Aluminium 3033: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3033 adalah anggota dari seri paduan aluminium 3xxx, yang mengandung mangan, tidak dapat diperlakukan panas, dan dapat mengeras secara plastis (strain-hardenable). Paduan ini termasuk dalam keluarga dominan Mn di mana mangan adalah unsur paduan utama untuk memperkuat, dan proses utamanya adalah pengerjaan dingin untuk meningkatkan kekuatan.

Unsur paduan utama pada 3033 biasanya meliputi mangan dengan jumlah kecil silikon, besi, tembaga, magnesium, seng, krom, dan titanium; unsur jejak ini diatur sedemikian rupa untuk menyeimbangkan kekuatan, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi. Paduan ini mengandalkan penguatan oleh larutan padat dari Mn dan unsur minor serta pengerasan kerja (strain hardening) daripada pengerasan presipitasi, sehingga temper dan riwayat pengerjaan dingin menjadi faktor utama dalam performa mekanik.

Ciri utama 3033 meliputi kekuatan sedang relatif terhadap aluminium kemurnian komersial, kemampuan bentuk yang baik dalam kondisi dianil (annealed), ketahanan korosi yang wajar dalam banyak atmosfer, dan kemampuan las yang umumnya baik dengan proses pengelasan aluminium standar. Industri yang menggunakan 3033 meliputi bangunan dan konstruksi, bodi dan trim otomotif, HVAC, barang konsumen, serta beberapa komponen kelautan dan elektronik di mana dibutuhkan kekuatan sedang dan kemampuan bentuk yang baik.

Para engineer memilih 3033 ketika dibutuhkan kombinasi kekuatan yang lebih baik dari aluminium murni, karakteristik pembentukan yang sangat baik pada temper O, dan proses yang ekonomis; paduan ini dipilih dibandingkan paduan tahan panas dengan kekuatan lebih tinggi ketika pengecoran dalam atau pembentukan kompleks diperlukan atau ketika retensi kekuatan pasca-las lebih penting daripada nilai luluh maksimum yang dapat dicapai.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sangat dianil; paling mudah dibentuk dan ditarik
H12	Rendah-Sedang	Sedang	Baik Sekali	Baik Sekali	Dipengerjakan ringan, stabilitas dimensi sebagian
H14	Sedang	Sedang-Rendah	Baik	Baik Sekali	Temper lembaran umum; keseimbangan kemampuan bentuk dan kekuatan
H16	Sedang	Sedang-Rendah	Baik	Baik Sekali	Lebih kuat dari H14 dengan elongasi berkurang
H18	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Cukup	Baik Sekali	Pengerasan kerja lebih berat untuk hasil luluh lebih tinggi
H22	Sedang	Sedang	Baik	Baik Sekali	Pengerasan kerja dan dianil sebagian untuk kontrol bentuk
H24	Sedang-Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Baik Sekali	Pengerasan kerja dan distabilkan untuk kontrol springback
H111	Variabel	Variabel	Variabel	Baik Sekali	Kondisi termal/mekanis antara O dan H1x; pengerasan kerja ringan

Temper memiliki pengaruh utama terhadap sifat mekanik karena 3033 memperoleh kekuatan hampir sepenuhnya melalui deformasi plastik dan penumpukan dislokasi. Bahan O yang dianil digunakan untuk pengecoran dalam dan pembentukan kompleks, sedangkan temper H1x digunakan ketika dibutuhkan hasil luluh lebih tinggi dan kontrol dimensi.

