BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Korosi
2.3.9 Pengaruh Oksigen Terlarut Terhadap Korosi Baja
Proses korosi pada besi baja pada temperatur kamar membutuhkan oksigen terlarut netral dan alkali akan stabil tanpa kehadiran oksigen. Adanya proses agitasi ataupun stirring dapat meningkatkan transport pelarutan oksigen dan meningkatkan laju korosi. Peningkatan temperatur awalnya meningkatkan laju korosi mencapai dua kali lipat dengan kenaikan temperatur setiap 30oC, namun pada temperatur
>80oC solubility pelarutan oksigen dapat menurunkan laju korosi.
Perbedaan transport oksigen terlarut menghasilkan perbedaan sel differensial aerasi, yang akan menghasilkan korosi terlokalisasi pada permukaan besi atau baja pada temperatur kamar. Oksigen terlalu sering mempunyai variabel untuk tujuan berbeda pada permukaan yang lebih besar. pH yang lebih rendah terdapat di daerah anoda (di bawah deposit karat oksida) sedangkan di sekelilingnya merupakan daerah katoda (ber-pH tinggi) yang dihasilkan dari reaksi reduksi oksigen terlarut.
Apabila dibandingkan dengan logam nonferrous, seperti copper dan zinc, maka perilaku korosi pada baja karbon sedikit sensitif terhadap kualitas air. Hal ini sesuai dengan fakta bahwa produk dari reaksi anodik pada baja karbon bersifat tidak protektif. Laju korosi pada baja dikontrol oleh katodik, yaitu suplai oksigen terlarut.
2.3.10 Pengaruh Ion Sulfur Terhada Korosi Baja
Ion sulfur secara alami terbentuk oleh letusan gunung berapi. Dimana unsur ini sangat berpengaruh terhadap baja ketika unsur ini membentuk senyawa kimia berupa asam kuat (H2SO4). Asam kuat sangat berpengaruh terhadap baja dimana asam kuat dapat membuat baja menjadi korosi.
Adapun fenomena dimana sulfur dapat menjadi asam kuat yaitu ketika
kadar unsur didalam atmosfer dan bertemu dengan uap air akan membentuk senyawa asam kuat seperti rumus kimia dibawah ini
S(s) + O2(g) → SO2(g) 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) SO3(g) + HO2(l) → H2SO4(al)
Dari penelitian yang telah dilakukan semakin besar konsentrasi asam sulfat semakin besar kecepatan korosinya. Kecepatan korosi pada medium larutan asam sulfat lebih besar dibandingkan medium larutan natrium klorida (Gusti, 2012). Hal ini didaptkan berdasarkan grafik berikut ini.
Gambar 2.19 Konsentrasi NaCl dan H2SO4 vs Kecepatan korosi (Sumber : Gusti, 2012)
Dari Gambar 2.19 diatas dapat diketahui bahwa pengaruh larutan asam sulfat terhadap kecepatan korosi baja sangat tinggi sekali dibandingkan kecepatan korosi pada larutan natrium klorida. Dari grafik tersebut terlihat bahwa terjadi peningkatan kecepatan korosi seiring dengan meningkatnya konsentrasi dari larutan asam sulfat. Hal ini menunjukkan bahwa larutan asam sulfat merupakan media yang sangat korosif.
Konsentrasi NaCl dan H2SO4Vs Laju Korosi
Laju Korosi NaCl Laju Korosi H2SO4
Asam sulfat sebagai zat pengoksidator kuat mengakibatkan logam Fe teroksidasi menjadi Fe+2 yang tidak stabil yang dapat bereaksi dengan ion hidroksil yang bermuatan negatif yang diperoleh dari reaksi dissosiasi air membentuk ferihidroksida yang dapat bereaksi kembali dengan ion Fe+2 menghasilkan endapan ferosoferioksida (Fe3O4) yang berwarna kuning kemerahan yang bersifat magnetik, yang dapat dijelaskan dengan reaksi berikut ini.
