Aluminium 2117: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 2117 adalah anggota dari seri aluminium-tembaga 2xxx dan diklasifikasikan sebagai paduan Al-Cu yang dapat diperlakukan dengan perlakuan panas. Komposisinya berpusat pada tembaga sebagai penambahan penguat utama, dilengkapi dengan jumlah terkontrol mangan, magnesium, dan elemen jejak untuk menyesuaikan kekuatan, kemudahan pengerjaan, dan perilaku rekristalisasi.

2117 menguatkan terutama melalui perlakuan panas pelarutan diikuti dengan pengerasan presipitasi (ageing), menghasilkan presipitat Al2Cu (θ) dan presipitat terkait yang halus; juga menunjukkan kemampuan pengerasan kerja pada temper yang belum sepenuhnya di-age. Paduan ini menawarkan keseimbangan antara kekuatan sedang hingga tinggi, ketahanan korosi yang dapat diterima jika selesai atau dilapisi dengan benar, dan kemampuan las yang terbatas dibandingkan aluminium murni; kemampuan bentuk baik pada temper yang dianil dan sedikit diolah.

Industri tipikal yang menggunakan 2117 meliputi dirgantara (struktur sekunder dan fitting), pertahanan (komponen struktural), otomotif (komponen yang memerlukan kekuatan lebih tinggi dibanding keluarga 5xxx/3xxx), dan aplikasi komersial khusus seperti rivet, pengikat, dan ekstrusi terbentuk di mana kombinasi kekuatan perlakuan panas dan kemampuan bentuk yang cukup baik diperlukan. Engineer memilih 2117 ketika diperlukan perilaku Al-Cu yang lebih kuat tetapi kekuatan ekstrim paduan 2xxx premium (misalnya 2024) tidak diperlukan atau ketika kemampuan bentuk yang lebih baik atau biaya lebih rendah diinginkan dibandingkan dengan grade perlakuan panas berkinerja tinggi.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	20–35%	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi annealed penuh untuk duktalitas dan pembentukan maksimal.
H12 / H14	Sedang	8–18%	Baik	Cukup	Dikeraskan dengan strain ke kekuatan menengah; digunakan untuk bagian tarik/terbentuk.
T3	Sedang-Tinggi	8–15%	Baik	Terbatas	Dilakukan perlakuan panas pelarutan, pengerjaan dingin dan penuaan alami; menyeimbangkan kekuatan dan kemampuan bentuk.
T4 / T5	Sedang-Tinggi	10–18%	Baik	Terbatas	Dilakukan perlakuan panas pelarutan lalu penuaan alami (T4) atau penuaan buatan (T5) untuk sifat stabil.
T6 / T651	Tinggi	6–12%	Cukup	Terbatas	Dilakukan perlakuan panas pelarutan dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak atau hampir puncak; T651 termasuk perlakuan pelonggaran tegangan dengan peregangan.

Pemilihan temper sangat mengontrol tradeoff kekuatan/duktalitas pada 2117; material annealed dipilih untuk pembentukan berat sementara T6/T651 digunakan ketika kekuatan statis dan kekakuan lebih tinggi dibutuhkan. Kemampuan las dan retensi sifat pasca-las umumnya menurun saat temper bergerak ke kondisi penuaan buatan yang lebih lanjut, dan perancang harus merencanakan pembentukan dan penyambungan dalam kondisi annealed atau sedikit diolah yang kemudian diikuti perlakuan panas yang diperlukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	maks 0.20	Silicon rendah terkontrol untuk membatasi intermetalik getas dan menjaga kemampuan mesin.
Fe	maks 0.50	Elemen pengotor; Fe tinggi menurunkan duktalitas dan dapat membentuk fase intermetalik.
Mn	0.30–0.9	Meningkatkan kekuatan, kontrol struktur butir dan memberikan sedikit ketahanan terhadap rekristalisasi.
Mg	0.10–0.6	Penambahan kecil meningkatkan respons presipitasi dan berkontribusi pada kekuatan.
Cu	3.0–4.0	Elemen penguat utama yang membentuk presipitat Al2Cu selama penuaan.
Zn	maks 0.25	Minor; dipertahankan rendah untuk menghindari interaksi dengan Cu yang dapat menurunkan ketahanan korosi.
Cr	0.05–0.25	Penambahan jejak untuk kontrol struktur butir; mengurangi penggumpalan presipitat pada batas butir.
Ti	0.05–0.15	Penghalus butir untuk memperbaiki kontinuitas coran/mikrostruktur pada produk tempa.
Lainnya (masing-masing)	maks 0.05	Elemen residu; sisanya aluminium hingga 100%

