Uji kekerasan Brinell adalah salah satu cara tertua dan paling banyak digunakan untuk mengukur seberapa kuat suatu material menahan lekukan permanen. Ia bekerja dengan menekan bola keras ke dalam material di bawah beban yang diketahui dan mengukur seberapa besar penyok yang ditimbulkannya — penyok yang lebih kecil berarti material yang lebih keras. Pengukuran tunggal tersebut, yang dijalankan melalui formula yang distandarisasi dalam ASTM E10 dan ISO 6506, menghasilkan angka kekerasan Brinell (BHN) yang digunakan di seluruh bidang manufaktur, kendali mutu, dan pemilihan material.

Cara kerja tes Brinell

Bola baja keras atau tungsten-karbida dengan diameter D yang diketahui ditekan ke permukaan bahan uji yang datar dan telah disiapkan di bawah beban tetap F, ditahan selama waktu tunggu standar, kemudian dilepas. Lekukan bola yang dihasilkan diukur sepanjang diameter d, dan BHN dihitung sebagai beban dibagi luas permukaan lengkung lekukan tersebut: BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²))). Karena pengujian ini meninggalkan lekukan rata-rata yang relatif besar, pengujian Brinell sangat cocok untuk material berbutir kasar atau tidak seragam seperti coran, karena pengujian dengan skala yang lebih kecil (seperti Vickers atau Rockwell) mungkin memberikan hasil yang tidak konsisten bergantung pada lokasi tepatnya pengujian tersebut mendarat.

Mulai dari kekerasan hingga kekuatan tarik

Untuk banyak baja karbon biasa dan baja paduan rendah, kekuatan tarik melacak kekerasan Brinell dengan cara yang cukup konsisten dan kira-kira linier — ditangkap dalam perkiraan Rₘ (MPa) ≈ 3,45 × BHN yang banyak digunakan, yang didokumentasikan dalam ASTM A370. Hal ini memungkinkan pembacaan kekerasan non-destruktif yang cepat untuk memperkirakan perkiraan kekuatan tarik secara kasar tanpa harus melakukan uji tarik destruktif penuh pada setiap bagian. Korelasi ini berlaku baik untuk baja asal, namun melemah untuk kelompok paduan lainnya — aluminium, titanium, dan baja paduan tinggi dapat menyimpang secara signifikan, sehingga perkiraan tersebut harus diperlakukan sebagai angka perencanaan, bukan nilai yang disertifikasi. Lihat Kalkulator Modulus Young dan Kalkulator Stres pendamping untuk alat properti material terkait.

Memilih indentor dan memuat yang tepat

Kondisi pengujian standar memasangkan diameter bola dengan beban proporsional sehingga diameter lekukan yang dihasilkan berada dalam rentang pengukuran yang dapat diandalkan (biasanya 0,24D hingga 0,6D) — lekukan yang terlalu kecil sulit diukur secara tepat, dan terlalu besar berisiko menimbulkan efek tepi indentor atau menembus material tipis. Bola 10 mm dengan beban 3.000 kgf adalah kombinasi paling umum untuk baja dan besi tuang; bola yang lebih kecil dan beban yang lebih ringan (5 mm/750 kgf, 2,5 mm/187,5 kgf, dan seterusnya) digunakan untuk bagian yang lebih tipis atau material yang lebih lembut agar lekukan tetap proporsional.

Batasan model sederhana ini

Kalkulator ini menerapkan rumus BHN standar dan perkiraan kekuatan tarik ASTM A370, namun pengujian Brinell sebenarnya memiliki persyaratan tambahan yang tidak diterapkan oleh perhitungan sederhana ini: ketebalan spesimen minimum (kira-kira 10× kedalaman lekukan) untuk menghindari efek indentor mencapai permukaan belakang, permukaan uji yang rata dan disiapkan dengan benar, waktu tunggu yang benar, dan kombinasi indentor/beban yang dipilih berdasarkan tabel ASTM E10 atau ISO 6506. Estimasi kekuatan tarik merupakan korelasi empiris untuk baja biasa, bukan hukum fisika — untuk paduan lain, atau untuk hasil apa pun yang menentukan keputusan yang kritis terhadap keselamatan, konfirmasikan dengan uji tarik aktual atau data properti mekanis bersertifikat dari material tersebut.