Aluminium 2048: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

Alloy 2048 adalah aluminium seri 2xxx, termasuk dalam keluarga Al-Cu-Mg yang mengutamakan kekuatan tinggi melalui pengerasan presipitasi. Sistem kimianya didominasi oleh penambahan tembaga dan magnesium dengan mangan terkendali serta elemen mikro-paduan seperti kromium, titanium, atau zirkonium untuk memperhalus struktur butir dan mengontrol rekristalisasi.

Mekanisme penguatan adalah pengerasan presipitasi yang dapat dilakukan perlakuan panas: perlakuan solusi melarutkan zat terlarut, quenching mempertahankan larutan padat supersaturasi, dan penuaan buatan mengendapkan fase intermetallic halus yang menaikkan kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum. Karakteristik khas meliputi rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, tahan korosi intrinsik dari sedang sampai rendah dibandingkan keluarga 5xxx/6xxx, kekuatan lelah yang masuk akal, serta kemampuan las terbatas tetapi dapat dikelola tergantung temper dan pilihan bahan pengisi.

Industri yang umum menggunakan 2048 adalah komponen struktural dirgantara, suku cadang otomotif berperforma tinggi, perlengkapan pertahanan, dan barang olahraga khusus di mana kekuatan dan ketahanan retak lebih diutamakan dibandingkan ketahanan korosi mutlak. Insinyur memilih 2048 dibandingkan paduan lain ketika diperlukan kekuatan dan kemampuan lelah yang lebih tinggi dari aluminium berlapis tipis yang dapat diberi perlakuan panas, dengan penerimaan perlunya tindakan mitigasi korosi seperti pelapisan, coating, atau proteksi katodik.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil, maksimum duktilitas untuk pembentukan
H14	Sedang	Sedang (10–15%)	Baik	Baik	Dikeraskan oleh deformasi dengan kemampuan pembentukan terbatas
T3 / T351	Sedang-Tinggi	Sedang (8–12%)	Cukup	Terbatas	Perlakuan solusi dan penuaan alami atau distabilisasi
T6	Tinggi	Rendah–Sedang (6–12%)	Cukup–Kurang	Terbatas	Perlakuan solusi dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T651	Tinggi	Rendah–Sedang (6–12%)	Cukup–Kurang	Terbatas	T6 dengan pelurusan tegangan melalui pelurusan; umum di dirgantara
T4	Sedang	Sedang (8–14%)	Lebih baik dari T6	Terbatas	Perlakuan solusi dan penuaan alami; kompromi antara kemampuan bentuk dan kekuatan

Pemilihan temper sangat mempengaruhi perilaku mekanik dan fabrikasi: material yang dianil (O) mudah dibentuk tetapi tidak dapat memberikan kekuatan yang dibutuhkan untuk aplikasi struktural, sedangkan T6/T651 memberikan kekuatan maksimum dengan pengorbanan duktilitas dan kemampuan membengkok yang menurun. Temper menengah seperti T3 atau T4 menawarkan solusi kompromi yang memungkinkan beberapa operasi pembentukan setelah perlakuan solusi atau penuaan alami sekaligus tetap mencapai kekuatan yang lebih tinggi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.50	Impuritas; mengontrol karakteristik pengecoran dan kekuatan secara marginal
Fe	≤ 0.50	Impuritas; membentuk intermetallic yang dapat mempengaruhi lelah dan korosi
Cu	3.8–4.9	Unsur penguat utama; membentuk presipitat Al2Cu
Mn	0.3–0.9	Mengontrol struktur butir dan meningkatkan kekuatan serta ketangguhan
Mg	1.2–1.8	Membentuk presipitat mengandung Mg bersama Cu; berkontribusi pada pengerasan penuaan
Zn	≤ 0.25	Minor; Zn berlebih dapat memicu SCC, dijaga rendah pada paduan 2xxx
Cr	0.04–0.35	Mikro-paduan guna kontrol butir dan ketahanan terhadap rekristalisasi
Ti	0.02–0.15	Perhalus butir saat solidifikasi dan proses termomekanik
Lainnya (termasuk Zr)	≤ 0.25 total	Microalloying jejak untuk mengatur presipitasi dan tekstur

