Aluminium 3105: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3105 adalah anggota dari seri 3xxx dari paduan aluminium yang ditempa, yang terutama dipadu dengan mangan dan jumlah magnesium yang cukup kecil. Sebagai paduan seri 3xxx, material ini tidak dapat diberi perlakuan panas dan mengeras melalui deformasi plastis (strain hardenable), sehingga kekuatannya terutama diperoleh melalui pengerjaan dingin, bukan pengerasan presipitasi.

Tambahan paduan utama adalah mangan (Mn) dan jumlah terkendali magnesium (Mg) yang kecil, dengan silikon, besi, dan unsur jejak lainnya dalam kadar rendah. Unsur paduan ini meningkatkan kekuatan dibandingkan aluminium murni komersial sambil mempertahankan ketahanan korosi yang baik dan kemampuan bentuk yang sangat baik.

Ciri utama 3105 meliputi kekuatan sedang, ketahanan korosi atmosfer yang baik, daktilitas tinggi dalam kondisi anil, dan kemampuan las umum yang baik. Industri dan aplikasi khas meliputi pelapisan arsitektural dan atap, pengerjaan lembaran logam umum, panel peralatan rumah tangga, dan beberapa panel badan truk/trailer di mana keseimbangan antara kemampuan bentuk dan ketahanan korosi dibutuhkan.

Para engineer memilih 3105 ketika mereka membutuhkan performa mekanik yang lebih baik daripada paduan seri 1000 tetapi tidak memerlukan kekuatan tinggi atau sifat dapat diberi perlakuan panas seperti seri 6xxx atau 2xxx. Paduan ini sering dispesifikasikan ketika operasi pembentukan mendominasi dan kekuatan pasca pembentukan melalui pengerasan kerja diterima dan ekonomis.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (≥30%)	Sangat baik	Sangat baik	Sepenuhnya anil untuk daktilitas maksimum dan pembentukan deep draw
H12	Rendah-Sedang	Moderat (≈15–25%)	Sangat baik	Sangat baik	Pengerasan parsial melalui tegangan tekan atau tarik, tetap mempertahankan kemampuan bentuk yang baik
H14	Sedang	Moderat (≈10–18%)	Baik	Sangat baik	Temper komersial umum untuk kekuatan sedang dan kemampuan bentuk yang baik
H16	Sedang	Lebih rendah dari H14 (≈8–15%)	Cukup-Baik	Sangat baik	Pengerasan deformasi yang lebih tinggi untuk peningkatan kekuatan luluh dan tarik
H18	Sedang-Tinggi	Rendah-Moderat (≈6–12%)	Cukup	Sangat baik	Pengerjaan dingin lebih berat untuk kekuatan statis yang lebih tinggi
H24	Sedang	Moderat (≈12–20%)	Baik	Sangat baik	Solution treated + pengerasan ulang parsial; meningkatkan stabilitas untuk beberapa proses pembentukan

Temper sangat memengaruhi kompromi antara daktilitas dan kekuatan pada 3105. Kondisi O anil menawarkan kemampuan bentuk terbaik untuk stamping kompleks dan deep drawing, sementara temper H memberikan peningkatan kekuatan secara bertahap melalui pengerjaan dingin dan pengerasan deformasi terkendali.

Pemilihan temper adalah keputusan manufaktur yang bergantung pada urutan pembentukan, kekuatan akhir yang dibutuhkan, dan stabilitas dimensi. Untuk rakitan las, temper anil atau yang hanya sedikit dikerjakan dingin mengurangi risiko retak serta mempermudah kontrol distorsi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.6	Silikon dibatasi untuk meminimalkan intermetalik getas dan mempertahankan kemampuan bentuk
Fe	≤ 0.7	Besi residu; dikendalikan untuk membatasi partikel intermetalik kasar yang mengurangi daktilitas
Mn	0.7 – 1.3	Unsur paduan utama yang memberikan penguatan larutan padat dan stabilisasi butir
Mg	0.2 – 0.7	Tambahannya kecil meningkatkan kekuatan dan respons pengerasan deformasi
Cu	≤ 0.25	Tembaga terbatas; jumlah kecil meningkatkan kekuatan tapi bisa mengurangi ketahanan korosi
Zn	≤ 0.2	Dipertahankan rendah untuk menghindari presipitat tidak terkontrol dan menjaga ketahanan korosi
Cr	≤ 0.1	Tingkat jejak; dapat digunakan untuk mengontrol struktur butir di beberapa batch pabrik
Ti	≤ 0.15	Deoksidizer / penghalus butir dalam beberapa alur proses
Lainnya	Masing-masing ≤ 0.05, Total ≤ 0.15	Impuritas minor / residu; ditentukan ketat untuk konsistensi sifat

