Aluminium 3005: Komposisi, Sifat, Panduan Temper, dan Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3005 adalah anggota dari seri 3xxx dari paduan aluminium tempa, di mana mangan adalah elemen paduan utama. Paduan ini biasanya mengandung tambahan magnesium dalam jumlah sedang untuk memberikan keseimbangan antara kekuatan yang meningkat dan respons pengerasan kerja yang lebih baik dibandingkan dengan 3003 dan paduan serupa.

Paduan ini tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas dan mendapatkan kekuatannya terutama dari pengerjaan dingin (pengerasan regangan) dan mikro-paduan dengan Mn/Mg. Ini berarti para perancang mengandalkan tempering (temper H) dan proses mekanis daripada siklus pelarutan/penuaan untuk mengubah sifat mekanik.

Ciri utama 3005 meliputi kekuatan sedang, ketahanan korosi sangat baik di banyak lingkungan atmosfer, kemampuan pembentukan yang sangat baik pada temper yang lebih lunak, dan secara umum kemampuan pengelasan yang baik dengan logam pengisi aluminium umum. Industri tipikal yang menggunakan 3005 adalah pelapis arsitektural dan talang, panel bodi dan trim otomotif, saluran HVAC, peralatan konsumen, dan beberapa panel eksterior untuk kelautan dan transportasi di mana kekuatan sedang dan penampilan permukaan yang baik dibutuhkan.

Engineer memilih 3005 ketika dibutuhkan keseimbangan antara peningkatan kekuatan dibandingkan aluminium murni (seri 1000) dan 3003 tanpa mengorbankan banyak kemampuan pembentukan atau menimbulkan biaya lebih tinggi serta proses berbeda dari paduan yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas. Paduan ini dipilih dibandingkan keluarga dengan kekuatan lebih tinggi ketika pembentukan area besar, kemampuan pengecatan, dan ketahanan korosi menjadi prioritas dibandingkan kekuatan spesifik maksimum.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (≥20%)	Istimewa	Istimewa	Terlunak sepenuhnya, memaksimalkan keuletan dan kemampuan penarikan
H12	Rendah–Sedang	Tinggi–Sedang (~15–20%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan ringan, baik untuk pembentukan sedang
H14	Sedang	Sedang (~10–15%)	Baik	Sangat Baik	Seperempat keras; umum untuk aplikasi yang membutuhkan keseimbangan formabilitas dan kekuatan
H16	Sedang–Tinggi	Sedang (~8–12%)	Cukup–Baik	Baik	Setengah keras; kekakuan meningkat untuk panel
H18	Tinggi	Rendah–Sedang (~4–8%)	Cukup	Baik	Sepenuhnya keras; digunakan ketika dibutuhkan kekuatan lebih tinggi dan tahan pegas balik
H22 / H24	Sedang–Tinggi	Sedang (~8–12%)	Baik–Cukup	Baik	Pengerasan regangan kemudian sebagian lunak (H24); keseimbangan keuletan dan kekuatan yang disesuaikan
T5 / T6 / T651	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Temper yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas umumnya tidak berlaku untuk 3005 (paduan non-perlakuan panas)

Temper sangat mengontrol kompromi antara keuletan dan kekuatan pada 3005: temper O yang lebih lunak dan temper H ringan memungkinkan penarikan dan peregangan yang dalam, sementara H16–H18 memberikan kekuatan luluh lebih tinggi dan stabilitas panel yang lebih baik. Karena 3005 tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas, perancang harus menentukan temper mekanis dan urutan pengerjaan dingin untuk mencapai properti target daripada mengandalkan siklus penuaan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.6	Kontrol silikon untuk membatasi masalah pengecoran/aliran; jumlah kecil diizinkan
Fe	≤ 0.7	Besi adalah impuritas umum; Fe berlebih mengurangi keuletan dan kualitas permukaan
Mn	0.5 – 1.0	Penguat utama pada seri 3xxx; mengontrol struktur butir dan pengerasan kerja
Mg	0.3 – 0.7	Magnesium kecil meningkatkan kekuatan dan respons pengerasan regangan
Cu	≤ 0.2	Kandungan tembaga rendah meminimalkan kerentanan korosi intergranular
Zn	≤ 0.2	Zinc dijaga rendah untuk menghindari aktivitas galvanik berlebihan dan menjaga formabilitas
Cr	≤ 0.1	Krom jejak dapat mengontrol rekristalisasi pada beberapa metode produksi
Ti	≤ 0.1	Titanium digunakan dalam jumlah kecil sebagai perbaikan butir pada logam cor/ingot
Lainnya	≤ 0.15 masing-masing, ≤ 0.05 Bi/Pb/Sb	Elemen residual dan tambahan trace; sisanya aluminium