Kimia paduan berpusat pada sistem Cu–Mg, di mana tembaga mendorong pembentukan Al2Cu dan presipitat terkait selama penuaan serta magnesium menggeser kinetika presipitasi sekaligus meningkatkan kekuatan. Mangan dan kromium ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mengontrol struktur butir dan membatasi presipitasi di batas butir, yang membantu mempertahankan ketangguhan dan mengurangi kerentanan eksfoliasi; kandungan titanium/zirkonium jejak memperhalus butir dan menstabilkan sifat mekanik selama pengolahan termal.

Sifat Mekanik

2048 menunjukkan perilaku tarik yang khas dari paduan Al-Cu-Mg berperforma tinggi dengan ketergantungan kuat pada temper, ketebalan, dan riwayat termal. Pada temper puncak penuaan, kekuatan tarik maksimum biasanya di ratusan MPa bagian atas, sementara kekuatan luluh mendekati fraksi signifikan dari kekuatan tarik; dalam kondisi dianil, kedua nilai jauh lebih rendah namun dengan tingkat duktilitas tinggi. Kekuatan lelah 2048 kompetitif dalam keluarga 2xxx karena kombinasi presipitat halus dan ukuran butir yang terkendali, tetapi sensitif terhadap kondisi permukaan dan lubang korosi yang dapat secara drastis menurunkan batas kelelahan.

Nilai kekuatan luluh dan tarik meningkat seiring ketebalan dan temper: lembaran tipis dalam kondisi T6/T651 menunjukkan bukti penguatan yang lebih tinggi akibat tegangan sisa hasil proses dan pengerasan dingin, sementara plat tebal dapat menunjukkan sifat puncak sedikit lebih rendah karena laju pendinginan lebih lambat dan sebagian overaging. Kekerasan berkorelasi erat dengan temper: material dianil mencatat kekerasan Brinell atau Vickers rendah konsisten dengan duktilitas tinggi, sedangkan kondisi T6/T651 menunjukkan nilai kekerasan lebih tinggi sebagai representasi dari penguatan presipitasi yang signifikan. Korelasi antara elongasi dan kekuatan tetap ada; temper dengan kekuatan lebih tinggi menukar duktilitas demi peningkatan kekuatan luluh dan tarik.

Ciri mikrostruktur seperti partikel intermetallic kasar, presipitat di batas butir, dan sisa pengerasan dingin akan menentukan perilaku inisiasi retak dan performa lelah siklus rendah. Permukaan akhir, shot-peening, dan teknik tegangan sisa tekan sering digunakan untuk memperpanjang umur lelah pada komponen kritis yang dibuat dari 2048.

Properti	O/ Dianil	Temper Kunci (T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	~180–260 MPa	~470–520 MPa	UTS bergantung pada ketebalan; wilayah kekuatan puncak T6
Kekuatan Luluh (0.2% offset)	~60–120 MPa	~340–400 MPa	Kekuatan luluh naik signifikan dengan penuaan T6
Elongasi (dalam 50 mm)	20–30%	6–12%	Tinggi pada O; berkurang pada temper penuaan puncak
Kekerasan (HB)	~30–45 HB	~120–150 HB	Kekerasan menggambarkan kekuatan dan status penuaan

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	~2.78 g/cm³	Lebih tinggi sedikit dari aluminium murni karena kandungan Cu
Rentang Titik Leleh	~500–640 °C	Rentang solidus–liquidus khas untuk paduan Al-Cu
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni; menurun seiring kandungan Cu/Mg
Konduktivitas Listrik	~25–40 % IACS	Paduan mengurangi konduktivitas dibandingkan aluminium murni
Kalor Spesifik	~880–910 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu kamar
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien mirip dengan paduan aluminium tempa lainnya

