leeb / uji kekerasan Leeb (ISO 16589, ASTM A965), yang mengukur ketinggian pantulan indentor bola.

Tujuan pengujian kekerasan

Pengujian kekerasan dalam ranah pengujian material

  • Dewasa ini, hardness testing merupakan salah satu metode yang paling banyak digunakan dalam pengujian material mekanik, khususnya untuk logam.
  • Di satu sisi, metode pengujian ini dapat digunakan untuk menemukan hubungan kualitatif dengan sifat material lainnya (misalnya, kekuatan, kekakuan, densitas) atau perilaku material di bawah tekanan tertentu (misalnya, ketahanan abrasi).
  • Di sisi lain, pengujian kekerasan adalah metode yang relatif mudah dan cepat untuk dilakukan; itu menyebabkan kehancuran yang relatif kecil, yaitu hanya kerusakan kecil yang tersisa di permukaan spesimen.
  • Ini juga menyediakan opsi kontrol kualitas (pemeriksaan barang masuk dan keluar). Berbagai macam geometri spesimen juga dapat diuji dengan menggunakan metode pengujian kekerasan.

Tugas dan tujuan pengujian kekerasan

  • Pengujian kekerasan adalah bantuan penting dalam diferensiasi material, serta untuk analisis, pengembangan, dan peningkatan material dan teknologi dalam kerangka penelitian fundamental (ilmu material, teknik material, diagnostik material).
  • Ini digunakan untuk menentukan nilai karakteristik (nilai kekerasan), yang sangat penting untuk penggunaan material dalam aplikasi industri (kesesuaian material untuk komponen yang relevan secara teknis), penerimaannya dalam proses kontrol dalam lingkup jaminan kualitas (masuk dan keluar inspeksi barang), untuk diferensiasi bahan (misalnya, pencampuran bahan) dan untuk klarifikasi situasi kerusakan (analisis kerusakan).

Ikhtisar metode uji kekerasan

Metode uji kekerasan
Aplikasi gaya statis Aplikasi gaya dinamis
Indentor dengan bola logam keras atau piramida kerucut/intan ditekan secara vertikal ke permukaan benda uji yang bertumpu pada penyangga padat. Beban uji diterapkan bebas benturan dengan
aplikasi dan waktu pemaparan yang ditentukan.
Metode dengan penerapan gaya dinamis sebagian besar digunakan untuk uji kekerasan pada komponen besar.

Pengukuran optik dari lekukan

Lekukan diukur setelah beban kerja dihilangkan. Nilai pengukuran panjang (diagonal, diameter) digunakan untuk menghitung nilai kekerasan.

Metode pengukuran kedalaman

Kedalaman lekukan diukur di bawah beban uji atau setelah pelepasan beban uji tambahan.

Pengukuran energi

Dampak dan kecepatan pantulan (atau ketinggian) diukur.

Pengukuran di bawah beban uji konstan

Pengukuran di bawah beban awal setelah pelepasan
beban uji tambahan

  • Rockwell (A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T, W, X, Y)
  • Rockwell (R, L, M, E, K, alpha)
  • Metode yang dimodifikasi menurut Brinell HBT
  • Leeb HL
  • Rebound hardness (e.g., Sklerograph)

Membedakan antara metode uji kekerasan statis dan dinamis

Pada prinsipnya hardness testing methods yang umum digunakan dalam bidang teknologi terbagi menjadi metode dengan penerapan gaya statis dan dinamis.

  • Untuk metode statis, yang sebagian besar digunakan untuk uji kekerasan pada logam, beban uji dinaikkan secara perlahan. Ini berarti diterapkan dengan lancar, tanpa gerakan tiba-tiba, untuk waktu minimum yang ditentukan dalam salah satu standar (lihat grafik).
  • Untuk metode dinamis, di sisi lain, beban uji diterapkan secara tiba-tiba, membuat spesimen terkena beban impak.

Kriteria diferensiasi metode uji kekerasan statis pada logam

Uji kekerasan pada logam sebagian besar menerapkan metode dengan aplikasi gaya statis. Ini dapat dibedakan menurut kriteria berikut:

  • Bentuk indentor (bulat, piramid atau kerucut)
  • Bahan indenter (baja keras, logam keras atau berlian)
  • Ukuran beban uji yang diterapkan pada spesimen
  • Jenis evaluasi: Pengukuran kedalaman indentasi (metode pengukuran kedalaman) atau ukuran indentasi (metode pengukuran optik) yang dibuat oleh indentor.