Komposisi kimia 3105 dirancang untuk memberikan keseimbangan pengerasan pengerjaan dingin dan ketahanan korosi. Mangan adalah unsur penguat utama yang memberikan penguatan batas butir tanpa memerlukan perlakuan panas. Magnesium dalam kadar sedang meningkatkan respons pengerasan deformasi dan kekuatan akhir setelah pembentukan, sementara tembaga dan seng yang rendah menjaga ketahanan terhadap korosi umum dan degradasi galvanik.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 3105 mengikuti pola khas seri 3xxx: kekuatan luluh rendah pada kondisi anil dengan respon pengerasan deformasi terus menerus saat dikerjakan dingin. Kekuatan tarik dan luluh bervariasi sesuai temper dan ketebalan; lembaran tipis umumnya menunjukkan kekuatan nyata lebih tinggi karena pengerasan kerja selama proses penggilingan dan pelipatan gulungan. Performa kelelahan cukup baik untuk komponen non-kritis dengan siklus tinggi, namun sangat dipengaruhi oleh finis permukaan dan tegangan sisa dari pembentukan serta pengelasan.

Kekuatan luluh pada temper O rendah dan daktilitas tinggi, membuatnya ideal untuk pembentukan; tingkat temper H14 dan H16 menawarkan kekuatan luluh dan tarik sedang sambil tetap menjaga elongasi yang layak untuk operasi pembentukan sedang. Kekerasan berbanding lurus dengan pengerjaan dingin; material temper H menunjukkan nilai Brinell atau Vickers lebih tinggi dibandingkan temper O, dan pengerasan lokal di zona pengaruh panas dapat terjadi saat pengelasan. Pengaruh ketebalan juga signifikan: plat yang lebih tebal menunjukkan daktilitas agak lebih rendah dan mungkin sedikit kekuatan lebih rendah per satuan luas penampang akibat perbedaan proses pabrik.

Sifat	O/Anil	Temper Utama (H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	~90 – 140 MPa	~160 – 210 MPa	Rentang lebih luas tergantung ketebalan dan proses penggilingan; temper H meningkatkan tarik sekitar 40–80 MPa dibandingkan O
Kekuatan Luluh	~25 – 60 MPa	~90 – 140 MPa	Kekuatan luluh naik cepat dengan pengerasan deformasi; nilai tepat tergantung persen pengerjaan dingin
Elongasi	≥30% (lembaran tipis)	~10–18%	Elongasi menurun seiring peningkatan temper; lembaran lebih tebal biasanya menunjukkan elongasi lebih rendah
Kekerasan	HB 20–40	HB 40–70	Kekerasan meningkat dengan tingkat temper dan pengerjaan dingin; nilai perkiraan dan bergantung metode pengujian

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	≈ 2.70 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mn yang ditempa; penting untuk perhitungan kekuatan terhadap berat
Rentang Leleh	≈ 630 – 650 °C	Paduan menurunkan titik leleh sedikit di bawah aluminium murni (660 °C); pencairan terkait pengecoran tidak berlaku untuk bentuk ditempa
Konduktivitas Termal	≈ 130 – 170 W/m·K	Lebih rendah daripada aluminium murni namun tetap baik untuk tugas pelepasan panas
Konduktivitas Listrik	≈ 30 – 45 % IACS	Turun dibandingkan aluminium murni akibat paduan; berpengaruh pada EMI dan desain konduktor
Kalor Spesifik	≈ 900 J/kg·K	Perkiraan, berguna untuk perhitungan massa termal dan pemanasan sementara
Ekspansi Termal	≈ 23 – 24 µm/m·K	Sama dengan paduan aluminium lain; relevan untuk siklus termal dan penyambungan dengan logam tidak sama

3105 mempertahankan banyak sifat fisik aluminium yang menguntungkan: densitas rendah, konduktivitas termal baik, dan kalor spesifik relatif tinggi. Sifat-sifat ini membuatnya berguna ketika pengurangan berat dan transfer panas sedang dibutuhkan, walaupun konduktivitasnya secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan grade aluminium hampir murni.

