Aluminium 2030: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Alloy 2030 merupakan anggota seri 2xxx dari paduan aluminium, sebuah keluarga yang terutama dipadu dengan tembaga dan dirancang untuk kekuatan melalui pengerasan presipitasi. Komposisi kimia dan metalurginya menempatkan paduan ini dalam kelas yang dapat diproses dengan perlakuan panas, bukan seperti paduan bekerja murni dari seri 3xxx atau 5xxx.

Unsur paduan utama untuk 2030 adalah tembaga sebagai penguat utama, dengan tambahan magnesium dan mangan secara moderat untuk mendorong urutan presipitasi dan pengendalian struktur butir. Penambahan kecil silikon, besi, krom, dan titanium digunakan untuk kemudahan pengecoran, stabilisasi kekuatan, dan pemurnian butir.

Mekanisme penguatan utama adalah perlakuan panas larutan diikuti dengan penuaan buatan (pengerasan presipitasi) di mana presipitasi halus Al2Cu (θ′/θ) dan presipitasi mengandung Mg terbentuk, menghasilkan kekuatan luluh dan tarik yang jauh lebih tinggi dibandingkan paduan yang tidak dapat diperlakukan panas. Ciri utama termasuk kekuatan spesifik tinggi, ketahanan lelah baik pada suhu ruang, dan ketahanan korosi sedang yang biasanya memerlukan perlindungan permukaan dalam lingkungan agresif.

Industri utama yang menggunakan 2030 meliputi komponen otomotif dan transportasi struktural, beberapa struktur dan perlengkapan sekunder dirgantara, serta sistem mekanis yang diaktifkan di mana rasio kekuatan terhadap berat diutamakan dibandingkan ketahanan korosi maksimum. Para insinyur memilih 2030 ketika diperlukan paket seimbang antara kekuatan akibat perlakuan panas, kemampuan bentuk yang wajar, dan perilaku zona terpengaruh panas (HAZ) yang dapat diprediksi serta ketika paduan seri 6xxx (Mg-Si) tidak memenuhi kebutuhan kekuatan atau kelelahan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil; duktisitas maksimal untuk pembentukan
T3	Sedang	Sedang-Tinggi	Baik	Cukup	Perlakuan panas larutan dan penuaan alami; kekuatan sedang dengan pengerasan bukti tertentu
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Cukup	Didinginkan dari suhu tinggi dan dipenuhi penuaan buatan; digunakan pada ekstrusi
T6	Tinggi	Sedang	Cukup	Terbatas (lihat catatan)	Perlakuan larutan dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak; temper rekayasa umum
T651	Tinggi	Sedang	Cukup	Terbatas (lihat catatan)	T6 dengan peregangan terkontrol untuk menghilangkan tegangan akibat quenching; digunakan untuk bagian dengan dimensi kritis
H14	Sedang	Sedang	Cukup-Berkurang	Baik	Pengerasan regangan dan sebagian dianil; pendekatan tanpa perlakuan panas untuk menguatkan plat

Temper secara langsung mengendalikan keseimbangan antara kekuatan dan duktisitas untuk 2030. Kondisi O memberikan jendela pembentukan maksimal dan tegangan sisa terendah, sementara T6/T651 memaksimalkan kekuatan luluh dan tarik melalui presipitasi terkontrol; temper menengah seperti T5 dan T3 digunakan jika urutan produksi atau stabilitas dimensi mengharuskan strategi penuaan yang berbeda.

