Aluminium 2007: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

2007 adalah anggota dari seri paduan aluminium 2xxx, keluarga yang didominasi oleh tembaga sebagai unsur paduan utama. Paduan dalam seri ini dikategorikan sebagai paduan aluminium-tembaga(-magnesium/manganese) yang dapat menjalani perlakuan panas dan dirancang untuk mencapai kekuatan tinggi melalui pengerasan dengan presipitasi, bukan hanya pengerasan kerja.

Unsur paduan utama dalam 2007 adalah tembaga (unsur penguat utama), dengan penambahan terkendali magnesium dan manganese untuk kinetika presipitasi dan kontrol struktur butir; besi, silikon, krom dan titanium biasanya muncul sebagai impuritas terkendali atau penambahan mikro-paduan. Mekanisme penguatan adalah pengerasan usia klasik: perlakuan panas pelarutan, quenching, dan penuaan buatan menghasilkan presipitat theta (Al2Cu) dan presipitat terkait yang meningkatkan kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum secara signifikan.

Ciri utama 2007 meliputi rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, kemampuan mesin sedang, dan konduktivitas termal yang cukup baik dibandingkan paduan 2xxx lainnya. Ketahanan korosi lebih rendah daripada paduan seri 5xxx dan 6xxx, dan kemampuan las terbatas tanpa pemilihan filler khusus serta perlakuan setelah pengelasan; kemampuan bentuk baik pada temper anil dan penuaan alami tetapi menurun saat kekuatan meningkat oleh penuaan buatan.

Industri yang menggunakan 2007 biasanya meliputi substruktur dan fitting dirgantara yang membutuhkan kekuatan tinggi dan ketahanan kelelahan, sistem pertahanan dan senjata untuk komponen struktural, serta aplikasi otomotif khusus yang membutuhkan peningkatan kekuatan lokal. Insinyur memilih 2007 saat diperlukan kombinasi kekuatan statis dan kelelahan yang relatif tinggi tanpa biaya premium atau kompleksitas proses dari paduan aluminium-lithium yang lebih eksotik atau paduan 7xxx berkekuatan tinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi anil penuh, duktalitas maksimum untuk pembentukan
H14	Sedang	Rendah–Sedang	Buruk–Cukup	Sedang	Dikeraskan dengan pengerasan regangan ke kekuatan sedang; kelenturan terbatas
T4	Sedang	Sedang	Baik	Sedang	Perlakuan pelarutan dan penuaan alami; menyeimbangkan kekuatan dan formabilitas
T5	Sedang–Tinggi	Rendah–Sedang	Cukup	Sedang	Didinginkan dari proses pada temperatur tinggi dan penuaan buatan
T6	Tinggi	Rendah	Buruk–Cukup	Menantang	Perlakuan pelarutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T651	Tinggi	Rendah	Buruk–Cukup	Menantang	T6 dengan peregangan pereda tegangan untuk meminimalkan sisa tegangan

Temper yang dipilih untuk 2007 sangat mengendalikan pertukaran antara kekuatan dan duktalitas. Temper anil (O) dan penuaan alami (T4) memungkinkan deep drawing dan pembentukan kompleks, sementara temper penuaan buatan (T5/T6/T651) memberikan kekuatan statis dan kelelahan tertinggi dengan mengorbankan kemampuan membengkok dan kontrol springback.

Perlakuan panas dan mekanik juga mempengaruhi kemampuan las dan tegangan sisa. Temper berkekuatan lebih tinggi cenderung melunak di zona terpengaruh panas (HAZ) dan mungkin memerlukan penuaan pasca las atau penguatan lokal untuk mengembalikan kapasitas pembawa beban.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.5	Silikon terkendali untuk membatasi fase pengecoran/pengisian; silikon tinggi mengurangi duktalitas
Fe	≤ 0.5	Besi adalah impuritas; besi berlebih membentuk intermetalik rapuh
Mn	0.3–1.0	Kontrol struktur butir, pembentuk dispersoid; meningkatkan ketangguhan dan perilaku rekristalisasi
Mg	0.2–1.0	Mendukung pengerasan presipitasi dan kekuatan bila dikombinasikan dengan Cu
Cu	3.5–5.0	Unsur penguat utama melalui presipitasi Al2Cu
Zn	≤ 0.25	Minor; tingkat lebih tinggi tidak umum untuk seri 2xxx
Cr	≤ 0.25	Mikropaduan untuk mengontrol pertumbuhan butir dan mengurangi sensitivitas quench
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir saat ditambahkan secara sengaja
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05–0.15	Unsur jejak dan aluminium penyeimbang sampai 100%