Kandungan tembaga adalah faktor dominan dalam kekuatan tarik dan luluh melalui pengerasan presipitasi; mangan dan krom mengontrol struktur butir dan membatasi rekristalisasi, meningkatkan kekuatan pada temperatur tinggi dan selama deformasi. Penambahan kecil Mg dan elemen jejak menyesuaikan kinetika penuaan dan dapat meningkatkan respons pengerasan presipitasi secara moderat; Si dan Fe rendah menjaga duktalitas serta menghindari intermetalik kasar yang merugikan ketangguhan dan kemampuan bentuk.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 2117 khas paduan Al-Cu: kekuatan tarik dan luluh relatif tinggi setelah perlakuan panas pelarutan dan penuaan buatan yang sesuai, dengan nilai regangan yang menurun seiring kenaikan kekuatan. Material annealed menunjukkan regangan seragam yang baik dan pengerasan kerja yang dapat diprediksi; temper penuaan puncak menunjukkan rasio luluh-terhadap-tarik yang lebih tinggi dan regangan total berkurang, yang harus diperhatikan dalam desain pembentukan atau ketahanan tumbukan.

Kekerasan sangat berkorelasi dengan temper; kekerasan meningkat signifikan dari O hingga T6/T651 seiring terbentuknya presipitat halus dalam matriks. Performa lelah sedang hingga baik untuk paduan Al-Cu bila finishing permukaan dan tegangan residu dikontrol; inisiasi retak lelah sensitif terhadap cacat permukaan, lubang korosi, dan intermetalik kasar, sehingga strategi finishing dan perlindungan korosi mempengaruhi umur lelah secara signifikan.

Ketebalan memengaruhi sifat yang dicapai karena laju pendinginan melalui ketebalan saat quenching mempengaruhi supersaturasi dan distribusi presipitat; bagian tebal cenderung mengalami under-age atau menampilkan kekuatan puncak lebih rendah dibanding lembaran tipis kecuali perlakuan panas disesuaikan. Perancang harus mengantisipasi variasi sifat dengan ketebalan penampang dan menetapkan temper/penuaan sesuai dengan geometri komponen.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	180–260 MPa	350–450 MPa	Rentang luas tergantung penuaan, ketebalan, dan komposisi kimia tepat.
Kekuatan Luluh	70–150 MPa	300–380 MPa	Kekuatan luluh meningkat secara signifikan dengan T6; varian T651 dengan pelonggaran tegangan menunjukkan stabilitas dimensi lebih baik.
Regangan	20–35%	6–12%	Duktalitas menurun dengan peningkatan penuaan buatan dan tingkat kekuatan.
Kekerasan (HB)	40–70 HB	100–150 HB	Kekerasan Brinell meningkat dengan pembentukan presipitat; dapat dikonversi ke HRC/Vickers sesuai kebutuhan.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2.78 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dari aluminium murni karena penambahan Cu; berguna untuk perhitungan massa.
Rentang Lebur	~500–640 °C	Paduan memperlebar interval lebur; solidus/liquidus bergantung komposisi.
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah dibanding aluminium murni (≈235 W/m·K) karena Cu dan paduan mengurangi konduktivitas.
Konduktivitas Listrik	~25–40 % IACS	Konduktivitas menurun dibanding seri 1xxx karena kandungan tembaga dan presipitat.
Kalor Jenis	~0.9 J/g·K	Tipikal untuk paduan aluminium; berguna untuk perhitungan massa termal.
Koefisien Ekspansi Termal	~22–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Koefisien serupa dengan paduan aluminium lainnya; perlu diperhatikan dalam desain sambungan material berbeda agar terhindar dari tegangan termal berlebih.