Sejarah perlakuan panas dan pengerasan regangan juga memengaruhi kerentanan terhadap retak akibat hidrogen atau impuritas dan tingkat pelunakan HAZ setelah pengelasan. Perancang harus memilih temper berdasarkan operasi pembentukan, kekuatan akhir yang dibutuhkan, dan proses penyambungan selanjutnya.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.50	Membatasi fase terkait pengecoran; dikontrol untuk menghindari intermetallic berlebih
Fe	0.20–0.60	Sisa; kadar tinggi mengurangi duktisitas dan umur lelah
Mn	0.20–0.80	Pengontrol struktur butir dan penghambat rekristalisasi
Mg	0.30–1.20	Berperan dalam urutan presipitasi dan kekuatan bersama Cu
Cu	2.5–3.8	Elemen penguat utama; mengontrol respon penuaan
Zn	0.05–0.25	Kecil; Zn berlebih dapat meningkatkan kerentanan korosi antar butir
Cr	0.05–0.25	Mengontrol rekristalisasi dan meningkatkan ketangguhan
Ti	0.05–0.20	Penghalus butir pada produk cor dan tempa
Lainnya (termasuk sisa)	Sisa Al, jejak	Sisanya aluminium; impuritas kecil mempengaruhi performa dan proses

Interaksi tembaga–magnesium mendorong respons pengerasan presipitasi; peningkatan tembaga menaikkan kekuatan puncak yang dapat dicapai namun meningkatkan risiko korosi lokal dan pelunakan HAZ saat pengelasan. Penambahan mangan dan krom memurnikan ukuran butir dan menstabilkan sifat mekanis selama siklus termal, sementara besi dan silikon harus dikontrol ketat untuk menghindari partikel intermetallic kasar yang mengurangi kelelahan dan kemampuan bentuk.

Sifat Mekanik

Dalam kondisi dianil, 2030 menunjukkan kekuatan luluh dan tarik yang relatif rendah dengan elongasi total tinggi, sehingga cocok untuk operasi pembentukan luas. Setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan (T6/T651), dispersi padat presipitasi termurni menghasilkan matriks yang kuat dan dapat mengeras kerja dengan peningkatan signifikan kekuatan luluh dan tarik maksimal.

Perilaku tarik ditandai oleh peningkatan rasio luluh-terhadap-tarik yang substansial setelah penuaan, memberikan perbandingan yang dapat diprediksi antara respon elastis dan plastik yang berguna dalam desain struktural. Kekerasan berkorelasi kuat dengan pengerasan usia; temper puncak menunjukkan kekerasan lebih tinggi dan performa lelah lebih baik, sementara penuaan berlebih mengurangi kekuatan namun dapat meningkatkan ketahanan terhadap korosi tegangan.

Efek ketebalan nyata: bagian lebih tebal mendingin lebih lambat dari suhu larutan dan dapat mengalami presipitasi yang lebih kasar serta sedikit menurunkan kekuatan puncak; lembaran tipis mencapai pendinginan quench lebih seragam dan sifat lebih konsisten. Umur lelah dipengaruhi oleh kondisi permukaan, distribusi presipitasi, dan tegangan sisa yang muncul selama pembentukan atau pengelasan.

Sifat	Kondisi O/Dianil	Temper Utama (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	180–260	380–450	Kekuatan puncak tergantung Cu/Mg dan siklus penuaan; tergantung ketebalan
Kekuatan Luluh (MPa)	70–140	300–360	Kekuatan luluh meningkat signifikan setelah penuaan; kekuatan bukti dalam T6 stabil untuk desain
Elongasi (%)	20–30	8–15	Duktisitas berkurang setelah penuaan; masih memadai untuk banyak komponen terbentuk
Kekerasan (BHN)	40–75	110–150	Peningkatan kekerasan berkorelasi dengan kenaikan tarik; penuaan berlebih menurunkan kekerasan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.75–2.79 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dari aluminium murni karena kandungan Cu
Rentang Leleh	Solidus ~500 °C; Liquidus ~640 °C	Typikal untuk paduan Al-Cu; rentang pasti tergantung paduan dan mikrosegregasi
Konduktivitas Termal	95–125 W/m·K	Lebih rendah daripada seri 1xxx; berkurang oleh tembaga dan partikel paduan
Konduktivitas Listrik	~28–38 %IACS	Konduktivitas berkurang dibanding aluminium murni karena atom terlarut dan presipitasi
Kalor Spesifik	~0.88 kJ/kg·K	Typikal untuk paduan aluminium tempa pada suhu ruang
Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Setara dengan paduan aluminium lain; penting untuk perakitan multi-material