Fe → Fe+2 + 2e (oksidasi)
Dari reaksi diatas dapat dijelaskan bahwa semakin besar konsentrasi asam sulfat maka semakin banyak atom - atom yang terlepas dari besi sehingga kecepatan korosi semakin besar.
Menurut Threthewey (1991), natrium klorida merupakan media korosif, tetapi menurut Widharto (2004) ion halogen sendiri menghambat korosi pada tingkat tertentu dalam larutan.
Namun berlawanan dengan pernyataan diatas bahwasanya adanya unsur SO4
2- yang tinggi pada suatu media korosif sebenarnya akan menurunkan laju korosi karena sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Primasuri (2005) dengan metode immers dan juga penelitian yang dilakukan Meguid (1999) dengan metode potentiodinamik menunjukkan kandungan sulfat
yang lebih dari 500 ppm atau sekitar 0,01 M akan menurunkan laju korosi dari logam dan juga akan menurunkan kemungkinan terjadinya pitting corrosion.
2.3.11 Karakteristik Karat Baja
Baja murni terdiri atas logam berwarna putih - perak, tangguh, dan kuat. Baja tersebut melebur pada temperatur 1535oC. Pada aplikasi jarang sekali
menggunakan baja murni, biasanya baja yang digunakan mengandung sejumlah grafit dan elemen paduan lainnya. Unsur paduan tersebut berperan dalam meningkatkan mechanical properties dari baja. Besi membentuk dua deret garam yang penting, yaitu :
1. Garam besi (II) oksida yang diturunkan dari besi (II) oksida (FeO)
Dalam kondisi larutan aqueous, garam besi tersebut mengandung kation Fe2+
(ion besi II) dapat dengan mudah dioksidasikan menjadi ion Fe3+ (ion besi III) dalam suasana netral, basa, atau bahkan dalam kondisi atmosfer yang mengandung oksigen tinggi.
2. Garam besi (III) oksida yang diturunkan dari besi (III) oksida (Fe2O3)
Garam ini bersifat lebih stabil dibandingkan garam besi (II). Dalam kondisi aqueous, kation dari Fe3+ berwarna kuning muda, jika larutan mengandung klorida, maka warna kuning yang dihasilkan di permukaannya semakin kuat. Baja dapat dilarutkan menjadi ion Fe2+ dan Fe3+ dengan menambahkan asam klorida encer atau pekat dan asam sulfat encer.
Reaksi antara baja dengan asam klorida menghasilkan garam-garam besi (II) dan gas hidrogen, reaksinya yaitu :
Fe + 2H+ →Fe2+ + H2(gas) Fe + 2HCl → Fe2+ + 2Cl- + H2(gas)
Sedangkan reaksi antara asam sulfat panas dan baja menghasilkan ion-ion besi (III) dan belerang dioksida. Reaksinya sebagai berikut :
2Fe + 3H2SO4 + 6H+ → 2Fe3+ + 3SO2(gas) + 6H2O
Selain itu, endapan putih besi (II) hidroksida (Fe(OH)2) apabila bereaksi dengan atmosfer maka mudah bereaksi dengan oksigen yang pada akhirnya menghasilkan besi (III) hidroksida yang berwarna coklat - kemerahan. Pada kondisi biasa, Fe(OH)2 tampak seperti endapan hijau kotor
2.4 Air Sungai
Air sungai termasuk ke dalam air permukaan yang banyak digunakan oleh masyarakat. Umumnya, air sungai masih digunakan untuk mencuci, mandi, sumber air minum dan juga pengairan sawah. Menurut Diana Hendrawan (2005) sungai banyak digunakan untuk keperluan manusia seperti tempat penampungan air, sarana transportasi, pengairan sawah, keperluan peternakan, keperluan industri, perumahan, daerah tangkapan air, pengendali banjir, ketersedian air, irigasi, tempat memelihara ikan dan juga sebagai tempat rekreasi.