Konduktivitas termal dan listrik 2117 berada pada tingkat menengah untuk paduan aluminium dan mencerminkan kompromi antara performa mekanik dan sifat transport yang melekat pada sistem Al-Cu. Peningkatan densitas akibat tembaga harus diperhitungkan dalam desain sensitif berat, dan koefisien ekspansi termal perlu diperhatikan saat menyambungkan material tidak serupa agar menghindari konsentrasi tegangan termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (lembaran)	0,3–6,0 mm	Respons yang sangat baik pada ketebalan seluruh lembar	O, H14, T4, T6	Sering digunakan untuk panel yang ditarik atau dibentuk dan bagian struktural kecil.
Plate (plat)	6–100 mm	Kemampuan pengerasan yang berkurang pada bagian tebal	O, T3, T6 (disesuaikan)	Plat tebal memerlukan solusi khusus/siklus quench untuk mencapai sifat seragam.
Extrusion (ekstrusi)	Ketebalan dinding 1–20 mm	Sifat arah; baik untuk profil kompleks	O, T6 (penuaan setelah ekstrusi)	Ekstrusi memerlukan quench terkendali dan penuaan buatan untuk mencapai temper T yang diinginkan.
Tube (pipa)	OD 6–200 mm	Sama dengan ekstrusi; ketebalan dinding mempengaruhi kekuatan	O, T6	Digunakan untuk pipa struktural dan rakitan fitting.
Bar/Rod (batang)	Diameter 3–100 mm	Kerataan mesin dan stabilitas bervariasi sesuai diameter	O, T6	Batang stok untuk komponen bubut dan pengikat; pemilihan temper memengaruhi keramahan mesin.

Rute pemrosesan sangat berbeda: produksi lembaran tipis memungkinkan quenching cepat dan penuaan merata, menghasilkan kekuatan puncak yang lebih tinggi, sementara plat tebal dan ekstrusi besar memerlukan siklus panas yang disesuaikan untuk menghindari titik lembek. Untuk bagian yang dibentuk atau ditarik, pasokan dalam temper O atau temper setengah jadi menguntungkan, diikuti dengan penuaan untuk mencapai kekerasan yang dibutuhkan; untuk rakitan pengelasan, perlakuan panas pra dan pasca-las atau desain ulang untuk menghindari sambungan las adalah strategi desain yang umum.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	2117	USA	Penunjukan utama di bawah sistem ASTM/AA untuk 2117 yang dikerjakan.
EN AW	—	Eropa	Tidak ada padanan EN AW satu lawan satu; desain mengikuti nomor AA dan daftar 2xxx serupa.
JIS	A2117 (tidak resmi)	Jepang	Beberapa pemasok menggunakan penunjukan A2117 tetapi pengguna harus memverifikasi komposisi sesuai spesifikasi AA.
GB/T	2A17 atau serupa	China	Standar lokal sering memakai kode numerik yang dekat dengan penunjukan AA; pastikan kimia dan temper.

Referensi silang langsung untuk 2117 terbatas karena standar regional terkadang tidak mencantumkan 2117 secara eksplisit; produsen dan penentu spesifikasi biasanya memakai data kimia dan sifat mekanis AA/ASTM. Saat pengadaan dari wilayah berbeda, verifikasi sertifikasi yang menunjukkan rentang unsur dan temper penting untuk memastikan keterpakaian, khususnya untuk aplikasi kritis seperti kedirgantaraan atau pertahanan.

Ketahanan Korosi

Ketahanan atmosfer 2117 bersifat sedang dan tipikal untuk paduan Al-Cu: performanya dapat diterima di atmosfer industri tetapi lebih rentan terhadap korosi lokal dibandingkan banyak paduan Al-Mg atau Al-Mn. Perlakuan permukaan—anodizing, pelapis konversi, atau cladding—secara signifikan meningkatkan masa pakai; 2117 polos yang terekspos lingkungan agresif dapat mengalami pitting di lokasi intermetallic.

Perilaku di lingkungan laut perlu hati-hati; lingkungan klorida mempercepat pitting dan korosi celah pada paduan Al-Cu dibandingkan seri 5xxx. Penggunaan anoda korban, pelapis, atau isolasi dari logam tak serasi dianjurkan untuk paparan laut jangka panjang.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) lebih tinggi pada beberapa paduan Al-Cu yang mengalami perlakuan panas di bawah tegangan tarik dan suhu tinggi; temper T6 bisa sensitif, sehingga engineer dianjurkan menghindari kombinasi tegangan sisa tarik, media korosif, dan suhu tinggi. Interaksi galvanik juga penting: 2117 bersifat anodis terhadap baja tahan karat dan katodis terhadap banyak paduan magnesium; isolasi sambungan, pengikat, dan pemilihan material kompatibel akan mengurangi korosi akibat galvanik.