Konduktivitas termal dan listrik berkurang dibanding aluminium komersial murni karena atom terlarut dan presipitasi menghambat pergerakan elektron dan fonon. Ekspansi termal merupakan karakteristik umum paduan aluminium dan harus diperhitungkan untuk komponen toleransi ketat yang mengalami siklus termal dalam rakitan dengan bahan berbeda.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3–6,0 mm	Respons tarik yang baik, ketebalan tipis menua secara merata	O, H14, T3, T6	Banyak digunakan untuk bagian yang dibentuk dan dipres
Plat	6–50 mm	Kekerasan puncak yang dapat dicapai lebih rendah pada bagian sangat tebal	O, T3, T6 (bergantung ketebalan)	Plat tebal memerlukan kontrol quench yang cermat
Ekstrusi	Profil hingga beberapa ratus mm	Menunjukkan respons penuaan khas T5/T6	T5, T6, T651	Digunakan untuk profil struktural dan rel
Tabung	Ketebalan dinding 0,5–10 mm	Kinerja tergantung pada pembentukan dan penuaan pasca proses	O, T6	Varian las dan tanpa sambungan digunakan dalam sistem mekanik
Batang/Rod	Diameter hingga 150 mm	Bagian besar mungkin membutuhkan solusi khusus/quench	O, T6	Digunakan untuk fitting mesin dan pengikat

Rute pemrosesan mengontrol mikrostruktur akhir: penggulungan lembaran dan pendinginan terkontrol menghasilkan butir halus dan presipitasi seragam, sedangkan plat tebal dan ekstrusi besar memerlukan perlakuan larutan dan strategi quench khusus untuk menghindari inti yang lunak. Faktor bentuk yang dipilih mempengaruhi temper yang dapat dicapai dan dengan demikian performa mekanik akhir, sehingga perancang harus menentukan temper dan bentuk produk sejak awal proses pengadaan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	2030	USA	Penunjukan paduan aluminium tempa (keluarga 2xxx) dalam sistem Aluminium Association
EN AW	2xxx (kustom)	Eropa	Tidak ada padanan langsung EN AW satu-satu; biasanya memerlukan referensi silang berdasarkan komposisi kimia
JIS	Seri A2000	Jepang	Pengelompokan serupa dalam keluarga JIS A2000; kecocokan tepat harus divalidasi melalui komposisi
GB/T	Seri 2xxx	China	Grade lokal GB/T sesuai berdasarkan kimia dan temper, bukan kode identik

2030 mungkin tidak memiliki penunjukan unik satu-satu di semua standar regional dan produsen sering menyediakan referensi silang berdasarkan batas penerimaan kimia dan mekanik yang ketat. Saat pengadaan global, engineer sebaiknya membandingkan rentang komposisi terjamin, sertifikat uji yang diwajibkan, dan definisi temper alih-alih hanya mengandalkan label grade saja.

Ketahanan Korosi

Secara atmosfer, 2030 menunjukkan ketahanan sedang dengan kecenderungan korosi lokal di lingkungan yang mengandung klorida akibat fase kaya tembaga pada batas butir. Lapisan pelindung permukaan, anodizing, atau pelapis organik sering digunakan untuk mengurangi pitting dan serangan antarbutir dalam layanan luar ruangan atau lingkungan lembap.

Di lingkungan laut, paduan seri 2xxx tak terlindungi seperti 2030 umumnya kurang unggul dibandingkan paduan 5xxx dan 6xxx; kerentanan terhadap pitting dan eksfoliasi menuntut perlindungan katodik, pelapis, atau pemilihan paduan alternatif untuk paparan air laut berkelanjutan. Risiko retak korosi tegangan (SCC) ada, terutama saat tegangan tarik sisa tinggi bertepatan dengan lingkungan agresif; over-aging atau perlakuan pasca pemanggangan dapat mengurangi kerentanan SCC.