Perancang harus mempertimbangkan ekspansi termal yang lebih tinggi dibandingkan baja dan beberapa paduan non-ferrous lain, terutama dalam rakitan dengan material berbeda di mana ekspansi diferensial dapat menimbulkan tegangan atau distorsi selama perubahan suhu.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,2 – 6,0 mm	Kekuatan meningkat dengan temper H	O, H12, H14, H16	Bentuk paling umum untuk panel arsitektur dan peralatan
Plat	>6,0 mm	Daya tahan lunak sedikit berkurang dibanding lembaran	O, H14, H18	Kurang umum; digunakan saat diperlukan ketebalan lebih besar
Ekstrusi	Penampang kompleks hingga profil besar	Pengerjaan dingin setelah ekstrusi dapat meningkatkan kekuatan	O lalu mengalami penuaan/pengerjaan dingin ke status H	Paduan Mn dapat diekstrusi namun 3xxx tidak umum seperti 6xxx untuk ekstrusi struktural
Tabung	Ø kecil hingga besar, ketebalan dinding bervariasi	Tergantung proses fabrikasi (ditarik atau dilas)	O, H14	Digunakan untuk pipa yang memerlukan ketahanan korosi dan kemampuan bentuk
Batang/Tiang	Batang bulat/datar untuk bagian struktur ringan	Kekuatan sedang; meningkat dengan pengerjaan dingin	H14, H16	Lebih jarang dibanding lembaran; digunakan untuk komponen terbentuk atau pengikat dalam kasus terbatas

Lembaran dan gulungan adalah bentuk produk komersial dominan untuk 3105, mencerminkan kegunaan paduan ini dalam pelapisan, atap, dan panel peralatan. Plat dan ekstrusi tersedia namun kurang umum dan dipilih bila ketebalan atau profil khusus lebih penting dibanding keuntungan paduan lain.

Perbedaan proses antara bentuk produk penting: lembaran yang digulung mengalami reduksi dingin besar dan penggulungan yang memengaruhi tegangan sisa dan reaksi temper. Ekstrusi dan tabung memiliki sifat asli dari hasil ekstrusi dan mungkin memerlukan proses lanjutan (penuaan atau pengerjaan dingin) untuk memenuhi spesifikasi dimensi dan kekuatan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3105	USA	UNS A93105; penamaan umum di Amerika Utara
EN AW	3105	Eropa	Sering disebut EN AW-3105; komposisi kimia dan toleransi sesuai standar aluminium tempa internasional
JIS	A3105 (bentuk umum)	Jepang	Standar lokal dapat mencantumkan A3105 atau komposisi Al-Mn-Mg setara
GB/T	3105	China	Standar baja/aluminium China biasanya menggunakan penamaan numerik yang sama untuk seri aluminium tempa

Penamaan 3105 digunakan secara luas dalam standar global dan umumnya konsisten antar wilayah dalam komposisi kimia dan tujuan aplikasi. Perbedaan kecil dapat muncul karena toleransi regional, tingkat impuritas yang diperbolehkan, dan praktik sertifikasi pabrik. Pembeli disarankan meminta referensi standar spesifik dan sertifikat pabrik untuk memastikan kesesuaian komposisi dan mekanik bagi proyek kritis.

Ketahanan Korosi

3105 memperlihatkan ketahanan baik terhadap korosi atmosfer umum dan performa yang baik di lingkungan perkotaan maupun pedesaan. Kandungan mangan yang terkendali dan tembaga rendah memberikan stabilitas permukaan yang seimbang dan mengurangi kerentanan terhadap korosi seragam; lapisan cat atau pelapis meningkatkan umur pakai untuk penggunaan arsitektural.

Di lingkungan laut, 3105 dapat digunakan untuk aplikasi di atas dek atau terlindung namun tidak sekuat paduan seri 5xxx yang kaya magnesium untuk penggunaan terendam atau zona cipratan. Korosi pit yang dipicu oleh klorida lebih nyata pada paparan air laut dibanding atmosfer alkali, sehingga perlindungan tambahan (pelapis, anodizing, atau anoda pengorbanan) disarankan untuk paparan laut jangka panjang.