Sisanya adalah aluminium dengan unsur-unsur tercantum yang disesuaikan untuk memenuhi target mekanik dan prosesabilitas. Kandungan tembaga secara langsung mengatur respon pengerasan usia puncak dan kekuatan maksimum yang dapat dicapai, sedangkan magnesium dan manganese menyempurnakan kinetika presipitasi dan ketahanan paduan terhadap rekristalisasi selama proses termomekanik.

Sifat Mekanik

Saat diproses ke temper usia puncak (T6/T651), 2007 menunjukkan kekuatan tarik maksimum dan kekuatan luluh yang tinggi, sebanding dengan paduan 2xxx berkekuatan tinggi lainnya. Kurva tarik biasanya menunjukkan plateau luluh yang nyata atau pengerasan regangan bertahap tergantung temper dan bentuk produk. Elongasi berbanding terbalik dengan kekuatan; lembaran atau plat usia puncak umumnya menunjukkan elongasi lebih rendah dibandingkan kondisi anil.

Kekerasan berkorelasi dengan pengerasan usia dan merupakan metrik kontrol praktis selama produksi; kekerasan Rockwell atau Brinell meningkat tajam dari kondisi anil ke kondisi T6. Perilaku kelelahan umumnya baik dibandingkan dengan paduan berkekuatan lebih rendah dalam bentuk produk yang sama, tetapi umur kelelahan sensitif terhadap kondisi permukaan, konsentrasi tegangan lokal, dan lingkungan korosi. Ketebalan dan bentuk produk juga mempengaruhi sifat mekanik melalui sensitivitas laju quench; bagian yang lebih tebal mungkin mencapai sifat puncak lebih rendah dan mengalami tegangan sisa quench yang lebih besar.

Properti	O/Anil	Temper Kunci (T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	180–260	400–480	Nilai puncak bergantung pada ketebalan dan siklus penuaan
Kekuatan Luluh (MPa)	70–140	300–370	Yield offset 0,2%; dipengaruhi oleh riwayat pengerjaan dan temper
Elongasi (%)	20–35	8–15	Lebih tinggi pada O/T4; temper T6 mengorbankan elongasi untuk kekuatan
Kekerasan (HB)	35–80	110–160	Rentang Brinell; kekerasan berkorelasi dengan distribusi presipitat

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2.78 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Cu; sedikit lebih tinggi dari aluminium murni karena paduan
Rentang Leleh	~500–650 °C	Solidus/liquidus bervariasi dengan komposisi lokal dan impuritas
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Lebih rendah daripada aluminium murni karena tembaga dan solut lainnya
Konduktivitas Listrik	25–40 %IACS	Konduktivitas menurun relatif terhadap 100% Al; bervariasi dengan temper dan pengerjaan dingin
Kalor Spesifik	~880–900 J/kg·K	Nilai perkiraan pada suhu sekitar
Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K	Koefisien dalam rentang umum untuk paduan aluminium

Sifat fisik mencerminkan kompromi antara penambahan tembaga dalam kadar tinggi untuk kekuatan dan mempertahankan performa termal serta listrik yang berguna. Konduktivitas termal tetap jauh lebih tinggi daripada baja, yang mendukung aplikasi manajemen panas, namun penalti konduktivitas relatif terhadap paduan 6xxx atau 1xxx harus dipertimbangkan dalam desain yang membutuhkan transfer panas maksimum.

