Kekerasan (fisika)

Dalam fisika, kekerasan atau sifat keras didefinisikan sebagai perlawanan atas gaya deformasi ataupun ketahanan atas gaya tekan. Jenis pengujian kekerasan dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu kekerasan goresan, kekerasan lekukan, dan kekerasan pantul. Salah satu perlengkapan yang dapat digunakan untuk uji kekerasan adalah pensil uji kekerasan.

Kekerasan tergantung pada daktilitas, kekakuan elastis, plastisitas, regangan, kekuatan, ketangguhan, viskoelastisitas, dan viskositas. Beberapa materi (misalnya logam) lebih keras daripada yang lain (misalnya plastik). Kekerasan makroskopis pada umumnya ditandai oleh ikatan intermolekul yang kuat, tetapi perilaku materi padat di bawah tekanan adalah rumit. Contoh umum dari materi keras adalah keramik, beton, logam tertentu, dan materi superkeras, yang merupakan lawan dari materi lunak.

Definisi kekerasan secara teori dibedakan menjadi dua. Definisi pertama bahwa kekerasan adalah tingkat perlawanan suatu material terhadap gaya deformasi yang berasal dari luar. Definisi kedua bahwa kekerasan adalah kemampuan resistensi suatu material atas gaya tekan yang sifatnya isostatik. Kedua definis tersebut memberikan kesimpulan bahwa modulus kompresi berbanding lurus dengan tingkat kekerasan suatu material.^[1]

Secara umum, pengujian kekerasan terbagi menjadi tiga jenis, yaitu kekerasan goresan, kekerasan lekukan dan kekerasan pantulan.^[2] Kekerasan goresan dapat diuji dengan cara menggoreskan material uji standar yang kekerasannya dibandingkan dengan spesimen.^[3] Kekerasan lekukan dapat diuji dengan cara memberikan gaya tekan oleh penekan terhadap material uji. Gaya tekan ini ditentukan nilainya menggunakan ukuran beban dan penekukan.^[3] Sedangkan uji kekerasan pantulan dapat diuji dengan cara menghitung ketinggian pantulan dari benda yang dijatuhkan pada permukaan spesimen.^[3]

Skala pengukuran untuk kekerasan goresan menggunakan skala Mohs yang dibuat oleh Friedrich Mohs.^[4] Skala Mohs mulau dikembangkan sejak tahun 1800.^[5] Pembuatan skala Mohs selesai pada tahun 1812.^[6] Skala Mohs memiliki rentang nilai 1–10. Pemaikannya untuk pengukuran kekerasan mineral. Nilai 1 diberikan untuk tingkat kekerasan yang terendah dan nilai 10 diberikan untuk tingkat kekerasan yang tertinggi.^[7] Skala Mohs merupakan jenis skala yang non-linear karena tidak adanya proporsi yang teratur antar tingkat kekerasannya.^[8]

Kekerasan penekanan dapat diuji menggunakan tiga metode, yaitu metode Brinell, metode Vickers, dan metode Rockwell. Metode Brinell dilakukan dengan indentasi sejumlah beban pada permukaan spesimen. Bentuk penetratornya adalah bola baja. Skala pengukuran kekerasan pada metode Brinell disebut Nomor Kekerasan Brinell. Metode Vickers menggunakan cara yang sama dengan metode Brinell. Perbedaannya hanya jenis penetrator yang berbentuk prisma segi empat yang terbuat dari intan.^[3] Metode Vickers juga menetapkan rentang berat beban senilai 1–120 kg.^[9] Skala yang digunakan untuk pengukuran mikro pada metode Vickers adalah Kekerasan Knop. Sedangkan pada pengukuran makro menggunakan skala Kekerasan Vickers.^[3] Sementara itu, metode Rockwell menggabungkan penggunaan prisma intan dan bola baja sebagai indentor.^[10]

Pensil uji kekerasan umumnya digunakan untuk menguji kekerasan batu. Jenis kekerasan yang diukur adalah kekerasan goresan. Pengujian menggunakan pensil uji kekerasan hanya pada batu dengan tingkat kekerasan yang tinggi, khususnya batu mulia. Tingkat kekerasan batu mulia yang diuji dinyatakan dalam Skala Mohs dengan nilai kekerasan mulai dari 1 hingga 10.^[11]

1. ^ Moto, Keba (2002). "Prosedur Pengukuran Kekerasan yang Benar pada Nanokomposit nc-TiN/a-Si3N4" (PDF). Makara Teknologi. 6 (2): 80. 
2. ^ Bashori, Hasan (2020). "Uji Material Aluminium Paduan dengan Metode Kekerasan Rockwell". Journal Mechanical and Manufacture Technology. 1 (1): 25. ISSN 2721-4664. 
3. ^ ^{a b c d e} Budiyanto, E., dan Handono, S. D. (2020). Pengujian Material. Metro: CV. Laduny Alfatama. hlm. 39. ISBN 978-623-7829-13-3.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
4. ^ Husien, N., Hidayat, M. N., dan Aryanto, A. (2021). Laporan Penelitian: Karakterisasi Fosil Kayu Desa Bengkinang dan Loa Tebu, Kutai Kartanegara (PDF). Samarinda: Fakultas Kehutanan Universitas Mulawarman. hlm. 8.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
5. ^ "Science Parent Guide - Unit 4" (PDF). Atlanta Public School. hlm. 2. 
6. ^ "Hardness of Minerals I: The Mohs Scale" (PDF). Railsback's. 2009. 
7. ^ Mulyaningsih, Sri (2018). Kristalografi dan Mineralogi (PDF). Akprind Press. hlm. 25. ISBN 978-602-7619-73-9.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
8. ^ Rule, Audrey C. (2003). "The Rhyming Peg Mnemonic Device Applied to Learning the Mohs Scale of Hardness" (PDF). Journal of Geoscience Education. 51 (5): 466. 
9. ^ Mulyaningsih, Nani (2021). Metalurgi Fisik. Magelang: Penerbit Pustaka Rumah Cinta. hlm. 84. ISBN 978-623-6140-29-1.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
10. ^ Suherman dan Abdullah, I. (2020). Arifin, Muhammad, ed. Teknik Pengelasan: Cara Menghindari Cacat Las. Medan: UMSU Press. hlm. 272. ISBN 978-623-6888-04-9.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
11. ^ Fitri, Yuni Rahma (2015). 1001 Aksesori dari Batu Mulia: Ensiklopedi dan Tutorial Craft. Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama. hlm. 6. ISBN 978-602-03-2646-7.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)