Risiko retak korosi tegangan untuk 3105 rendah dalam kondisi normal karena tidak diperlakukan pengerasan presipitasi; namun korosi lokal dan embrittlement hidrogen di lingkungan sangat katodik masih bisa terjadi. Saat dipasangkan galvanis dengan logam lebih mulia seperti baja tahan karat atau tembaga, 3105 akan bertindak sebagai anoda dan korosi lebih cepat kecuali terisolasi secara elektrik atau terlindungi. Perancang harus mempertimbangkan bahan sambungan dan pelapis untuk mengontrol arus galvanik.

Dibanding keluarga paduan lain, 3105 biasanya unggul dari seri 1xxx dalam kekuatan pada tingkat korosi serupa, sementara tertinggal dari paduan magnesium-tinggi seri 5xxx di lingkungan laut agresif atau kaya klorida. Dibanding seri 6xxx, 3105 menawarkan kemampuan bentuk lebih baik tetapi kekuatan struktural lebih rendah serta tampilan anodizing berbeda.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

3105 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW). Kawat pengisi yang direkomendasikan meliputi 4043 (Al-Si) untuk aliran baik dan mengurangi kecenderungan retak panas, atau 5356 (Al-Mg) saat kekuatan sambungan lebih tinggi diperlukan; pilihan pengisi bergantung pada temper bahan dasar dan ketahanan korosi yang dibutuhkan. Risiko retak panas pada paduan 3xxx rendah dibandingkan dengan beberapa paduan cor Al-Si, namun perlu perhatian pada pemasangan sambungan dan input panas agar meminimalkan distorsi dan pelunakan zona terpengaruh panas.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 3105 sedang hingga buruk jika dibandingkan dengan paduan aluminium bebas mesin dan beberapa grade seri 6xxx. Indeks kemudahan mesin biasanya lebih rendah daripada paduan tempa 6xxx; disarankan menggunakan mata pisau karbida tajam, sudut rake positif tinggi, serta pembuangan serpihan yang baik. Kecepatan potong harus disesuaikan lebih rendah dari rekomendasi untuk 6xxx, dan pelumasan atau semburan udara mungkin diperlukan untuk pengendalian serpihan berkelanjutan pada bagian dinding tipis.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk dalam temper O (annealed) sangat baik, memungkinkan proses penarikan dalam, pembentukan regangan, dan pembengkokan kompleks. Radius kelengkungan internal minimum untuk temper O biasanya serendah 0,5–1,0× ketebalan untuk bengkokan sederhana, sedangkan temper H biasanya memerlukan 1–3× ketebalan agar tidak retak. Efek pegas (springback) moderat dan dapat diprediksi; pre-straining terkendali atau anneal antara proses dapat digunakan untuk mencapai bentuk kompleks sekaligus menjaga kendali dimensi.

Perilaku Perlakuan Panas

3105 tidak dapat diperlakukan panas untuk pengerasan; kekuatan terutama dikembangkan melalui pengerjaan dingin (strain hardening). Tidak ada perlakuan solusi dan penuaan praktis yang menghasilkan pengerasan presipitasi seperti pada paduan 6xxx atau 2xxx.

Annealing digunakan untuk mengembalikan keuletan dan meredakan tegangan sisa. Rentang annealing industri umum untuk paduan 3xxx adalah 300–415 °C dengan waktu rendam sesuai ketebalan penampang; pendinginan cepat (quenching) tidak diperlukan. Temper T (penuaan buatan) tidak berlaku untuk menghasilkan kekuatan tambahan berarti pada 3105, walau beberapa praktik komersial mengombinasikan anneal solusi dengan pengerjaan mekanik ulang untuk menstabilkan temper (misalnya proses bergaya H24).

Performa Suhu Tinggi

Kekuatan mekanik 3105 menurun secara bertahap dengan peningkatan suhu; kekuatan struktural berguna berkurang signifikan di atas ~100–150 °C. Paparan jangka pendek pada suhu tinggi (untuk pembentukan, brazing, atau pengelasan) dapat ditoleransi, tetapi pemakaian berkelanjutan pada suhu tinggi menurunkan kapasitas luluh dan tarik. Oksidasi aluminium membentuk lapisan pelindung oksida tipis yang membatasi diri; namun, pada suhu tinggi laju oksidasi dan pembentukan kerak dapat meningkat sehingga perlu diperhitungkan untuk pemakaian suhu tinggi jangka panjang.