Dibandingkan keluarga paduan lain, 2117 menawarkan sifat mekanik lebih baik daripada 1xxx/3xxx/5xxx dengan biaya ketahanan korosi yang lebih rendah; dibandingkan seri 6xxx, kekuatannya bisa sebanding namun respons korosi dan anodizing berbeda akibat kandungan tembaga.

Properti Fabrikasi

Dapat Dilas

Pengelasan 2117 relatif menantang dibandingkan keluarga Al-Mg atau Al-Mn karena tembaga meningkatkan kecenderungan hot-cracking dan mengurangi duktilitas zona fusi. TIG dan MIG dapat digunakan dengan praktik khusus, seperti teknik panas input rendah dan kawat las yang sesuai (pengisi Al-Cu seperti 2319 atau sistem Al-Cu kompatibel lainnya), tetapi sambungan las sering mengalami penurunan kekuatan dan pelunakan lokal di HAZ. Perlakuan panas pasca-las dapat mengembalikan sebagian sifat tapi sering tidak praktis untuk struktur rakitan; akibatnya, perancang sering menghindari sambungan las kritis atau menggantinya dengan pengikatan mekanis atau perekat.

Keramahan Mesin

2117 memiliki keramahan mesin yang wajar untuk paduan yang dapat diperlakukan panas dan dapat diproses lebih cepat dibanding banyak paduan kedirgantaraan dengan kekuatan tinggi; umur alat dan hasil permukaan bergantung pada temper dan perlakuan panas. Alat carbide dengan rake positif dan evakuasi serpihan yang baik direkomendasikan, dengan laju pemotongan dan kecepatan moderat untuk menghindari built-up edge; paduan ini cenderung menghasilkan serpihan yang relatif kontinu sehingga perlu dikendalikan demi keselamatan dan hasil akhir. Pemilihan temper pre- dan post-machining (misalnya mesin dalam kondisi O atau H12 yang lebih lunak lalu penuaan) dapat mengoptimalkan umur alat dan kekuatan komponen akhir.

Formabilitas

Karakteristik pembentukan baik pada temper O dan temper H dengan pengerjaan ringan, memungkinkan penarikan dalam, bending, dan stretch-forming untuk geometri kompleks. Radius lentur minimum dan springback diatur oleh temper dan ketebalan; lembaran yang dianil memperbolehkan radius kecil dan reduksi tinggi saat penarikan sementara material T6 memerlukan radius lebih besar dan batas pembentukan lebih konservatif. Untuk bagian yang memerlukan pembentukan dan kekuatan tinggi, praktik umum adalah membentuk dalam kondisi O atau T4 kemudian melakukan penuaan buatan akhir untuk memperoleh sifat mekanik yang diinginkan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan Al-Cu yang dapat diperlakukan panas, 2117 merespon perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan. Perlakuan larutan tipikal dilakukan di suhu dekat solvus (biasanya 500–540 °C tergantung ukuran penampang) diikuti quench cepat untuk mempertahankan tembaga dan magnesium dalam larutan padat jenuh. Penuaan buatan berikutnya (misal 150–200 °C selama beberapa jam tergantung ketebalan bagian dan temper T yang ditargetkan) memendapkan fase halus Al2Cu dan terkait untuk mencapai sifat T5/T6.

Transisi temper T bersifat reversibel dalam batas proses: T4 (perlakuan larutan, penuaan alami) dapat diubah menjadi T6 (penuaan buatan) dengan profil penuaan terkontrol; T651 melibatkan pelepasan tegangan dengan peregangan kemudian penuaan. Over-ageing mengurangi kekuatan tetapi dapat meningkatkan ketangguhan dan mengurangi kerentanan SCC, sehingga jadwal penuaan adalah kompromi antara kekuatan puncak dan ketahanan lingkungan. Untuk jalur kerja tanpa perlakuan panas, pengerjaan dingin diikuti dengan anneal parsial dipakai untuk membuat temper H, dengan peningkatan kekuatan yang dapat diprediksi akibat pengerasan kerja.