Standar umum untuk pengujian kekerasanStandar umum untuk pengujian tarik

Uji kekerasan pada logam dilakukan sesuai dengan metode statis umum berikut, yang ditentukan dalam standar (ISO vs. ASTM) yang tercantum di bawah ini:

METODE PENGUJIAN ISO ASTM
Brinell ISO 6506 ASTM E10
Vickers ISO 6507 ASTM E92, ASTM E384
Rockwell

ISO 6508
DIN 50103

ASTM E18
Jominy test / Jominy end quench test
pada Rockwell method
ISO 642 ASTM A255
Knoop ISO 4545 ASTM E92, ASTM E384
Leeb hardness test (metode uji kekerasan rebound) ISO 16589 ASTM A965

Metode berikut digunakan untuk hardness tests pada rubber-elastic polymers dan elastomers:

Shore

ISO 7619-1

ASTM D2240

Ball indentation hardness

ISO 2039-1

Rockwell

ISO 2039-2

ASTM D785

Pengujian kekerasan terinstrumentasi ISO 19278 (draft)

Kategorisasi uji kekerasan menurut rentang beban

Di bidang hardness testing, beban utama (gaya uji) yang berbeda digunakan berdasarkan aplikasi. Bergantung pada seberapa tinggi beban utama yang diterapkan pada spesimen selama uji kekerasan, dalam ISO dibuat perbedaan antara pengujian kekerasan mikro, beban rendah, atau makro.

  • Dalam rentang makro (kisaran kekerasan konvensional), pengujian dilakukan menggunakan beban uji besar ≥ 5 kgf, yang juga menyebabkan lekukan kekerasan yang besar pada benda uji. Metode uji kekerasan dalam rentang makro meliputi Brinell, Vickers dan Rockwell.
  • Pengujian kekerasan dalam kisaran beban rendah berlaku ketika beban uji berada di antara interval 0,2 kgf dan 5 kgf (beban uji ≥ 0,2 kgf dan < 5 kgf). Metode beban rendah yang paling umum digunakan adalah Vickers. Pengujian kekerasan beban rendah terutama digunakan untuk pengujian bagian kecil, pelapis tebal dan bahan dengan kekerasan rendah.
  • Beban uji kecil < 0,2 kgf yang membuat lekukan kecil pada benda uji digunakan untuk uji kekerasan mikro (metode yang paling umum digunakan: Vickers). Oleh karena itu, uji kekerasan dalam rentang mikro dapat digunakan untuk menentukan kekerasan lapisan tipis atau, misalnya, kekerasan kristalit atau inklusi individu.

Pengujian kekerasan - memuat variasi aplikasi

Pengujian kekerasan - memuat variasi aplikasi

Dead load dengan weights
Beban mati dengan pegas
Closed loop control
Beban mati dengan kontrol loop tertutup

Dead load dengan weights

  • Sebelumnya, gaya uji untuk mesin uji kekerasan diterapkan dengan cara dead loads menggunakan weights. Ini berarti bahwa gaya uji tertentu diterapkan melalui massa yang bekerja langsung. Gaya uji seringkali dapat disesuaikan melalui mekanisme tuas atau dengan mengubah bobot.
  • Untuk metode kedalaman diferensial (misalnya, Rockwell), beban awal dan beban utama diterapkan dengan menggabungkan bobot tambahan untuk beban utama.
  • Sistem beban mati dengan jenis konstruksi ini biasanya dilengkapi dengan elemen redaman untuk dapat menerapkan gaya uji tanpa benturan. Meski begitu, overshooting gaya uji tidak dapat dihindari karena jenis sistemnya. Selain itu, getaran dan guncangan memiliki pengaruh yang relatif kuat terhadap pengukuran kekerasan.

Beban mati dengan pegas

Beberapa penguji kekerasan, khususnya sistem portabel, menggunakan beban mati yang dikombinasikan dengan sistem pegas untuk menerapkan gaya. Ini berarti bahwa gaya uji tertentu tidak diterapkan melalui massa yang bekerja langsung, tetapi melalui pegas, di mana gaya tetap konstan dan tidak dapat diubah. Keuntungan dari sistem ini adalah ketidakpekaannya terhadap getaran dibandingkan dengan massa (bobot) yang bekerja langsung.

Closed loop control

Secara umum, closed-loop control system digunakan untuk membawa kuantitas fisik tertentu (variabel kontrol r) ke nilai yang diinginkan (set value s) dan mempertahankannya pada level ini dengan mengukur dan menyesuaikan nilai aktual (i). Loop tertutup terus menerus melakukan tugas pengukuran, perbandingan, dan penyesuaian.