Zona terpengaruh panas akibat pengelasan dapat menunjukkan pelunakan lokal akibat efek annealing siklus panas pengelasan, tetapi ketiadaan pengerasan presipitasi berarti tidak terjadi perubahan ke kondisi jauh lebih lemah seperti pada beberapa paduan yang dapat diperlakukan panas. Untuk perakitan dengan tugas suhu tinggi signifikan, insinyur harus mengevaluasi creep dan kelelahan pada suhu kerja serta mempertimbangkan paduan suhu tinggi jika diperlukan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 3105 Digunakan
Otomotif	Panel bodi luar, trim	Kemampuan bentuk baik untuk panel stamping; kekuatan sedang setelah pengerjaan keras
Kelautan	Struktur terlindung, peralatan interior	Ketahanan korosi umum dan kemudahan pembentukan untuk komponen arsitektural laut
Aerospace	Perlengkapan non-struktural, fairing	Kepadatan rendah dan kemampuan bentuk untuk bagian non-struktural utama
Elektronik	Panel housing tipis, pelindung termal	Keseimbangan konduktivitas termal dan kemudahan manufaktur untuk enclosure
Arsitektur	Pelapisan, atap, talang air	Ketahanan cuaca, kemampuan pengecatan, dan stabilitas penampilan jangka panjang

3105 sangat berharga di mana kompleksitas pembentukan, ketahanan korosi dan biaya bersaing dengan kebutuhan kinerja mekanik sedang. Kombinasi atributnya membuatnya tetap menjadi pilihan handal untuk banyak aplikasi dominasi lembaran logam di mana paduan tahan panas berdaya tinggi tidak diperlukan.

Insight Pemilihan

3105 adalah pilihan praktis ketika perancang membutuhkan kekuatan lebih dibanding aluminium murni komersial (misal 1100) sambil mempertahankan kemampuan bentuk dan ketahanan korosi yang sangat baik. Dibanding 1100, 3105 menawarkan pengorbanan kecil dalam konduktivitas listrik dan termal demi kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi serta stabilitas mekanik yang lebih baik selama pembentukan.

Dibandingkan dengan paduan work-hardened umum seperti 3003 atau 5052, 3105 biasanya berada di antara keduanya dalam hal kekuatan dan ketahanan korosi: paduan ini lebih kuat daripada 3003 pada banyak temper karena kandungan Mn/Mg yang dioptimalkan, tetapi biasanya kurang tahan korosi di lingkungan klorida yang keras dibandingkan dengan paduan seri 5xxx yang kaya magnesium. Jika dibandingkan dengan material yang dapat diperkuat melalui perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 3105 dipilih saat kemampuan pembentukan dan bentuk akhir menjadi prioritas, serta saat biaya lebih rendah dan proses fabrikasi yang lebih sederhana (tanpa siklus solusi/penuaan) menjadi keuntungan meskipun kekuatan puncak lebih rendah.

Pilih 3105 ketika kebutuhan proyek menekankan pada deep drawing atau stamping kompleks, ketahanan korosi atmosfer yang baik, kemudahan pengelasan, dan ketersediaan lembaran yang ekonomis. Hindari penggunaan paduan ini jika kekuatan struktural maksimum, stabilitas suhu tinggi, atau performa superior dalam perendaman laut wajib dipenuhi; dalam kasus tersebut pertimbangkan paduan seri 6xxx atau 5xxx secara berturut-turut.

Ringkasan Penutup

3105 tetap relevan sebagai paduan aluminium seri 3xxx yang serbaguna yang menyeimbangkan kemampuan pembentukan, kemampuan las, dan ketahanan korosi dengan kekuatan sedang yang dicapai melalui pengerjaan dingin. Performa konsistennya dalam bentuk lembaran dan gulungan, ketersediaan yang luas, serta kemudahan fabrikasi menjadikannya spesifikasi praktis untuk aplikasi arsitektur, peralatan rumah tangga, transportasi, dan rekayasa umum di mana berat, kemudahan manufaktur, dan biaya siklus hidup menjadi pertimbangan utama.