Kandungan mangan dan magnesium adalah penentu utama respons mekanik 3005. Mn membentuk dispersoid dan menstabilkan struktur butir selama penggilasan dan pembentukan, sedangkan Mg berkontribusi pada pengerasan larutan padat dan meningkatkan kekuatan luluh/ultimit tanpa menjadikan paduan ini dapat diperkuat dengan perlakuan panas. Kontrol besi dan silikon penting untuk kualitas permukaan dan kemampuan membengkok, terutama untuk aplikasi arsitektural yang dicat.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 3005 sangat tergantung temper dan sensitif terhadap ketebalan. Dalam kondisi annealed, paduan menunjukkan kekuatan tarik sedang dengan regangan seragam yang panjang cocok untuk pembentukan dan penarikan dalam, sedangkan temper dingin H meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan mengorbankan keuletan dan kemampuan pembentukan.

Kekuatan luluh meningkat tajam dengan pengerasan regangan; temper H14–H18 umumnya digunakan ketika kekakuan panel, flanging, dan pengendalian springback diperlukan. Perilaku lelahnya memadai untuk beban siklik rendah hingga sedang; umur lelah sangat dipengaruhi oleh kualitas permukaan, retakan pembentukan, dan konsentrator tegangan lokal yang muncul selama fabrikasi.

Kekerasan mengikuti tren yang sama dengan kekuatan dan biasanya diukur pada skala Brinell atau Vickers untuk kontrol kualitas. Efek ketebalan jelas: ketebalan yang lebih tipis memungkinkan kemampuan pembentukan pada suhu kamar yang lebih tinggi dan sifat lebih seragam setelah pengerjaan dingin, sementara bagian yang lebih tebal menunjukkan batasan lebih besar pada radius bengkok dan regangan seragam yang lebih rendah.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (H14 / H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	100 – 150 MPa	180 – 260 MPa	Rentang bergantung pada temper dan ketebalan; temper H hampir menggandakan kekuatan tarik dibanding O dalam beberapa kondisi
Kekuatan Luluh	35 – 80 MPa	120 – 200 MPa	Kekuatan luluh naik cepat dengan pengerasan kerja; kontrol spesifikasi penting untuk bagian yang dibentuk
Regangan	18 – 30%	4 – 15%	Regangan berkurang saat kekuatan meningkat; desain untuk pembentukan harus menggunakan O/H12/H14
Kekerasan (HB)	25 – 45 HB	60 – 95 HB	Kekerasan berkorelasi dengan pengerjaan dingin; nilai bervariasi dengan teknik pengukuran dan persiapan sampel

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density (Massa Jenis)	2.73 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium tempa Al-Mn; berguna untuk perhitungan massa
Rentang Titik Leleh	~643 – 654 °C	Rentang titik leleh paduan; titik solidus/liquidus dipengaruhi oleh impuritas
Konduktivitas Termal	~140 W/m·K (suhu kamar)	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan; masih baik untuk penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~35 – 45 % IACS	Berkurang dari aluminium murni; konduktivitas bervariasi dengan temper dan pengerjaan dingin
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu kamar
Ekspansi Termal	~23.6 µm/m·K (20–100 °C)	Sebanding dengan paduan aluminium lain; penting untuk rakitan yang dipasangkan dengan logam berbeda

3005 mempertahankan banyak sifat fisik aluminium yang diinginkan: densitas rendah, konduktivitas termal baik, dan kalor spesifik tinggi. Performa termal dan listriknya lebih rendah dari aluminium murni tetapi tetap sesuai untuk banyak aplikasi manajemen panas dan grounding listrik.