Sungai sebagai sumber air merupakan salah satu sumber daya alam yang mempunyai fungsi serbaguna bagi kehidupan dan penghidupan manusia. Fungsi sungai yaitu sebagai sumber air minum, sarana transportasi, sumber irigasi, perikanan dan lain sebagainya. Aktivitas manusia inilah yang menyebabkan sungai menjadi rentan terhadap pencemaran air. Begitu pula pertumbuhan industri dapat menyebabkan penurunan kualitas lingkungan.
Sungai memiliki tiga bagian kondisi lingkungan yaitu hulu, hilir dan muara sungai. Ketiga kondisi tersebut memiliki perbedaan kualitas air, yaitu :
1. Pada bagian hulu, kualitas airnya lebih baik, yaitu lebih jernih, mempunyai variasi kandungan senyawa kimiawi lebih rendah/sedikit, kandungan biologis lebih rendah.
2. Pada bagian hilir mempunyai potensial tercemar jauh lebih besar sehingga kandungan kimiawi dan biologis lebih bervariasi dan cukup tinggi. Pada umumnya diperlukan pengolahan secara lengkap.
3. Muara sungai letaknya hampir mencapai laut atau pertemuan sungai - sungai lain, arus air sangat lambat dengan volume yang lebih besar, banyak mengandung bahan terlarut, lumpur dari hilir membentuk delta dan warna air sangat keruh.
Sungai adalah aliran air yang besar dan memanjang yang mengalir secara terus menerus dari hulu (sumber) menuju hilir (muara). Ada juga sungai yang terletak di bawah tanah, disebut sebagai "underground river". Misalnya sungai
bawah tanah di Gua Hang Soon Dong di Vietnam, sungai bawah tanah di Yucatan (Meksiko), sungai bawah tanah di Gua Pindul (Indonesia).
Adapun komposisi air sungai menurut G. Schaat dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 Komposisi unsur kimia air sungai menurut G. Schatt
Unsur Air Sungai (%)
Chlorida 5,2
Sulfat 9,9
Carbonat 60,1
Bahan – Bahan Lainnya 24,8
Jumlah 100
Sumber : Anonimous C
Dari Tabel 2.2 diatas kita dapat melihat bahwa kadar unsur kimia pada air sungai ada bermacam – macam. Jika fokus pada unsur yang menjadi penyebab korosi yaitu Cl dapat dilihat bahwa kadar unsur Cl pada air sungai sebesar 5,2 %.
2.5 Abu Vulkanik
Abu vulkanik atau pasir vulkanik adalah bahan material vulkanik jatuhan yang disemburkan ke udara saat terjadi suatu letusan. Abu maupun pasir vulkanik terdiri dari batuan berukuran besar sampai berukuran halus, yang berukuran besar biasanya jatuh disekitar sampai radius 5-7 km dari kawah, sedangkan yang berukuran halus dapat jatuh pada jarak mencapai ratusan kilometer bahkan ribuan kilometer dari kawah disebabkan oleh adanya hembusan angin.
Menurut Munir (1996) dalam suatu aktivitas vulkanisme, material - material yang dikeluarkan berupa gas, cair, dan padat. Gas - gas yang keluar antara lain uap air, O2, N2, CO2, CO, SO2, H2S, NH3, H2SO4, dan sebagainya. Materi cair yang
dikeluarkan adalah magma yang keluar melalui pipa gunung yang disebut lava sedangkan materi padat yang disemburkan ketika gunung api meletus berupa bom (batu - batu besar), kerikil, lapilli, pasir, abu serta debu halus.
Menurut Sudaryo dan Sucipto (2009) Karakteristik debu vulkanik yang terdapat pada Gunung Merapi memiliki kandungan P dalam abu volkan berkisar antara rendah sampai tinggi (8 - 232 ppm P2O5). KTK (1,77 - 7,10 me/100g) dan kandungan Mg (0,13-2,40 me/100g), yang tergolong rendah, namun kadar Ca cukup tinggi (2,13 - 15,47 me/100g). Sulfur (2 - 160 ppm), kandungan logam berat Fe (13 - 57 ppm), Mn (1.5 - 6,8 ppm), Pb (0,1 - 0,5 ppm) dan Cd cukup rendah (0,01- 0,03 ppm). Abu yang jatuh dan menutupi lahan pertanian memberikan dampak positif dan negatif bagi tanah dan tanaman.