Ekspansi termal mirip dengan paduan aluminium lain, sehingga 2007 kompatibel dengan rakitan berbasis aluminium tetapi memerlukan pertimbangan desain saat dipasangkan dengan material berbeda. Rentang leleh dan solidus memerlukan praktik pengelasan dan brazing yang terkendali untuk menghindari meleleh lokal dan likuasi batas butir.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0.3–6.0 mm	Baik pada ketebalan tipis; sensitivitas quench kurang kritis	O, T4, T6	Sering digunakan untuk komponen terbentuk dan panel
Plat Tebal (Plate)	6–100+ mm	Kekuatan dapat berkurang pada bagian tebal akibat pendinginan quench yang lambat	T4, T6	Plat tebal memerlukan pendinginan quench terkontrol dan mungkin perlakuan penuaan lanjut
Ekstrusi (Extrusion)	Penampang bervariasi	Sifat mekanik tergantung pada ketebalan penampang dan perlakuan larutan	T4, T5, T6	Ekstrusi memungkinkan profil kompleks; pengendalian distribusi presipitat sangat penting
Pipa (Tube)	Diameter luar dan ketebalan dinding bervariasi	Sifat mirip dengan ekstrusi; daerah pengaruh panas (HAZ) dan distorsi harus dikelola	O, T4, T6	Pipa tanpa sambungan atau las digunakan untuk elemen struktural
Batang / Rod	≤ 200 mm diameter	Umumnya sifat longitudinal baik; keseragaman penuaan penting	O, T4, T6	Digunakan untuk komponen tempa atau hasil machining

Bentuk produk yang berbeda menimbulkan batasan berbeda pada perlakuan panas dan laju quench. Plat tipis dan bagian kecil ekstrusi dapat mengalami quenching cepat dan mencapai kekuatan puncak secara andal, sementara plat tebal atau ekstrusi besar mungkin memerlukan quenching terputus, target kekuatan puncak lebih rendah, atau penuaan buatan yang diperpanjang untuk mencapai sifat seimbang di seluruh penampang.

Rute proses juga menentukan kecocokan aplikasi akhir: plat tipis dan plat tebal sering digunakan ketika stamping dan pembentukan diperlukan sebelum penuaan akhir, sementara ekstrusi dan batang biasanya menjalani perlakuan larutan/penuaan untuk memanfaatkan perilaku mekanik searah. Pengelasan berbagai bentuk produk mungkin memerlukan pemilihan fillet dan pengelolaan panas lokal untuk meminimalkan pelunakan HAZ.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	2007	USA	Dikenal dalam klasifikasi paduan aluminium; komposisi dapat berbeda pada varian sub
EN AW	2007 (atau seri 2xxx)	Eropa	Sering tercantum sebagai EN AW-2007 atau keluarga EN AW-2xxx; cek lembar data nasional
JIS	A2007 (atau serupa)	Jepang	Standar Jepang dapat memiliki paduan hampir setara dengan batas kandungan impuritas sedikit berbeda
GB/T	2007	China	Penomoran industri China termasuk 2007 dan varian 2007A; toleransi kimia mungkin berbeda

Kesetaraan tepat bergantung pada varian spesifik dan spesifikasi pengendali; beberapa wilayah mencantumkan 2007A atau 2007S dengan perbedaan halus dalam kandungan tembaga, magnesium, dan mangan. Saat substitusi antar standar, verifikasi sifat mekanik, jadwal perlakuan panas dan tingkat impuritas yang diizinkan lebih penting daripada hanya mengacu pada nama grade.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosferik untuk 2007 termasuk sedang hingga kurang baik dibanding seri yang tidak dapat diperlakukan panas; kandungan tembaga meningkatkan kerentanan terhadap korosi umum dan lokal dibandingkan dengan paduan 5xxx dan 6xxx. Pelapisan pelindung, cladding (misal Alclad), atau perlakuan konversi umum digunakan untuk mengurangi serangan lingkungan pada aplikasi luar ruangan.

Pemaparan laut menjadi perhatian: lingkungan salinitas tinggi mempercepat korosi pit dan celah pada paduan mengandung tembaga, dan 2007 yang tidak terlindungi biasanya tidak disarankan untuk struktur utama lambung kapal di atmosfer laut. Proteksi katodik dan penggunaan material isolasi untuk menghindari kopel galvanik adalah langkah mitigasi umum jika 2007 harus digunakan dekat logam lain.