Kemampuan las tetap umumnya tinggi di semua temper karena 3033 tidak dapat dipengeraskan dengan presipitasi; namun, pelunakan lokal pada zona terpengaruh panas dapat mengurangi kekuatan dekat las pada temper yang banyak mengalami pengerjaan dingin. Pemilihan temper yang tepat adalah kompromi antara kemampuan bentuk, kekuatan bagian akhir, dan proses pasca-fabrikasi yang diharapkan.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.60	Mengontrol fluiditas dalam pengecoran dan dapat sedikit mempengaruhi kekuatan
Fe	0.20–0.70	Pengotor umum; menurunkan keuletan jika kadarnya tinggi
Mn	0.6–1.5	Unsur penguat utama untuk paduan seri 3xxx
Mg	0.02–0.20	Sumbangan kecil terhadap kekuatan dan perilaku korosi
Cu	0.02–0.20	Jumlah kecil meningkatkan kekuatan tetapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.02–0.25	Pengaruh kecil terhadap kekuatan; Zn berlebih menurunkan performa
Cr	0.01–0.10	Kontrol struktur butir dan ketahanan rekristalisasi
Ti	0.01–0.15	Penghalus butir pada produk cor atau tempa
Unsur lain (masing-masing)	0.05 max	Unsur jejak dan residu; total unsur lain dikendalikan

Rentang komposisi di atas adalah kisaran industri khas untuk paduan tipe 3033 dan spesifikasi atau standar pemasok individual dapat bervariasi. Mangan adalah unsur pengendali dominan yang memberikan penguatan larutan padat dan mengontrol struktur butir, sedangkan unsur minor menyetel kemampuan kerja, kualitas permukaan, dan ketahanan korosi.

Penambahan kecil Mg dan Cu dapat meningkatkan kekuatan lebih lanjut tetapi mengurangi sebagian ketahanan korosi; besi dan silikon ditoleransi sebagai pengotor tetapi harus dibatasi untuk menghindari intermetalik getas yang merugikan kemampuan bentuk dan ketahanan kelelahan.

Sifat Mekanik

Sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas, perilaku tarik 3033 terutama bergantung pada temper dan ketebalan. Dalam kondisi O (dianil), 3033 menunjukkan hasil luluh relatif rendah dan kekuatan tarik ultimit sedang dengan elongasi tinggi yang ideal untuk operasi penarikan. Pada temper pengerasan kerja (H14–H18), hasil luluh dan kekuatan tarik meningkat sementara elongasi menurun; eksponen pengerasan kerja dan nilai r mempengaruhi pembentukan lembaran dan perilaku springback.

Kekerasan berkorelasi dengan temper dan pengerjaan dingin; kekerasan dianil rendah dan meningkat signifikan dengan pemrosesan H1x. Performa kelelahan sedang dan sangat tergantung pada finishing permukaan, tegangan sisa dari pembentukan/pengelasan, dan keberadaan korosi; bagian yang dipoles dan pengerjaan dingin biasanya menunjukkan batas ketahanan lebih baik dibandingkan komponen kasar dan dianil. Ketebalan mempengaruhi seperti yang diharapkan: lembaran lebih tipis sering menunjukkan kekuatan tampak lebih tinggi setelah pengerjaan dingin karena pengerjaan per satuan area lebih besar, sedangkan pelat tebal kurang responsif terhadap pengerasan kerja dan mungkin hanya tersedia dalam temper lebih lunak.

Properti	O/Dianil	Temper Utama (misal H14/H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	~110–150 MPa	~160–230 MPa	Rentang luas tergantung pengerjaan dingin dan ketebalan
Kekuatan Luluh	~35–80 MPa	~120–200 MPa	Hasil luluh naik tajam dengan temper H1x
Elongasi	~25–40%	~6–20%	Dianil menunjukkan keuletan tinggi; H18 jauh lebih rendah
Kekerasan (HRB)	~20–40	~40–75	Kekerasan berkorelasi dengan tingkat pengerasan kerja

Nilai yang tercantum adalah kisaran indikatif khas untuk lembaran dan bentuk ekstrusi 3033; data uji tepat harus diambil dari sertifikasi pemasok untuk perhitungan desain. Perancang harus mempertimbangkan penurunan kekuatan di zona terpengaruh panas setelah pengelasan dan saat menentukan operasi pembentukan, memperhitungkan springback yang diprediksi dari perilaku hasil luluh dan modulus spesifik temper.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipe untuk paduan aluminium; digunakan dalam perhitungan berat dan kekakuan
Rentang Titik Leleh	~640–660 °C	Rentang solidus-liqudus dipengaruhi oleh unsur paduan
Konduktivitas Termal	~120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni; baik untuk penyebaran panas non-kritis
Konduktivitas Listrik	~30–45 % IACS	Menurun dari aluminium murni karena paduan; cocok untuk beberapa bagian konduktif
Kalor Jenis	~896 J/kg·K	Perkiraan pada suhu ruang
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100°C)	Ekspansi isotropik khas pada paduan aluminium tempa