Informasi lebih lanjut tentang sistem kontrol loop tertutup

Beban mati dengan kontrol loop tertutup

Aplikasi paksa melalui dead load dengan closed-loop control menggabungkan kedua teknik ini. Dalam hal ini, sebagian dari gaya uji diterapkan dengan menggunakan massa yang bekerja langsung dan sisa gaya uji diterapkan dengan closed-loop control system. Beban mati terutama digunakan untuk gaya uji yang sangat rendah untuk kepatuhan yang andal dengan batas toleransi yang sangat rendah.

Sejarah pengujian kekerasan

  • 1722: R. A. Réaumur mengembangkan metode menggores permukaan mineral menggunakan baja.
  • 1822: Skala Mohs untuk pengujian mineral ditemukan. Ini adalah skala kekerasan gores sepuluh poin di mana setiap material dapat tergores menggunakan material keras berikutnya. Nilai kekerasan Mohs
  • masih digunakan sampai sekarang dalam mineralogi, tetapi tidak cocok untuk menentukan kekerasan bahan teknis (logam). Langkah-langkah kekerasan individu relatif besar dan memiliki interval yang berbeda.

 

Mohs hardness Jenis mineral Vickers hardness (HV)

1

Talcum

2 HV

2

Gypsum

35 HV

3

Calcite

100 HV

4

Fluorspar

200 HV

5

Apatite

540 HV

6

Orthoclase

800 HV

7

Quartz

1.100 HV

8

Topaz

1.400 HV

9

Corundum

2.000 HV

10

Diamond

10.000 HV

 

  • 1900: J. A. Brinell mengembangkan tes indentasi bola yang kemudian dikenal sebagai metode Brinell.
  • 1920: S. R. Rockwell mengembangkan metode pre-load yang dinamai menurut namanya untuk menguji kapalnya.
  • 1925: Metode Vickers ditemukan oleh R. Smith dan G. Sandland di Inggris. Ini memungkinkan uji kekerasan mikro dilakukan.
  • 1939: F. Knoop, C. G. Peters dan W. B. E. Emerson mengembangkan metode Knoop di National Bureau of Standards (USA).

Penguji Kekerasan Terkait dari Portofolio Produk kami

Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang pengujian kekerasan dan mesin pengujian kekerasan kami,

silahkan hubungi salah satu ahli kami. Kami berharap dapat mendiskusikan kebutuhan Anda.

Hubungi kami

Informasi tambahan tentang metode uji kekerasan yang penting

Vickers hardness testing metals
ISO 6507, ASTM E92, ASTM E384
Pengujian kekerasan Vickers, ISO 6507, ASTM E92, ASTM E384
to Vickers hardness testing metals
Rockwell hardness test metals
ISO 6508, ASTM E18
Pengujian kekerasan pada logam: metode pengukuran kedalaman, ISO 6508, ASTM E18
to Rockwell hardness test metals
Brinell hardness test metals
ISO 6506, ASTM E10
Pengujian kekerasan Brinell, ISO 6506, ASTM E10
to Brinell hardness test metals
Uji indentasi berinstrumen ISO 14577
Uji indentasi berinstrumen sesuai ISO 14577 memungkinkan deskripsi komprehensif tentang sifat material mekanis.
to Uji indentasi berinstrumen ISO 14577
Leeb hardness test metals
ISO 16859, ASTM A965
to Leeb hardness test metals
Jominy end quench test / Jominy test steel
ISO 642, ASTM A255
to Jominy end quench test / Jominy test steel
Kedalaman Kekerasan Permukaan SHD / Kedalaman Pengerasan Efektif DS
EN 10328
to Kedalaman Kekerasan Permukaan SHD / Kedalaman Pengerasan Efektif DS
Kedalaman kekerasan nitridasi NHD DIN 50190-3
to Kedalaman kekerasan nitridasi NHD DIN 50190-3
Kedalaman kekerasan casing CHD
ISO 2639
to Kedalaman kekerasan casing CHD
Nanoindentation
to Nanoindentation
Pengujian Kekerasan
ISO 48-4, ISO 868, ASTM D2240, ISO 2039-1/-2, ASTM D785, ISO 19278
Ada berbagai metode yang digunakan untuk menguji kekerasan di industri plastik. Berikut ini dijelaskan di sini: Ball indentation hardness: ISO 2039-1, kekerasan Rockwell: ISO 2039-2, ASTM D785, pengujian kekerasan berinstrumen: ISO 14577-1, Kekerasan Shore: ISO 868, ASTM D2240, ISO 7619
to Pengujian Kekerasan
Shore hardness test plastics dan elastomers
ISO 48-4, ASTM D2240
to Shore hardness test plastics dan elastomers
Top