Sifat fisik mencerminkan kompromi dari paduan untuk kekuatan: densitas sedikit meningkat dengan adanya elemen paduan yang lebih berat sementara konduktivitas termal dan listrik menurun relatif terhadap aluminium seri 1xxx. Perilaku termal selama perlakuan panas penting karena suhu solusi dan penuaan harus dikelola agar terhindar dari overaging atau pelelehan awal pada konsentrasi fase titik leleh rendah tertentu. Ekspansi termal dan kalor spesifik konsisten dengan sebagian besar paduan struktural aluminium, memungkinkan perkiraan tegangan termal yang dapat dipercaya bila digunakan bersama komponen aluminium lain.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pelat Tipis (Sheet)	0,3–6 mm	Baik; pelat tipis mencapai kekuatan semu lebih tinggi setelah quenching	O, T3, T4, T6, T651	Umum untuk lapisan pesawat dan panel dengan penyangga
Plat	6–50+ mm	Properti puncak lebih rendah pada bagian tebal karena quenching lebih lambat	O, T6, T651	Digunakan pada bagian tebal dan kekuatan bantalan yang dibutuhkan
Ekstrusi	Profil kompleks hingga ~200 mm penampang	Properti bervariasi dengan ukuran penampang dan kemampuan quenching	T4, T6 dapat dicapai pada sections kecil	Penampang besar sulit didapatkan pengerasan penuaan yang seragam
Tabung	Diameter bervariasi; ketebalan dinding 1–10 mm	Mirip dengan pelat tipis jika dinding tipis; dinding tebal kurang responsif	O, T6 untuk diameter kecil	Digunakan sebagai tabung struktural saat dibutuhkan kekuatan tinggi
Batang/As	Diameter 3–100 mm	Kekuatan tergantung penampang dan perlakuan panas	O, T6	Produk batang digunakan untuk fitting, pengencang, dan pengecoran

Perbedaan proses sangat signifikan: produk pelat tipis lebih mudah dihomogenisasi dan diquench, memungkinkan pencapaian temper puncak yang andal; plat tebal dan ekstrusi besar memerlukan strategi quench terkontrol atau temper paduan yang dimodifikasi untuk menghindari properti gradien. Pemilihan bentuk produk dikendalikan oleh kinerja mekanik yang diperlukan, geometri, dan langkah pasca-pemrosesan seperti machining, pembentukan, atau pengelasan; toleransi desain harus mempertimbangkan perubahan temper selama fabrikasi.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	2048	USA	Penetapan utama dalam sistem Aluminum Association
EN AW	2048	Eropa	Sering disebut sebagai EN AW-2048 dalam spesifikasi Eropa
JIS	A2048	Jepang	Standar Industri Jepang dapat merujuk pada ekuivalen Al–Cu–Mg
GB/T	2048	China	Standar China biasanya sejalan dengan penomoran AA untuk paduan secara tempa

Penetapan standar biasanya mempertahankan identitas numerik antar yurisdiksi untuk paduan tempa, namun toleransi komposisi kimia dan properti mekanik dapat berbeda menurut standar dan spesifikasi. Engineer harus membandingkan lembar standar spesifik atau sertifikasi pabrik untuk batas komposisi, temper yang dibutuhkan, dan metode pengujian yang diizinkan saat menggantikan antar grade regional.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosfer pada 2048 bersifat sedang dan umumnya lebih rendah dari seri 5xxx dan 6xxx karena kandungan tembaga yang tinggi yang mempromosikan korosi lokal dan pembentukan intermetallic pada batas butir. Perlakuan permukaan seperti pelapisan aluminium murni (jika tersedia), coating konversi, anodizing, dan pelapis organik adalah langkah umum untuk meningkatkan daya tahan di lingkungan terbuka.

Di lingkungan laut 2048 memerlukan strategi desain dan perlindungan karena kerentanannya pada korosi tepi dan exfoliation lebih tinggi dibanding paduan rendah tembaga; pelapis korban dan proteksi katodik adalah standar untuk penggunaan kritis di laut. Retakan korosi akibat tegangan (SCC) dapat menjadi kekhawatiran desain untuk paduan seri 2xxx saat berada di bawah tegangan tarik terusan dalam lingkungan mengandung klorida; menghindari tegangan residual tarik, membatasi konsentrasi tegangan, dan memilih temper yang tepat mengurangi risiko SCC.