Interaksi galvanik harus dikelola dengan cermat karena paduan mengandung tembaga bercoupling nobel dengan baja dan baja tahan karat; penghalang isolasi, pengikat kompatibel, atau perlindungan katodik adalah mitigasi umum. Dibandingkan keluarga 6xxx atau 5xxx, 2030 menukar ketahanan korosi dengan kekuatan yang dapat diperlakukan panas lebih tinggi dan umur fatigue yang lebih baik, menjadikan perlindungan permukaan sebagai kompromi desain yang umum.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 2030 memungkinkan namun menantang dibanding aluminium non-heat-treatable; proses standar seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW) dapat digunakan dengan kawat pengisi yang sesuai. Rekomendasi kawat pengisi umumnya mengarah pada filler Al-Cu-Mg atau kompromi ER4043/ER5356 tergantung pada kebutuhan korosi dan mekanik; kecocokan kimia filler meminimalkan masalah galvanik atau fase pada daerah HAZ.

DAZ mengalami pelunakan karena presipitat larut atau membesar selama siklus termal pengelasan; perlakuan larutan dan penuaan pasca las dapat mengembalikan sifat tetapi tidak selalu praktis untuk struktur rakitan. Kerentanan retak panas moderat—kontrol tahanan, pra-pemanasan, dan pemilihan filler mengurangi risiko—sementara desain sambungan, penyempurnaan fit-up, dan pelunakan tegangan pasca las (mekanik atau termal) meningkatkan performa.

Kelabilan Mesin

Kelabilan mesin 2030 cukup baik dibanding paduan 2xxx lain; keberadaan tembaga meningkatkan kekuatan tapi dapat mempercepat keausan alat dibanding seri 1xxx yang lebih lunak. Pengerjaan dengan alat karbida berrahang positif dan pendingin berkualitas tinggi memberikan hasil terbaik; parameter mesin tipikal mirip dengan paduan keluarga 2024 dengan kecepatan potong sedang dan perhatian khusus pada evakuasi serpihan.

Hasil permukaan dan stabilitas dimensi umumnya baik setelah penuaan; namun permukaan yang mengeras kerja atau pembentukan tepi tebal dapat terjadi jika kecepatan potong dan feed tidak optimal. Untuk bagian dengan toleransi ketat, mengontrol temper sebelum mesin akhir dan melakukan finishing setelah stabilisasi dianjurkan.

Kemampuan Pembentukan

Pembentukan 2030 dalam temper O atau H mudah untuk bentuk sedang; radius lebih kecil dan penarikan dalam memerlukan temper annealed atau sebagian annealed untuk mencegah retak. Setelah penuaan (T6/T651) kemampuan bentuk berkurang, sehingga operasi pembentukan biasanya dilakukan sebelum perlakuan panas akhir bila memungkinkan.

Cetak pria/wanita, laju regangan terkontrol, dan pelumasan penting untuk menghindari retak tepi atau sobekan permukaan, terutama di mana presipitat atau intermetallic menyebabkan sensitivitas notch. Pembentukan bertahap dan bending tarik dengan kompensasi springback yang tepat menghasilkan bagian yang dapat direproduksi secara konsisten dalam produksi.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 2030 merespons perlakuan larutan diikuti quenching dan penuaan buatan; urutan tipikal adalah pelarutan pada suhu 495–520 °C untuk melarutkan fase pembawa Cu diikuti quench cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Penuaan buatan pada suhu 150–190 °C mengendapkan fase penguat halus θ′ dan lainnya; kurva penuaan spesifik paduan dan temper menentukan kompromi antara kekuatan puncak dan ketangguhan.

Peralihan temper T penting: T3 (penuaan alami) menghasilkan kekuatan sedang seiring waktu sedangkan T6 adalah penuaan puncak untuk kemampuan mekanik maksimum. Over-aging (penuaan lama atau suhu tinggi) memperbesar presipitat dan menurunkan kekuatan namun sering meningkatkan ketahanan SCC dan mengurangi sensitivitas quench. Untuk komponen yang tidak dapat dilakukan perlakuan panas ulang pasca penyambungan, perancang memilih temper dan metode sambungan yang meminimalkan pelunakan DAZ.

Untuk operasi tanpa jalur perlakuan panas, pengerasan kerja terkendali (temper H) dan siklus annealing memungkinkan penyesuaian sifat mekanik lokal, namun tidak mencapai kekuatan puncak sebagaimana pengerasan presipitasi.