Adapun dampak negatif abu vulkanik adalah hujan asam. Hujan asam merupakan campuran antara abu vulkanik dan air hujan yang sifatnya korosif.
Dampak langsung yang dirasakan warga sekitaran gunung berapi adalah korosi yang terjadi pada alat alat logam seperti seng rumah, atap mobil dan sebagainya akibat adanya hujan asam. Secara sederhana reaksi pembentukan hujan asam adalah sebagai berikut.
S(s) + O2(g) → SO2(g)
2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq)
Abu vulkanik gunung Sinabung menurut kajian yang dilakukan oleh Balitbangtan (2014) mengandung unsur logam berat berupa S sebesar 0,05% hingga 0,32%, Fe sebesar 0,58% hingga 1,51%, Pb sebesar 1,5% hingga 5,3% dan unsur -unsur lain seperti Cd, As, Ag ataupun Ni dalam jumlah yang sedikit dan tidak terdeteksi.
Tabel 2.3 Kandungan unsur kimia abu vulkanik gunung Sinabung No Unsur Kadar Unsur (%)
1 S 0,05 – 0,32
2 Fe 0,58 – 1,51
3 Pb 1,5 – 5,3
Sumber : Balitbangtan, 2014
Penelitian kandungan abu vulkanik gunung sinabung oleh Balitbangtan tahun 2014 menunjukkan hasil analisis terhadap abu vulkanik berupa komposisi mineral abu - pasir volkan berupa fragmen batuan (28 - 37%), gelas volkan (22 - 26%), augsit (8 - 13%), Heperstin (10 - 18%), labradorit (7 - 10%), bintonit (2 - 5%) dan opak (3 - 5%). Bahan-bahan mineral ini bila melapuk akan menjadi sumber unsur hara esensial terutama Ca, Mg, K, Na, P, S, Fe dan Mn.
2.6 Air Laut
Air adalah zat pelarut yang bersifat sangat berdaya guna, yang mampu melarutkan zat - zat lain dalam jumlah yang lebih besar dari pada zat cair lain. Sifat ini dapat dilihat dari banyaknya unsur - unsur pokok yang terdapat dalam air laut.
Diperkirakan hampir sebesar 48.000 trilliun ton garam yang larut dalam air laut.
Garam - garaman tersebut terdiri dari sodium chlorida 38.000 trilliun ton, sulphates 3.000 trilliun ton, magnesium 1.600 trilliun ton, potassium 480 trilliun ton dan bromide 83 trilliun ton. Klorida merupakan zat yang paling banyak terkandung dalam air laut. Sedangakan zat sodium (NaCl) atau garam dapur merupakan zat klorida yang persentasenya paling besar. Apabila dipersentasekan adalah seperti pada Tabel 2.4 berikut.
Tabel 2.4 Komposisi unsur kimia air laut menurut Menurut Clarke, Menurut Lyman dan Fleming
Menurut Clarke Menurut Lyman dan Fleming
CaCl3 = 0.34% NaCl = 68.1%
NaCl = 77.70% MgCl = 14.4%
MgCl2 = 10.88% CaCl = 3.2%
MgSO4 = 4.74% KCl = 1.9%
CaSO4 = 3.60% NaCO4 = 11.4%
K2SO4 = 2.64% NaHCO4 = 0.6%
MgBr = 0.22% KBr = 0.3%
Sumber : Anonimous C
2.6.1 Salinitas Air Laut
Suluruh barang padat yang laut dalam air laut disebut garam - garaman.