Interaksi galvanik juga penting: saat digabungkan dengan material lebih mulia (misalnya baja tahan karat atau paduan tembaga) 2048 menjadi anod dan akan korosi terlebih dahulu kecuali diisolasi secara elektris atau dilindungi. Dibandingkan dengan paduan 6xxx, 2048 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi ketahanan korosi intrinsik lebih rendah, sehingga kontrol korosi sering menjadi faktor penentu pemilihan paduan untuk aplikasi outdoor atau laut.

Properti Fabrikasi

Keberlasan

Pengelasan 2048 memerlukan kehati-hatian karena paduan 2xxx tinggi tembaga rentan terhadap retak panas dan pelunakan signifikan di Zona Terpengaruh Panas (HAZ), serta properti puncak tidak dapat dipulihkan di area las hanya dengan panas lokal. Pengelasan fusi (TIG, MIG) memungkinkan untuk sambungan non-kritis jika filler alloy yang tepat (biasanya keluarga 2319/2314 atau filler Al-Cu lainnya) digunakan untuk menyesuaikan kekuatan dan mengurangi kecenderungan retak. Perlakuan panas pasca las umumnya tidak praktis untuk rakitan besar, sehingga desain biasanya menghindari sambungan las yang menahan beban atau menggunakan pengencang mekanis untuk mempertahankan properti dasar.

Ke-mesinan

Ke-mesinan 2048 baik dibandingkan banyak paduan aluminium kekuatan tinggi, meskipun sedikit lebih menantang dibanding paduan 6xxx karena kekuatan tarik lebih tinggi dan intermetallic yang lebih keras. Paduan ini baik mesin dengan alat karbida, kecepatan potong sedang, dan geometri sudut rake positif; pembentukan serpihan cenderung kontinu hingga semi-kontinu dan mendapat manfaat dari pendingin tekanan tinggi. Stabilitas dimensi setelah machining dapat dipengaruhi oleh temper dan tegangan residual; operasi pelonggaran tegangan atau temper stabil (misalnya T651) membantu mempertahankan toleransi.

Formabilitas

Pembentukan sangat tergantung temper: kondisi annealed (O) dan beberapa kondisi penuaan alami mudah dibentuk dengan radius lentur minimum relatif kecil, sementara kondisi T6/T651 memiliki keterbatasan formabilitas dan memerlukan radius lebih besar atau teknik formasi hangat. Radius lentur dalam minimum tipikal untuk pelat tipis annealed bisa mendekati 0,5–1× ketebalan, sedangkan T6 mungkin memerlukan 2–4× ketebalan untuk menghindari retak. Untuk bentuk kompleks, pembentukan pada temper lunak diikuti oleh perlakuan solusi dan penuaan terkontrol (jika geometri memungkinkan) dapat memberikan keseimbangan terbaik antara bentuk dan kekuatan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 2048 merespon siklus perlakuan solusi dan penuaan buatan klasik. Perlakuan solusi biasanya dilakukan sekitar 495–505 °C (temperatur larutan padat perkiraan untuk banyak paduan Al-Cu-Mg) untuk melarutkan fase yang larut, diikuti dengan quench cepat untuk mempertahankan larutan padat supersaturasi. Suhu penuaan buatan umumnya berkisar 150–190 °C dengan waktu disesuaikan untuk mencapai properti tipe T6 yang diinginkan sambil menghindari overaging.

Perubahan temper dapat diprediksi: kondisi T4 (solusi, penuaan alami) menunjukkan kekuatan sedang dengan formabilitas lebih baik daripada T6, sementara kondisi T6 memberikan kekuatan maksimum dengan pengorbanan keuletan. Overaging atau quench lambat dapat menghasilkan kondisi seperti T7 yang lebih lunak dengan ketangguhan lebih baik dan kekuatan tarik berkurang, yang dapat ditentukan saat ketahanan retak korosi atau ketangguhan patah lebih diutamakan. Untuk langkah produksi tanpa perlakuan panas, pengendalian pengerjaan dingin dan siklus annealing digunakan untuk menetapkan properti temper H.