Performa Suhu Tinggi

2117 mulai kehilangan kekuatan signifikan di atas sekitar 150–200 °C karena penggumpalan presipitat dan over-ageing; batas pemakaian beban berkelanjutan biasanya di bawah rentang ini. Ketahanan creep bersifat sedang; untuk aplikasi suhu tinggi berkelanjutan atau siklus termal disarankan mempertimbangkan paduan lain yang dirancang khusus untuk suhu tinggi. Oksidasi aluminium bersifat membatasi diri dan umumnya bukan masalah besar, tetapi paparan termal dikombinasikan dengan lingkungan korosif dapat mempercepat degradasi korosi, khususnya dekat las atau daerah bertegangan.

Perilaku HAZ saat paparan termal sangat penting: pelunakan lokal dan overaging dekat las atau zona terdampak panas dapat menciptakan titik lemah mekanis dan mengurangi umur lelah. Perancang harus mempertimbangkan manajemen termal, pengendalian input panas saat pengelasan, dan perlakuan panas pasca-las bila memungkinkan untuk mengurangi kehilangan kekuatan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 2117
Kedirgantaraan	Struktur sekunder dan fitting	Gabungan baik antara kekuatan yang dapat diperlakukan panas, keramahan mesin, dan stabilitas dimensi.
Otomotif	Bracket struktural dan komponen terbentuk	Kekuatan lebih tinggi dibanding paduan umum 1xxx/3xxx dengan formabilitas dan biaya yang wajar.
Kelautan	Perlengkapan dan pengikat (berlapis)	Saat diberi perlakuan lapisan yang tepat, kinerja korosi dapat diterima sekaligus memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat baik.
Elektronik	Rumah konduktif kecil dan penopang mekanis	Keseimbangan antara sifat mekanik dan konduktivitas termal untuk komponen kompak.

2117 sering dipilih untuk aplikasi dengan kekuatan menengah hingga tinggi di mana perilaku standar 2xxx diinginkan tanpa ketatnya paduan performa tinggi. Penggunaannya umum pada kondisi di mana perlindungan korosi sedang (pelapisan, anodizing, cladding) dapat diterima dan sifat dapat diperlakukan panas dipakai untuk mencapai kekuatan yang dibutuhkan setelah pembentukan atau pengerjaan mesin.

Wawasan Pemilihan

Alloy 2117 adalah pilihan praktis ketika engineer membutuhkan aluminium yang dapat diolah dengan perlakuan panas dan menawarkan kekuatan lebih tinggi dibandingkan dengan grade aluminium murni komersial, sekaligus mempertahankan kemampuan mesin dan kemampuan bentuk yang baik dalam kondisi annealed. Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 2117 mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta sebagian kemampuan bentuk untuk mendapatkan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan kekuatan tarik; gunakan 2117 ketika kekuatan struktural diperlukan namun konduktivitas menjadi prioritas kedua.

Dibandingkan dengan paduan kerja keras umum seperti 3003 atau 5052, 2117 menawarkan kekuatan puncak yang lebih tinggi setelah proses ageing namun secara umum ketahanan korosi yang lebih rendah di lingkungan kaya klorida; pilih 2117 ketika kekuatan menjadi prioritas dan perlindungan korosi (pelapisan atau anodizing) memungkinkan. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diproses dengan perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 2117 mungkin lebih disukai ketika sifat spesifik Al-Cu (seperti perilaku presipitasi atau kemampuan mesin dalam temper tertentu) menjadi keunggulan, meskipun biasanya memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah atau perilaku korosi yang berbeda dibandingkan paduan Al-Mg-Si tersebut.

Saat memilih 2117, pertimbangkan biaya dan ketersediaan relatif terhadap material seri 2xxx lainnya, kebutuhan perlakuan panas pasca pembentukan, dan paparan lingkungan—jika paparan di lingkungan laut atau pengelasan menjadi pusat desain, paduan alternatif atau strategi perlindungan mungkin lebih cocok.

Ringkasan Penutup

Alloy 2117 tetap menjadi material teknik yang relevan dengan memberikan keseimbangan yang berguna antara kekuatan perlakuan panas, kemampuan mesin, dan kemampuan bentuk untuk komponen struktural dan fabrikasi berbobot sedang; pemilihannya dibenarkan ketika perancang membutuhkan performa penguatan presipitasi Al-Cu dengan proses yang dapat dikelola dan strategi pengendalian korosi yang tepat.