Performa Suhu Tinggi

2030 kehilangan kekuatan signifikan saat suhu naik di atas kira-kira 150–200 °C karena stabilitas presipitat menurun dan over-aging dipercepat; layanan suhu tinggi terbatas dibanding paduan nikel atau aluminium-silikon suhu tinggi. Oksidasi moderat—aluminium membentuk oksida pelindung—namun paparan suhu tinggi dapat mengubah hasil permukaan dan sifat mekanik serta dapat memicu perubahan mikrostruktur karena difusi.

DAZ pada komponen las sangat rentan di bawah beban termal siklik; perulangan suhu dalam rentang pemulihan temper dapat memperbesar presipitat dan mengurangi umur kelelahan. Untuk aplikasi suhu tinggi berkelanjutan, paduan alternatif yang dirancang untuk stabilitas termal atau pelapis penghalang panas harus dipertimbangkan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 2030
Otomotif	Bracket struktural, lengan penghubung	Kekuatan spesifik tinggi dan performa kelelahan baik
Kelautan	Fitting dan elemen struktural non-kontinu	Kekuatan terhadap berat di mana perlindungan korosi diterapkan
Aeronautika	Struktur sekunder, fitting	Kekuatan tinggi dalam keluarga yang dapat diperlakukan panas dengan penuaan yang dapat diprediksi
Elektronik	Rangka struktural, bracket	Stiffness terhadap berat dan konduktivitas termal yang memadai

2030 dipilih saat perancang membutuhkan manfaat pengerasan presipitasi yang dikombinasikan dengan jalur fabrikasi yang dapat dikelola; perpaduan kekuatan, kelabilan mesin, dan ketahanan kelelahan menjadikannya cocok untuk bagian yang menahan beban namun tidak terendam terus-menerus atau terpapar lingkungan sangat korosif. Spesifikasi sering memerlukan temper yang cocok dan perlakuan pascaproses untuk menjamin umur komponen.

Wawasan Pemilihan

Untuk para engineer yang memilih 2030, anggaplah sebagai pilihan aluminium yang dapat dilakukan perlakuan panas dan mengandung tembaga, yang memberikan peningkatan kekuatan dibandingkan aluminium murni komersial dengan pengorbanan konduktivitas listrik/termal yang lebih rendah dan ketahanan korosi yang sedikit berkurang. Jika kemampuan bentuk maksimal dan konduktivitas adalah prioritas utama, paduan seperti 1100 tetap lebih disukai; 2030 menukar sebagian konduktivitas dan keuletan mutlak untuk kinerja struktural.

Dibandingkan dengan paduan yang sering mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 2030 menawarkan kekuatan puncak yang lebih tinggi dan ketahanan kelelahan yang lebih baik namun biasanya memerlukan perlakuan panas dan perlindungan permukaan dalam aplikasi korosif; gunakan 3003/5052 ketika ketahanan korosi dan proses fabrikasi yang lebih sederhana adalah yang utama. Dibandingkan dengan 6061/6063, 2030 mungkin memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah dalam beberapa kondisi tetapi dapat dipilih ketika profil kelelahan atau ketangguhan patahan tertentu dibutuhkan atau ketika urutan presipitasi berbasis tembaga menghasilkan kinerja yang lebih baik untuk profil layanan tertentu.

Dalam pengadaan, perhatikan ketersediaan temper, keterbatasan kemampuan las, dan kebutuhan finishing. Tentukan batas penerimaan sifat mekanik, temper, dan perlakuan permukaan di awal untuk menghindari kejutan di kemudian hari dalam pengadaan atau kinerja.

Ringkasan Penutup

Paduan 2030 tetap menjadi pilihan praktis ketika desain membutuhkan aluminium yang dapat dilakukan perlakuan panas dengan kombinasi seimbang antara kekuatan, ketahanan kelelahan, dan kemampuan mesin, dengan catatan bahwa perlindungan korosi dan batasan siklus termal ditangani melalui pelapisan, desain, atau strategi pemeliharaan.