Retak korosi tegangan (SCC) dapat menjadi masalah untuk paduan 2xxx berkekuatan tinggi di bawah tegangan tarik pada lingkungan korosif yang mengandung klorida. Kombinasi tegangan sisa tarik, mikrostruktur rentan, dan media agresif memicu serangan antarbutir dan SCC; praktik desain biasanya menghindari tegangan tarik tinggi secara berkelanjutan di lingkungan korosif atau menentukan langkah pelindung.

Interaksi galvanik dengan logam berbeda harus dikelola: 2007 yang dikombinasikan dengan baja tahan karat dapat diterima jika terisolasi secara elektrik, tapi kontak langsung dengan logam lebih mulia tanpa isolasi akan mempercepat pelarutan aluminium. Dibandingkan dengan keluarga paduan lain, 2007 menawarkan kekuatan unggul namun memerlukan strategi perlindungan korosi lebih agresif dibanding paduan aluminium seri 5xxx dan 6xxx.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 2007 harus dilakukan dengan hati-hati karena kandungan tembaga tinggi meningkatkan kerentanan retak panas dan mengurangi kekuatan las pada HAZ. Praktik umum adalah menghindari las struktural penetrasi penuh jika memungkinkan; jika pengelasan perlu dilakukan, gunakan paduan pengisi yang dirancang untuk sistem Al-Cu (misal pengisi Al-Cu-Mn seperti 2319) dan kendalikan input panas serta perlakuan pra/pasca-panas. Harapkan pelunakan HAZ pada temper T6 dan serupa; perlakuan larutan dan penuaan ulang pasca-las atau penguatan lokal mungkin diperlukan untuk mengembalikan performa material induk.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 2007 umumnya baik dibanding banyak paduan aluminium aerospace karena kekuatan relatif tinggi dan pembentukan serpihan terkontrol; mesin lebih bersih dibanding beberapa paduan tinggi silikon, namun tidak seterkenal varian free-machining 2xxx. Alat carbide dengan sudut positif dan pendingin yang cukup direkomendasikan; hasil akhir umum dicapai dengan kecepatan potong sedang hingga tinggi, umpan disesuaikan agar menghasilkan serpihan pendek dan terkendali serta menghindari pembentukan tepi menempel (built-up edge).

Kemampuan Bentuk

Performa pembentukan sangat tergantung pada temper: temper O dan T4 memberikan kelenturan dan kemampuan tarik terbaik, sedangkan temper T6 dan yang dipelintir memiliki kemampuan bentuk terbatas pada suhu ruang. Radius tekuk minimum harus disesuaikan dengan temper dan ketebalan; pedoman umum, plat yang telah dianil dapat menerima radius 1–2× tebal untuk banyak operasi, sedangkan T6 mungkin perlu radius lebih besar atau pembentukan hangat untuk menghindari retak. Tekukan incremental dan radius tooling yang tepat membantu mengurangi retak lokal pada temper kekuatan tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan dapat diperlakukan panas, 2007 merespons siklus perlakuan larutan dan penuaan klasik. Perlakuan panas larutan biasanya dilakukan pada rentang 495–520 °C (bergantung pada ukuran penampang dan varian spesifik) untuk melarutkan fase pengandung tembaga ke dalam matriks, diikuti oleh quench cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Laju quench sangat kritis: quench tidak cukup cepat memungkinkan presipitat kasar terbentuk, mengurangi kekuatan puncak yang dapat dicapai dan meningkatkan sensitivitas quench pada bagian tebal.

Penuaan buatan untuk temper T6 biasanya menggunakan suhu 150–190 °C dengan waktu tergantung ketebalan penampang dan keseimbangan sifat yang diinginkan; perlakuan suhu rendah dan waktu lama mengurangi sensitivitas quench dan meningkatkan ketangguhan dengan mengorbankan sedikit kekuatan puncak. T4 (penuaan alami) memberikan kekuatan sedang dan kemampuan bentuk lebih baik dengan memungkinkan presipitasi terkendali pada suhu ruang; T5 digunakan ketika komponen didinginkan dari proses suhu tinggi kemudian diproses penuaan untuk kekerasan tertentu.