3033 mempertahankan keunggulan ringan dari aluminium dengan densitas sekitar 2.70 g/cm³, menjadikannya menarik ketika pengurangan bobot penting. Konduktivitas termal dan listrik lebih rendah dibanding aluminium murni tetapi memadai untuk banyak aplikasi penyebaran panas dan konduktivitas sedang; untuk pekerjaan heat sink performa tinggi, paduan lebih konduktif atau aluminium murni mungkin lebih disukai.

Ekspansi termal serupa dengan paduan aluminium lain dan harus diperhitungkan dalam perakitan dengan bahan berbeda untuk menghindari tegangan akibat termal atau ketidaksesuaian dimensi selama siklus suhu pelayanan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat tipis (Sheet)	0,2–6,0 mm	Respon baik terhadap proses pengerjaan dingin	O, H14, H16, H18	Digunakan untuk panel, HVAC, penutup
Plat (Plate)	>6,0 mm	Respon pengerasan regangan lebih rendah	O, H111	Bagian tebal umumnya dipasok dalam kondisi lebih lunak
Ekstrusi (Extrusion)	Bergantung pada profil	Pengerjaan dingin dibatasi oleh profil	O, H112	Profil kompleks untuk penggunaan struktural atau dekoratif
Tabung (Tube)	Ketebalan dinding 0,4–6,0 mm (bervariasi)	Tabung tarik dingin memperoleh kekuatan	O, H14, H16	Digunakan untuk furnitur, HVAC, penukar panas
Batang (Bar/Rod)	Ø3–Ø60+ mm	Pengerasan kerja terbatas setelah ekstrusi	O, H111	Stock machining, pengikat, poros

Produk plat tipis dari 3033 sangat mudah dibentuk dan sebagian besar aplikasi struktural serta dekoratif menggunakan plat dalam temper O atau temper H ringan. Bentuk ekstrusi dan tabung memerlukan kontrol cermat terhadap proses quenching dan penuaan alami untuk mengatur stabilitas dimensi, sedangkan plat berat biasanya dijual dalam kondisi yang lebih lunak karena pengerasan kerja pada bagian tebal kurang efisien.

Perbedaan proses penting: plat tipis dapat dengan mudah diproses dengan deep drawing atau roll forming, sementara ekstrusi bisa menghasilkan penampang kompleks namun mungkin memerlukan proses machining tambahan; kemampuan las dan proses finishing berikutnya (anodizing, pengecatan) menjadi pertimbangan dalam memilih bentuk produk sesuai aplikasi akhir.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3033	USA	Penamaan industri untuk paduan dalam registrasi Aluminum Association
EN AW	3033	Eropa	Penamaan komersial umum di bawah standar EN
JIS	—	Jepang	Tidak ada ekuivalen 1:1 JIS yang tepat; perilaku terdekat mirip paduan seri Al-Mn 3xxx
GB/T	—	China	Tidak ada ekuivalen langsung tunggal dalam banyak daftar GB publik; serupa dengan keluarga 3A21/3xxx

3033 distandarisasi oleh Aluminum Association dan sering dikenal sebagai EN AW-3033 di Eropa; namun beberapa wilayah mungkin tidak mencantumkan padanan 1:1 yang benar dalam standar nasionalnya. Jika ekuivalen langsung tidak tersedia, engineer dianjurkan membandingkan komposisi kimia dan perilaku temper dengan paduan seri 3xxx terdekat (misalnya 3003, 3004) dan memvalidasi performa lewat data pemasok.

Saat melakukan substitusi, pastikan parameter utama seperti kandungan Mn, batas impuritas, respon tempering, dan kontrol proses pemasok dikonfirmasi untuk menghindari perbedaan tak terduga dalam pembentukan, ketahanan korosi, atau kemampuan las.