Konsentrasi rata - rata seluruh garam - garaman yang terdapat dalam air lut adalah salinitas. Salinitas adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram garam -garaman yang larut dalam air laut tiap - tiap kilogram (gr/kg) biasanya dinyatakan dalam persen (%). Konsentrasi rata - rata seluruh garam yang terdapat dalam air laut sebesar 3% dari berat seluruhnya (berat air). Pada laut - laut yang berhubungan biasanya perbedaan salinitas kecil, namun perbedaan tersebut akan nampak pada laut - laut tertentu yang terpisah dari laut lepas. Berikut ini factor - faktor yang mempengaruhi besar - kecilnya salinitas air laut, yaitu :
1). Penguapan, penguapan makin besar maka salinitas makin tinggi, kebalikannya makin kecil penguapan maka salinitasnya makin rendah.
2). Curah hujan, makin banyak curah hujan maka salinitas makin rendah, kebalikannya makin kecil curah hujan maka salinitasnya makin tinggi.
3). Air sungai yang bermuara ke laut, makin banyak air sungai yang bermuara ke laut, maka salinitas air laut tersebut rendah.
4). Letak dan ukuran laut, laut - laut yang tidak berhubungan dengan laut lepas dan terdapat di daerah arid maka salinitasnya tinggi.
5). Arus laut, laut - laut yang dipengaruhi arus panas maka salinitasnya akan naik dan kebalikannya laut -laut yang dipengaruhi arus dingin maka salinitasnya akan turun (rendah).
6). Angin, kelembaban udara di atasnya, ini berhubungan dengan penguapan dan penguapan berhubungan dengan besar kecilnya salinitas air laut.
2.6.1.1 Penyebaran Salinitas Secara Horizontal
1). Daerah Ekuator, temperatur tinggi, penguapan tinggi, curah hujan banyak maka salinitasnya rendah (34 – 35%).
2). Daerah lintang 200 – 250 LU/LS, penguapan tinggi, curah hujan kurang, maka salinitasnya tinggi (36 – 37%).
3). Daerah lintang Sedang, penguapan kurang, kelembaban besar, maka salinitasnya rendah (33 – 35%).
4). Daerah Kutub, temperature rendah, penguapan kecil, adanya pencairan es, maka salinitasnya rendah (32 – 34%).
Berikut ini beberapa contoh laut yang mempunyai salinitas yang berbeda, karena dipengaruhi oleh keadaan setempat dan lautnya tertutup
1). Laut Merah, tidak terdapat sungai yang bermuara ke laut tersebut, curah hujan relative kecil, maka salinitas air lautnya tinggi (40 – 41%).
2). Laut Tengah, banyak air sungai dari laut Hitam, kemudian masuk ke laut Tengah, maka salinitas air lautnya tidak terlalu tinggi (37 – 39%).
3). Laut Mati, terletak di daerah Arid, lautnya sempit, tidak berpelepasan, sehingga salinitas air lautnya tinggi (250 – 400%).
4). Laut Hitam, penguapan kurang, banyak sungai yang bermuara, sehingga salinitasnya rendah (17 – 18%).
5). Laut Baltik, penguapan kurang, banyak sungai yang bermuara, pencairan es/salju maka salinitas air lautnya rendah (3 – 4%).
2.6.1.2 Penyebaran Salinitas Secara Vertikal
1). Pada permukaan, terjadi penguapan baik karena angin atau karena perbedaan temperatur antara air dan udara (temperature air lebih tinggi dari temperatur udara), atau karena kelembaban udara kecil, maka salinitas permukaan biasanya besar.
2). Makin ke bawah, salinitasnya semakin kecil, karena temperaturnya makin rendah. Pada kedalaman antara 800 – 1200 meter biasanya salinitas paling kecil.
3). Lebih dari 1200 meter, salinitas naik lagi sampai maksimum 34,9%, karena tidak ada turbulensi lagi. Catatan: Untuk daerah Ekuator (Tropik), salinitas terbesar bukan pada permukaan sebab banyak curahan, tetapi terdapat pada kedalaman 100 – 200 meter.