Kinerja Suhu Tinggi

2048 mengalami penurunan kekuatan nyata pada suhu tinggi; kehilangan pengerasan presipitasi signifikan terjadi di atas ~150 °C akibat penggumpalan dan pelarutan presipitat penuaan. Untuk layanan berkelanjutan, perancang aplikasi umumnya membatasi temperatur operasi di bawah 120–150 °C untuk mempertahankan properti mekanik dan umur lelah. Paparan jangka pendek atau siklus intermittent hingga ~200 °C dapat ditoleransi tetapi mempercepat overaging, creep, dan potensi instabilitas mikrostruktur.

Oksidasi minimal dibanding paduan ferrous, tapi skala oksida pelindung memberikan perlindungan suhu tinggi terbatas; paparan lama pada suhu tinggi juga dapat mendorong presipitasi di batas butir yang menurunkan ketangguhan. Zona pengaruh panas dari pengelasan atau pemanasan lokal akan menunjukkan daerah melunak dan kekuatan berkurang, memerlukan mitigasi desain atau perlakuan panas pasca proses jika memungkinkan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 2048
Otomotif	Bracket suspensi kekuatan tinggi	Rasio kekuatan-terhadap-berat tinggi dan ketahanan lelah
Maritim	Fitting struktural performa tinggi	Kekakuan dan kekuatan baik dengan pelapis pelindung
Aerospace	Fitting, plat sambungan, dan permukaan kontrol	Kekuatan siklik tinggi dan proses aerospace yang telah mapan
Elektronika	Rangka struktural dan rumah perangkat	Keseimbangan kekakuan, konduktivitas termal, dan ke-mesinan

2048 dipilih ketika performa struktural tinggi diperlukan dalam paket yang relatif ringan dan di mana perancang dapat menerapkan langkah kontrol korosi. Kombinasi kekuatan perlakuan panas dan ke-mesinan yang dapat diterima membuatnya menarik untuk komponen presisi yang harus tahan beban siklik atau beban statis tinggi tanpa penalti berat signifikan.

Wawasan Pemilihan

Pilih 2048 apabila faktor desain utama adalah kekuatan luluh dan tarik tinggi yang dipadukan dengan kemampuan pengerasan presipitasi, terutama pada penampang tipis hingga sedang. Jika paparan korosi sangat berat dan pelapisan atau pelapisan aluminium tidak memungkinkan, pertimbangkan paduan seri 5xxx atau 6xxx; 2048 biasanya memerlukan perlindungan permukaan di lingkungan agresif.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 2048 menawarkan kekuatan dan ketahanan lelah yang jauh lebih tinggi dengan konduktivitas listrik dan termal yang lebih rendah serta kemampuan pembentukan yang berkurang; gunakan 1100 jika konduktivitas atau kemampuan pembentukan dalam (deep formability) menjadi prioritas utama. Dibandingkan dengan paduan yang mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 2048 memberikan kekuatan statis yang jauh lebih tinggi tetapi biasanya memiliki ketahanan korosi dan kemampuan pengelasan yang lebih rendah; pilih 2048 ketika kekuatan lebih penting daripada keterbatasan dalam proses fabrikasi tersebut. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, 2048 sering memberikan ketahanan lelah dan kekuatan statis yang lebih baik untuk penampang tipis serta ketangguhan patahan yang lebih ketat, sehingga lebih disukai untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan spesifik lebih tinggi meskipun ketahanan korosi pada puncak usia (peak-age) lebih rendah.

Ringkasan Penutup

Paduan 2048 tetap menjadi pilihan yang relevan dan berdaya tahan tinggi dalam keluarga Al-Cu-Mg untuk aplikasi aerospace, otomotif, dan struktural khusus dimana rasio kekuatan terhadap berat dan performa lelah sangat penting. Pemilihannya memerlukan pertimbangan cermat terhadap temper, perlindungan korosi, dan strategi fabrikasi, namun ketika diproses dan dilindungi dengan benar, 2048 memberikan keseimbangan yang menarik antara performa mekanik dan kemampuan manufaktur.