Ketahanan Korosi

3033 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik khas paduan Al-Mn; lapisan oksida alami memberikan perlindungan di lingkungan perkotaan maupun pedesaan. Di atmosfer industri dengan kadar SO2 atau polutan asam tinggi, performa menurun dibandingkan dengan paduan lebih mulia atau sistem pelapis khusus, sehingga perlindungan permukaan atau pelapis sesuai biasanya disyaratkan.

Dalam lingkungan laut atau lingkungan dengan ion klorida tinggi, 3033 memiliki ketahanan sedang namun tidak sekuat paduan seri 5xxx (Al-Mg) yang diformulasi khusus untuk paparan air laut. Ketahanan terhadap pitting masuk kategori sedang dalam kondisi korosi ringan; untuk perendaman jangka panjang atau zona cipratan, disarankan menggunakan paduan seri 5xxx atau pelapis pelindung yang sesuai.

Sifatan keretakan akibat korosi tegangan (stress corrosion cracking) rendah pada 3033 karena sifatnya non-heat-treatable dan tanpa mikrostruktur pengerasan presipitasi yang dapat memicu retak; namun, tegangan residual tarik dari proses pembentukan atau pengelasan yang dipadukan dengan lingkungan tertentu masih dapat menimbulkan risiko lokal. Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium standar: saat dipasangkan dengan logam lebih mulia (tembaga, baja tahan karat dalam kondisi tertentu), aluminium berperilaku anodik dan akan korosi lebih dulu kecuali diberikan isolasi listrik atau proteksi katodik.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

3033 mudah dilas menggunakan proses aluminium umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW). Logam isi yang direkomendasikan biasanya paduan Al-Si (misalnya 4043) untuk meningkatkan fluiditas dan mengurangi kecenderungan retak, atau filler Al-Mg (misalnya 5356) bila dibutuhkan kekuatan las lebih tinggi dan kecocokan ductilitas dengan logam dasar. Risiko hot-cracking rendah dibandingkan beberapa paduan berdaya tahan tinggi, namun desain sambungan, kebersihan, dan kontrol input panas penting untuk meminimalkan porositas dan pelunakan HAZ.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 3033 tergolong sedang dan mirip paduan seri 3xxx lain; lebih sulit dibandingkan paduan aluminium yang diformulasikan untuk kemudahan machining namun lebih mudah dibandingkan banyak paduan heat-treatable berdaya tahan tinggi. Perkakas carbide dengan sudut potong positif, pengaturan rigid, dan pendinginan flood menghasilkan chip konsisten dan masa pakai alat yang baik; kecepatan pemotongan direkomendasikan sedang dan umpan disesuaikan untuk menghindari pembentukan tepi menumpuk. Permukaan akhir dan akurasi dimensi dipengaruhi temper; temper dengan pengerasan regangan lebih tinggi memerlukan gaya potong sedikit lebih besar dan cenderung menghasilkan burr berkurang.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk adalah keunggulan 3033 dalam kondisi annealed O, memungkinkan deep drawing, stretch forming, dan bending kompleks dengan risiko retak minimal. Radius tekukan minimum yang direkomendasikan bergantung pada temper dan ketebalan, namun nilai tipikal sekitar 1–3 kali ketebalan material untuk proses moderate drawing dan lebih besar untuk temper H18/H24. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi elongasi dan memperbesar efek springback, sehingga perancang harus memilih temper yang seimbang antara persyaratan pembentukan dan sifat mekanik akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

3033 adalah paduan non-heat-treatable, sehingga proses perlakuan larutan dan penuaan tradisional yang digunakan pada paduan 2xxx/6xxx/7xxx tidak menghasilkan pengerasan presipitasi. Penuaan buatan yang dicoba tidak menghasilkan peningkatan kekuatan signifikan selain efek penuaan alami kecil. Oleh karena itu, proses termal umumnya digunakan untuk annealing atau pelunakan material, bukan untuk pengerasan.