2.6.2 Hipotesis Tentang Asinnya Air Laut Ada dua hipotesis mengenai asinnya air laut, yaitu:
1). Garam - garaman yang sekarang larut dalam air laut, telah terjadi sejak permulaan terbentuknya lautan. Salinitas dahulu hampir sama dengan salinitas sekarang. Itu terbukti dari fosil organisma marine yang menunjukan salinitas air laut tidak banyak berubah setelah mengalami waktu geologi yang lama.
2). Salinitas air laut bertambah secara berangsur - angsur, yaitu hasil pencucian dari batu - batuan dikulit bumi dan dari pengangkutan mineral - mineral yang terbawa ke laut oleh sungai atau oleh air hujan yang mengalir di atas permukaan bumi. Jadi menurut hipotesis ini air laut yang mula - mula itu tawar.
Argumentasi dari ke dua hipotesis tersebut adalah, Hipotesis yang pertama, bila garam-garaman di laut berasal dari sungai, tentunya komposisi garam - garaman yang ada di laut sama dengan yang ada pada air sungai. Namun kenyataannya tidak demikian (lihat Tabel 2.5 berikut ini)
Tabel 2.5 Komposisi unsur kimia air laut menurut G. Schatt
Unsur Air Laut (%)
Chlorida 88,7
Sulfat 10,8
Carbonat 0,3
Bahan – Bahan Lainnya 0,2
Jumlah 100
Sumber : Anonimous C
Dari Tabel 2.5 diatas kita dapat melihat bahwa kadar unsur kimia pada air laut ada bermacam – macam. Jika fokus pada unsur yang menjadi penyebab korosi yaitu Cl dapat dilihat bahwa kadar unsur Cl pada air laut sebesar 88,7 %.
Golongan hipotesis kedua menjawab bantahan dari hipotesis pertama sebagai berikut,
1). Sedikitnya kalsium karbonat (CaCO3) di laut, sedang yang diangkutnya dari sungai banyak (60,1%), karena CaCO3 di laut digunakan oleh binatang - binatang laut sebagai bahan rangkanya seperti kerang - kerangan, sifut, foraminifera, koral reef dsb.
2). Susunan klorida (NaCl) di laut sukar bersenyawa dengan organisma lain. Sedang sedikitnya klorida pada air tawar karena,
- Batuan kontinen terdiri dari batuan yang pernah luluh (terlarut) - NaCl dan susunan klorida lainnya terikat pada tumbuh - tumbuhan.
Selain dari itu banyaknya klorida dan sedikitnya kalsium karbonat di laut, karena adanya perubahan - perubahan laut sepanjang masa, yaitu pemunduran (regresi/ingresi) dan perluasan laut ke darat (transgresi)
2.7 Uji Kekerasan
Kekerasan (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) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula.
Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Di dalam aplikasi manufaktur, material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk mengetahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu.
2.7.1 Uji Kekerasan Brinell
Metode uji kekerasan yang diajukan oleh J.A Brinell pada tahun 1900 ini merupakan uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembukuanya (Dieter, 1987).
Pengujian kekerasan khususnya logam sangat diperlukan dalam bidang manufaktur. Dengan melakukan pengujian kekerasan dapat diketahui karakteristik suatu material baru dan melihat mutu untuk memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu
Metode Identansi adalah pengujian kekerasan logam yang dengan cara mengukur ketahanan terhadap gaya tekanan yang diberikan indentor dengan memperhatikan besar beban yang diberikan dan besar identansi. Metode Identansi ini dilakukan dengan metode Brinell, Vickers, Rockwell , Shore/Ekuotip Keuntungan dari uji brinnel adalah pada pengujian ini tidak dipengaruhi permukaan material yang kasar dan bekas penekanan yang cukup besar sehingga mudah diamati. Sedangkan kelemahan pengujian brinnel adalah uji brinnel tidak dapat digunakan pada benda yang tipis dan kecil. Uji brinnel juga tidak dapat digunakan pada benda yang sangat lunak ataupun sangat keras
Prinsip dari pengujian kekerasan ini dengan menekan indentor selama 30 detik. Kemudian diameter hasil Identansi diukur dengan menggunakan mikroskop optik. Diameter harus dihitung dua kali pada sudut tegak lurus yang berbeda, kemudian dirata - ratakan. Bertambah keras logam yang diuji bertambah tinggi nilai HB. Nilai kekerasan (BHN) dapat dirumuskan sebagai kekerasan brinnel dirumuskan dengan :
BHN =
2P
πD((D−√D2−d2)) (2.2)
P = Beban yang digunakan (kg) D = Diameter bola baja (mm) d = Diameter lekukan (mm)
2.7.2 Uji Kekerasan Vickers
Uji kekerasan vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan - permukaan piramida yang saling berhadapan adalah 136°. Karena bentuk penumbuknya piramida, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan piramida intan. Angka kekerasan vickers (VHN) didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak.