Perancang harus mempertimbangkan koefisien ekspansi termal saat menggabungkan 3005 dengan baja atau tembaga untuk menghindari kelelahan siklik dan kegagalan segel. Nilai konduktivitas termal dan kalor spesifik mendukung penggunaannya pada panel penyebar panas ringan dan housing di mana konduktivitas mutlak kurang kritis dibandingkan berat dan kemampuan pembentukan.

Bentuk Produk

Form	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Plat Tipis)	0.2 – 6.0 mm	Ketebalan memengaruhi kemampuan bentuk; ketebalan lebih tipis lebih mudah untuk ditarik	O, H12, H14, H16	Paling luas digunakan untuk pelapis, panel bodi, peralatan rumah tangga
Plate (Pelat)	>6.0 mm	Kelenturan berkurang; sering dipakai ketika diperlukan kekakuan tambahan	H16, H18	Ketersediaan terbatas untuk pelat tebal; produksi khusus
Extrusion (Ekstrusi)	Profil penampang hingga ukuran sedang	Bagian ekstrusi dapat diaging atau finishing dingin untuk meningkatkan kekuatan	H14, H16	Kurang umum dibanding ekstrusi seri 6xxx; digunakan untuk trim dekoratif
Tube (Tabung)	Dinding 0.5 – 6 mm, diameter beragam	Tabung las atau seamless; zona pengaruh panas las (HAZ) dan perilaku pelipatan penting	O, H14	Saluran HVAC, tabung arsitektural, rangka furnitur
Bar/Rod (Batang Batang)	Diameter hingga ~50 mm	Penarikan dingin meningkatkan kekuatan; ketersediaan terbatas	H12, H14	Digunakan untuk pengikat, pin, dan komponen terbentuk

Sheet dan coil adalah bentuk produk dominan untuk 3005 karena paduan ini memiliki kemampuan bentuk dan hasil permukaan yang sangat baik, sehingga ideal untuk produk gulungan. Pelat dan bagian yang lebih berat kurang umum dan biasanya dipakai ketika dibutuhkan kekakuan atau ketebalan lebih tinggi, meskipun seri aluminium lain sering lebih disukai untuk pelat struktural berat.

Bentuk ekstrusi dan tabung diproduksi ketika diperlukan profil khusus atau penampang berongga; parameter proses (desain matras, kecepatan ekstrusi, dan pendinginan) harus disesuaikan untuk paduan Mn/Mg agar mengontrol aliran butir dan kualitas permukaan. Operasi purna bentuk seperti bending, hemming, dan stretch forming rutin dilakukan pada sheet dan coil dalam rantai pasokan arsitektural dan otomotif.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3005	USA	Penunjukan Asosiasi Aluminium; umum dicantumkan dalam datasheet
EN AW	3005	Eropa	EN AA‑3005 / EN AW‑3005 dipakai dalam standar Eropa dan sertifikat pabrik
JIS	A3005 (perkiraan)	Jepang	Standar Jepang dapat mencantumkan setara mendekati; selalu verifikasi komposisi dan temper
GB/T	3005 (perkiraan)	China	Standar China memiliki komposisi yang sesuai; cek spesifikasi nasional untuk toleransi

Konvensi penamaan setara di berbagai standar umumnya menunjuk pada komposisi kimia dasar yang sama, namun standar regional dapat berbeda pada toleransi, kandungan impuritas yang diperbolehkan, dan persyaratan pengujian produksi. Engineer sebaiknya selalu memeriksa tabel sifat mekanik dan sertifikat pengujian pabrik daripada hanya mengandalkan nomor grade nominal saat pengadaan material internasional.

Ketahanan Korosi

3005 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik khas seri 3xxx karena film oksida yang stabil dan kadar paduan sedang. Material ini tampil baik di lingkungan urban dan industri serta tahan terhadap korosi umum dan noda ketika diberi cat atau anodizing.

