Sifat mekanis material selain kekuatan tarik dapat juga ditentukan dari nilai kekerasan yang dimilikinya. Semakin tinggi nilai kekerasan material maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menimbulkan jejak pada permukaannya.

Kekerasan material umumnya berbanding lurus dengan kekuatan tariknya. Artinya bila kekuatan tarik material tinggi maka kekerasannya juga tinggi sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Hubungan Antara Kekerasan dan Kekuatan Tarik

Dari Gambar 1. Terlihat bahwa kekerasan baja (steel), kuningan (brass) dan besi tuang nodular (nodular cast iron) meningkat seiring dengan naiknya kekuatan tarik masing-masing. Pada kekuatan tarik 1000 MPa, kekerasan baja adalah 30 HRC kemudian ketika kekuatan tariknya naik menjadi 1500 MPa maka kekerasannya juga meningkat pada angka 45 HRC. Peningkatan kekerasan juga diperlihatkan oleh besi tuang nodular, yaitu meningkat dari 200 Brinell pada kekuatan tarik 600 MPa, menjadi 275 Brinnel ketika kekuatan tarik naik ke angka 1000 MPa. Berdasarkan hubungan ini, maka untuk mengetahui kekuatan material, pengujian UTM dapat diwakili dengan menggunakan pengujian kekerasan (Hardness Tester). Walaupun demikian, pengujian kekerasan tidak dapat menggantikan kedudukan dari pengujian tarik karena pada dasarnya pengujian kekerasan adalah untuk melihat kemampuan permukaan material dalam menerima beban deformasi plastis pada titik tertentu saja. Berbeda dengan pengujian tarik yang melihat kemampuan material secara keseluruhan (bulk) untuk menerima beban sampai putus.

Nilai kekerasan material secara kualitatif dapat menggunakan skala Mohs yaitu dengan melihat kemampuan permukaan material untuk menahan goresan dari material lain. Skala dari 1 sampai 10 menunjukkan nilai kekerasan dari material yang lunak sampai yang paling keras yang diwakili secara berurutan oleh talc, gypsum, calcite, fluorite, apatite, orthoclase feldspar, quartz, topaz, corundum dan diamond. Sehingga bila permukaan material dapat digores oleh mineral talc berarti kekerasannya sangat rendah yaitu di bawah angka 1. Sedangkan bila material tersebut hanya bisa digores oleh diamond (intan), maka kekerasan material tersebut sangat tinggi yaitu mendekati angka 10.

Perkembangan lebih lanjut mengenai kekerasan permukaan material, ini dapat ditentukan dengan melakukan pengujian Vickers, Brinnel dan Rockwell. Namun untuk mendapatkan hasil yang akurat, sebelum melakukan pengujian mesin atau alat uji kekerasan harus dilakukan kalibrasi terlebih dahulu dengan menggunakan standar blok kalibrator yang telah diketahui kekerasannya. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2, mesin uji kekerasan Rockwell Nobel MHRS-150 yang dilakukan kalibrasi menggunakan blok standar kalibrasi yang memiliki kekerasan 26.4 HRC sebagaimana yang dicantumkan dalam sertifikatnya. Pada saat kalibrasi, alat uji kekerasan Rockwel menunjukkan angka 26.90 HRC yang menandakan bahwa mesin tersebut sudah dapat digunakan untuk menguji kekerasan logam lainnya. Proses kalibrasi hanya membutuhkan waktu yang singkat yaitu kurang dari 1 menit.

Gambar 2.  Kalibrasi Alat Uji Kekerasan Rockwell Nobel MHRS-150

Berdasarkan grafik dari Gambar 1, nilai kekerasan 26.90 HRC adalah setara dengan kekuatan tarik 900 MPa (900 N/mm2). Bila mengacu terhadap NISTIR 3960 tahun 1991 tentang standar blok kalibrator Rockwell C, maka bahan material tersebut adalah baja ASTM 4340 yang memiliki kekerasan sampai 28 HRC. Sedangkan bila dilihat dari spesifikasi komersil dari ASTM 4340, maka kekuatan tariknya minimum adalah 980 N/mm2. Penggunaan alat uji kekerasan yang lebih praktis dan cepat hasilnya, dapat menjadi pilihan untuk mengetahu sifat mekanis dari material logam.(*)