VHN dapat ditentukan dari persamaan 2.3 berikut ini.
VHN =
2Psin(θ
2)
L2 (2.3)
Dimana,
P = beban yang diterapkan, kg L = panjang diagonal rata-rata, mm
Θ = sudut antara permukaan intan yang berlawanan = 136°
Beban yang biasanya digunakan pada pengujian ini berkisar antara 1 sampai 120 kg, tergantung pada kekerasan logam yang akan diuji. Lekukan yang benar yang dibuat oleh piramida intan harus berbentuk bujur sangkar. Akan tetapi penyimpangan dapat terjadi pada penumbuk lekukan. Lekukan bantal jarum pada Gambar 2.21 b adalah akibat terjadinya penurunan logam di sekitar permukaan piramida yang datar. Keadaan demikian terjadi pada logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonal yang berlebihan. Lekukan berbentuk tong pada Gambar 2.21 c terdapat pada logam yang mengalami proses pengerjaan dingin. Bentuk demikian diakibatkan oleh penimbunan ke atas logam -logam di sekitar permukaan penumbuk. Ukuran diagonal pada kondisi demikian akan menghasilkan luas permukaan kontak yang kecil, sehingga menimbulkan kesalahan angka kekerasan yang besar.
Keuntungan pengujian vikers adalah skala kekerasannya yang kontiniu, dari yang sangat lunak dengan nilai 5 hingga yang sangat keras dengan nilai 1500 karena indentornya yang sangat keras yaitu intan. Selain itu, pada uji vikers beban tidak perlu diubah dan tidak bergantung pada besar beban indentor. Uji vikers juga dapat dilakukan pada bahan bahan yang tipis dan jejak indentor sangat kecil nyaris tak terlihat. Adapun kelemahan uji vikers adalah pengujiannya membutuhkan waktu yang cukup lama.
Gamabar 2.20 Skema pengujan Vikers hardness
Gambar 2.21 Tipe tipe lekukan piramida intan, (a) lekukan yang sempurna, (b) lekukan bantal jarum, (c) lekukan berbentuk tong
2.7.3 Uji Kekerasan Rockwell
Uji kekerasan Rockwell paling banyak digunakan di Amerika Serikat. Uji rockwell memperhitungkan kedalaman indentasi dalam keadaan beban konstan sebagai penentu nilai kekerasan. Sebelum pengukuran, spesimen dibebani beban minor sebesar 10 kg untuk mengurangi kecenderungan ridging dan sinking akibat beban indentor.
Uji kekerasan rockwell dapat dibagi dari beberapa jenis diantaranya : a. Rockwell A
Indentor berupa kerucut intan dengan pembebanan 60 kg. Umumnya digunakan pada jenis logam yang sangat keras.
b. Rockwell B
Indentior dengan bola baja diameter 1,6 mm dan pembebanan 100 kg.
Umumnya digunakan pada material yang lunak.
c. Rockwell C
Indentor berupa kerucut intan dengan pembebanan 150 kg. Umumnya digunakan untuk logam yang diperkakas dengan pemanasan.
2.8 Uji Impak
Uji Impak adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapid loading). Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dan kekerasan, di mana pembebanan dilakukan secara perlahan - lahan.