Di lingkungan laut dan kaya klorida, paduan ini cocok untuk trim exterior dan panel non-struktural tetapi tidak sekuat seri 5xxx (yang mengandung Mg lebih tinggi dan memberikan ketahanan lubang (pitting) yang lebih baik). Korosi pitting lokal dapat terjadi di bawah serangan klorida terkonsentrasi atau dalam kondisi celah apabila lapisan pelindung rusak.

Retak korosi akibat tegangan tidak menjadi masalah utama untuk 3005 dalam kondisi pemakaian normal karena paduan ini tidak bisa diperlakukan panas (non-heat-treatable) dan tidak memiliki mikrostruktur yang membuat beberapa paduan kekuatan tinggi rentan. Interaksi galvanik dengan logam berbeda harus dikelola: aluminium bersifat anod relatif terhadap tembaga, baja tahan karat, dan baja karbon sehingga akan korosi terlebih dahulu kecuali diisolasi secara listrik atau dilindungi oleh lapisan dan sealant.

Properti Fabrikasi

Dapat Dilas

3005 mudah dilas menggunakan metode TIG, MIG, dan spot welding konvensional dengan penggunaan kawat pengisi aluminium yang sesuai. Pilihan kawat pengisi yang umum meliputi 4043 (Al-Si) dan 5356 (Al-Mg) tergantung kebutuhan kekuatan sambungan dan ketahanan korosi saat digunakan.

Risiko retak panas rendah dibandingkan beberapa paduan yang dapat diperlakukan panas, tetapi operator harus mengontrol input panas dan kesesuaian sambungan untuk menghindari deformasi berlebih dan meminimalkan pelunakan HAZ pada bagian yang banyak mengalami kerja dingin. Sifat mekanik sebelum dan sesudah pengelasan perlu dipertimbangkan untuk panel beban dan rakitan berbentuk flens.

Kelabilan Mesin

Kelabilan mesin 3005 sedang dan umumnya lebih baik dibanding aluminium murni tetapi di bawah kuningan free-machining dan beberapa seri 6xxx. Operasi mesin tipikal menggunakan alat carbide berkualitas tinggi atau coated carbide dengan kecepatan spindel sedang hingga tinggi dan sudut rake positif untuk mendukung pembentukan serpihan kontinu.

Kontrol serpihan umumnya baik jika memakai setup kaku dan pelumasan misah atau banjir. Pengboran dan pengetapan memungkinkan dilakukan pada temper H, tetapi kecepatan dan laju pemakanan harus dioptimalkan agar menghindari terbentuknya lapisan tebal dan smeer permukaan, terutama pada bagian dinding tipis.

Formabilitas

Formabilitas adalah salah satu keunggulan 3005 pada temper lunak dan ketebalan tipis, memungkinkan deep drawing, stretching, dan operasi bending kompleks. Radius lengkung minimum tergantung temper dan ketebalan; untuk temper O dan H12 desainer dapat menggunakan radius lebih kecil sedangkan H16–H18 memerlukan radius lebih besar dan allowance springback lebih besar.

Respons kerja dingin dapat diprediksi: urutan pengerasan strain terkontrol memungkinkan produsen secara bertahap meningkatkan kekuatan fitur yang dibentuk. Untuk pembentukan berat atau geometri kompleks, tentukan temper O atau H ringas dan pertimbangkan anneal antar tahap untuk mengembalikan kelenturan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan non-heat-treatable, 3005 tidak merespons perlakuan solusi panas dan penuaan buatan seperti seri 6xxx dan 7xxx. Upaya menerapkan siklus pengerasan endapan tidak menghasilkan peningkatan kekuatan signifikan karena faktor utama kekuatan adalah dispersi Mn dan kerja dingin.

Penyesuaian kinerja dilakukan melalui pengerjaan mekanik dan operasi annealing. Annealing (pelunakan) dicapai dengan pemanasan ke suhu yang tepat lalu pendinginan lambat atau terkontrol untuk mengembalikan kelenturan; produsen biasanya memakai anneal penuh (O) dan siklus anneal parsial untuk menghasilkan temper H24 dan terkait.