Untuk proses tanpa perlakuan panas (strain hardening), pengendalian kerja dingin dan suhu anil digunakan untuk menetapkan sifat antara. Siklus anil melembutkan material sepenuhnya ke temper O, memungkinkan operasi pembentukan sebelum pengerasan penuaan akhir untuk performa puncak.

Performa Suhu Tinggi

2007 mengalami penurunan kekuatan secara bertahap seiring kenaikan suhu karena presipitat membesar dan matriks melunak; suhu layanan di atas sekitar 120–150 °C akan menurunkan kekuatan luluh dan tarik secara signifikan dibanding kondisi suhu ambient. Untuk pemaparan jangka pendek atau layanan tidak terus-menerus hingga ~200 °C beberapa sifat dapat dipertahankan, namun pemaparan lama pada suhu tinggi mempercepat penuaan berlebih dan pembesaran mikrostruktur.

Ketahanan oksidasi khas paduan aluminium — film pelindung Al2O3 membentuk cepat pada suhu tinggi — tetapi instabilitas mikrostruktur internal lebih membatasi performa mekanik dibanding oksidasi permukaan. Perilaku HAZ selama proses suhu tinggi atau pengelasan memerlukan perhatian, karena pelunakan lokal dapat menciptakan konsentrasi tegangan dan mengurangi umur lelah.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 2007 Digunakan
Aerospace	Fitting, braket, subframe	Kekuatan terhadap berat tinggi dan ketahanan kelelahan untuk fitting kritis
Otomotif	Perkuatan struktural, komponen sasis	Kekuatan tinggi lokal di mana pengurangan berat diperlukan
Kelautan	Fitting struktural khusus (berlapis)	Kekuatan baik saat dilindungi; digunakan pada perangkat keras kelautan yang tidak kritis
Pertahanan	Rumah senjata, bagian struktural	Kekuatan statis tinggi dan kemampuan mesin untuk bagian presisi
Elektronik	Penyebar panas, penyangga mekanis	Konduktivitas termal dan kekakuan dikombinasikan dengan kemampuan mesin

2007 cenderung dipilih untuk komponen yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi dibanding paduan 6xxx umum sambil mempertahankan densitas rendah dan kemampuan mesin aluminium. Perlakuan pelindung dan toleransi desain biasanya diterapkan ketika eksposur korosi diperkirakan terjadi.

Wawasan Pemilihan

Gunakan 2007 ketika desain Anda memprioritaskan kekuatan tinggi dan ketahanan kelelahan pada aluminium dengan karakteristik mesin yang dapat diterima, serta ketika Anda dapat mengendalikan eksposur korosi melalui pelapisan atau cladding. Ini paling cocok ketika pengerasan bertahap (age-hardening) diinginkan untuk mencapai target kekuatan tertentu setelah pembentukan atau pemesinan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 2007 mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk demi kekuatan yang jauh lebih tinggi dan performa kelelahan yang lebih baik. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 2007 memberikan puncak kekuatan yang jauh lebih tinggi tetapi membutuhkan perlindungan korosi yang lebih ketat dan kurang cocok untuk proses pengepresan dalam kondisi T6. Dibandingkan dengan paduan perlakuan panas umum seperti 6061 atau 6063, 2007 menawarkan kekuatan lebih tinggi pada banyak temper namun ketahanan korosinya lebih rendah serta perilaku pengelasan yang lebih menuntut; pilih 2007 ketika kekuatan dan ketahanan kelelahan lebih diutamakan daripada kemampuan las dan toleransi korosi.

Ringkasan Akhir

2007 tetap relevan di mana densitas rendah aluminium harus dikombinasikan dengan kekuatan tinggi dan performa kelelahan yang unggul, khususnya di industri aerospace, pertahanan, dan aplikasi otomotif tertentu. Penggunaan efektif 2007 bergantung pada pemilihan temper yang cermat, perlakuan panas terkontrol, dan strategi perlindungan korosi untuk menyeimbangkan keunggulan kekuatannya dengan keterbatasan kemampuan las dan kerentanan lingkungan.