Pengerasan kerja merupakan mekanisme penguatan utama: peningkatan bertahap dalam kepadatan dislokasi melalui cold rolling, drawing, atau bending meningkatkan kekuatan luluh dan tarik. Annealing penuh (temper O) mengembalikan ductilitas melalui rekristalisasi dan pemulihan. Temper stabil (H112, H22, H24) diperoleh dari kombinasi pengerjaan dingin dan perlakuan panas suhu rendah yang bertujuan mengontrol springback dan stabilitas dimensi tanpa mengandalkan presipitasi.

Performa Suhu Tinggi

Kekuatan kerja 3033 menurun dengan kenaikan suhu; di atas sekitar 100–150 °C, mekanisme recovery dan creep meningkat sehingga nilai luluh dan tarik turun secara signifikan. Untuk operasi berkelanjutan pada suhu tinggi, perancang harus mengantisipasi penurunan sifat mekanik dan mempertimbangkan paduan yang diformulasikan khusus untuk retensi kekuatan pada suhu tinggi.

Perilaku oksidasi relatif baik bagi aluminium — lapisan oksida pelindung terbentuk cepat — namun paparan lama terhadap atmosfer lembab bersuhu tinggi atau yang mengandung klorida dapat mempercepat korosi. Zona pengelasan dan area dengan pengerjaan dingin intensif rentan mengalami pelunakan lokal atau penurunan ketahanan creep saat mengalami ekstrem termal.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 3033
Otomotif	Trim interior, panel dekoratif	Kemampuan bentuk baik, kekuatan memadai, biaya efektif
Marine	Penutup non-struktural, trim	Ketahanan korosi sedang dan ringan
Aerospace	Fitting interior dan bracket	Rasio kekuatan-terhadap-berat baik untuk bagian struktural non-kritis
Elektronik	Rangka, penyebar panas tugas menengah	Keseimbangan kemampuan bentuk dan konduktivitas termal

3033 sering dipilih untuk bagian yang memerlukan pembentukan kompleks, performa korosi andal di paparan laut non-kritis, dan produksi ekonomis dalam bentuk plat tipis. Kombinasi kemudahan las, bobot ringan, dan perilaku pengerasan kerja yang dapat diprediksi membuatnya berguna untuk berbagai komponen struktural dan kosmetik tugas menengah.

Dalam banyak aplikasi, 3033 menawarkan keseimbangan pragmatis antara biaya dan performa saat kekuatan tertinggi tidak mutlak diperlukan namun kemampuan bentuk dan integritas pasca-fabrikasi sangat penting.

Wawasan Pemilihan

Pilih 3033 ketika Anda membutuhkan kekuatan lebih baik daripada aluminium murni komersial sambil mempertahankan kemampuan bentuk yang sangat baik dan kemudahan pengelasan; ini adalah pilihan praktis di tengah keluarga 3xxx. Untuk bagian deep drawn yang direncanakan akan diperkuat lebih lanjut melalui pengerjaan dingin, 3033 dalam temper O memungkinkan formabilitas maksimal dan pengerasan yang dapat diprediksi.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 3033 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal untuk kekuatan yang lebih baik serta ketahanan yang lebih baik terhadap penyok dan kelelahan. Dibandingkan dengan paduan yang biasanya dikeraskan mekanis (misalnya, 3003 atau 5052), 3033 biasanya berada di peringkat atas keluarga berbasis Mn untuk keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan korosi — ini seringkali merupakan peningkatan dari 3003 dalam hal kekuatan sambil mempertahankan perilaku pembentukan yang serupa. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas (misalnya, 6061 atau 6063), 3033 tidak akan mencapai kekuatan puncak yang sama, tetapi lebih disukai ketika pembentukan dalam, pengelasan tanpa kekhawatiran penuaan, atau ketersediaan lembaran dengan biaya lebih rendah lebih penting daripada kekuatan statis maksimal.

Ringkasan Penutup

3033 tetap relevan ketika engineer membutuhkan solusi aluminium yang dapat diproduksi, dapat dilas, dan memiliki kekuatan sedang yang menyeimbangkan kemampuan pembentukan, ketahanan korosi, dan biaya; respons pengerasan kerja yang dapat diprediksi serta ketersediaannya yang luas dalam bentuk lembaran dan ekstrusi menjadikannya pilihan yang tahan lama untuk banyak aplikasi industri dan konsumen.