Bagi engineer proses, kontrol termal utama adalah menghindari overheating selama pengelasan dan proses termal yang dapat membuat dispersi kasar atau pertumbuhan butir yang tidak diinginkan. Rekristalisasi terkontrol melalui rolling dan anneal antar tahap yang sesuai menyediakan mikrostruktur yang diperlukan agar formabilitas dan hasil permukaan konsisten.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan statis 3005 menurun dengan naiknya suhu dan paparan jangka panjang di atas kira-kira 100–150 °C; desainer harus membatasi suhu kerja kontinu dan mengacu pada data creep untuk komponen spesifik. Paparan jangka pendek suhu lebih tinggi dapat ditoleransi, tetapi siklus termal berulang dapat mengubah stabilitas dimensi dan distribusi tegangan sisa.

Oksidasi pada suhu tinggi minimal dibandingkan baja, karena aluminium membentuk lapisan oksida pelindung; namun pertumbuhan oksida dan skala dapat memengaruhi adhesi cat dan permukaan kontak listrik. Pada struktur las, HAZ menunjukkan pelunakan lokal dan penurunan kekuatan luluh, yang mengurangi kapasitas beban suhu tinggi dan mungkin memerlukan penguatan mekanik atau desain sambungan yang diubah.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 3005
Otomotif	Trim eksterior dan panel bodi	Keseimbangan baik antara formabilitas, hasil permukaan, dan kekuatan sedang
Kelautan	Trim, panel non-struktural	Ketahanan korosi memadai dan kemampuan dicat di atmosfer pesisir
Dirgantara	Fitting interior, fairing	Ringan dengan karakteristik fabrikasi baik untuk bagian non-kritis
Elektronik	Shroud dan housing	Distribusi panas, pelindung EM, dan bahan enclosure ringan
Bangunan & Konstruksi	Talang, pelapis, atap	Ketahanan cuaca, kemampuan bentuk profil, dan adhesi cat yang baik

3005 sangat berharga ketika diperlukan permukaan besar yang dibentuk dengan hasil akhir eksternal berkualitas tinggi dan perilaku korosi yang dapat diandalkan. Kemudahan pembentukan dan penyelesaian paduan ini mengurangi biaya manufaktur panel arsitektural dan bodi peralatan rumah tangga sekaligus memberikan performa mekanik yang lebih baik dibanding aluminium murni.

Wawasan Pemilihan

Saat memilih 3005, prioritaskan desain yang membutuhkan kekuatan lebih baik daripada seri 1000 dan 3003 sembari mempertahankan formabilitas dan kemampuan dicat yang sangat baik. Pilih temper O atau temper H ringan untuk deep drawing dan H14–H18 untuk panel yang memerlukan kekakuan dan kekuatan luluh lebih penting daripada elongasi maksimum.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 3005 mengorbankan beberapa konduktivitas listrik dan termal untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi serta ketahanan abrasi yang lebih baik. Dibandingkan dengan paduan yang biasa digunakan dan dikeraskan secara mekanis seperti 3003 atau 5052, 3005 umumnya menawarkan peningkatan kekuatan yang moderat dibanding 3003 sambil mempertahankan kemampuan bentuk yang sebanding; paduan ini sering dipilih ketika dibutuhkan kekuatan sedikit lebih tinggi dengan performa korosi yang baik. Dibandingkan dengan paduan yang dapat dilakuan perlakuan panas seperti 6061, 3005 menawarkan kemampuan bentuk yang lebih baik dan seringkali biaya lebih rendah, tetapi kekuatan puncak yang lebih rendah; gunakan 3005 ketika pembentukan dan hasil permukaan menjadi faktor pembatas, bukan kekuatan tarik maksimum.

Ringkasan Penutup

3005 tetap merupakan paduan aluminium yang praktis dan banyak digunakan karena mengisi celah performa antara aluminium murni yang sangat duktile dan paduan yang dapat dilakuan perlakuan panas dengan kekuatan lebih tinggi. Kombinasi pengerasan akibat pengerjaan dingin, ketahanan korosi yang baik, hasil permukaan yang sangat baik, dan perilaku fabrikasi yang dapat diprediksi menjadikannya pilihan utama untuk aplikasi arsitektural, otomotif, dan konsumer di mana kemudahan manufaktur dan daya tahan menjadi faktor desain utama.