Aluminium 319: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

319 adalah paduan aluminium cor yang termasuk dalam seri 3xx dari paduan Al-Si-Cu untuk pengecoran. Paduan ini terutama dirancang sebagai paduan aluminium cor yang dapat diproses perlakuan panas, kaya silikon, dengan penambahan tembaga untuk meningkatkan kekuatan dan memperbaiki stabilitas mekanik pada suhu tinggi.

Elemen paduan utama adalah silikon dan tembaga, dengan kadar terkendali dari besi, mangan, magnesium, krom, serta jejak titanium dan lainnya. Penguatan terutama berasal dari perlakuan larutan dan penuaan buatan (penguatan presipitasi fase kaya Cu) yang dipadukan dengan pemurnian mikrostruktur silikon eutektik dan dispersi intermetallic.

Ciri khas 319 meliputi kekuatan cor dan setelah penuaan yang relatif tinggi, stabilitas termal yang baik, ketahanan korosi yang wajar untuk lingkungan otomotif, serta kemampuan cor yang baik untuk komponen dinding tipis kompleks. Kemampuan las dan mesin CNC baik dengan material pengisi dan prosedur yang tepat, sementara kemampuan bentuk terbatas dibandingkan dengan paduan hasil pengerjaan panas; ini membuat 319 ideal untuk komponen cor daripada lembaran atau profil hasil pembentukan.

Industri utama meliputi casting powertrain dan struktural otomotif, komponen mesin dan transmisi, rumah pompa, serta beberapa fitting kelautan. Insinyur memilih 319 saat diperlukan geometris kompleks dan kekuatan sedang hingga tinggi setelah perlakuan panas, serta ketika proses pengecoran dan integrasi dimensi lebih diutamakan dibanding produk hasil pengerjaan panas.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O (direlaksasi/sebagai cor)	Rendah	Sedang	Terbatas	Baik dengan prosedur perbaikan	Kondisi sebagai cor atau stress-relieved; duktisitas tertinggi di antara temper cor
T5	Sedang-Tinggi	Sedang-Rendah	Terbatas	Baik dengan pemanasan awal	Didinginkan dari pengecoran dan dipenuaan buatan; meningkatkan kekuatan tanpa perlakuan larutan
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Dapat diperbaiki; risiko pelunakan HAZ	Perlakuan panas larutan dan penuaan buatan; temper produksi umum untuk 319
T7	Sedang	Sedang	Terbatas	Baik dengan material pengisi yang sesuai	Overaging untuk stabilisasi meningkatkan stabilitas termal dan dimensi
Hxxxx (pekerjaan dingin lokal)	Variabel	Variabel	Buruk	Sering butuh prosedur khusus	Pekerjaan dingin lokal jarang digunakan; kebanyakan aplikasi 319 mengandalkan perlakuan panas daripada pembentukan dingin ekstensif

Temper sangat mempengaruhi keseimbangan antara kekuatan dan duktisitas pada pengecoran 319. T6 memberikan kekuatan praktis tertinggi untuk banyak komponen tetapi mengurangi duktisitas dan meningkatkan risiko pelunakan HAZ saat perbaikan las, sementara T7 atau T5 digunakan ketika stabilitas termal atau kekuatan sebagai cor tanpa perlakuan larutan penuh diperlukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	5.5–7.5	Elemen paduan utama pengecoran; meningkatkan fluiditas dan mengurangi penyusutan
Fe	≤1.3	Elemen pengotor; membentuk intermetallic yang dapat membuat getas dan mempengaruhi kelelahan
Mn	0.2–0.6	Mengontrol morfologi intermetallic Fe dan meningkatkan ketangguhan
Mg	0.05–0.45	Kontributor minor untuk pengerasan penuaan pada beberapa temper; umumnya dikendalikan rendah
Cu	2.5–4.0	Elemen paduan penguat utama melalui presipitasi fase kaya Cu
Zn	≤0.2	Elemen minor; biasanya dibatasi untuk mengendalikan korosi
Cr	0.04–0.25	Memurnikan struktur butir dan menstabilkan mikrostruktur terhadap overaging
Ti	0.02–0.12	Pemurni butir untuk kontrol mikrostruktur pengecoran
Lainnya	≤0.15	Termasuk Ni, Pb, Sn, Bi dan residu; dijaga rendah untuk mempertahankan kemampuan cor dan perilaku mekanik

Rentang komposisi di atas adalah representatif dari spesifikasi umum A319; batas aktual tergantung pada standar pemasok dan praktik pengecoran. Silikon menentukan perilaku pengecoran dan morfologi eutektik, sementara tembaga memberikan penguatan presipitasi setelah perlakuan larutan dan penuaan; besi dan mangan mengontrol morfologi fase intermetallic yang mempengaruhi duktisitas dan kelelahan.

Properti Mekanik

Perilaku tarik 319 menunjukkan ketergantungan jelas pada temper dan ketebalan penampang. Dalam kondisi sebagai cor atau perlakuan minimal, paduan menampilkan kekuatan tarik ultimate sedang dengan elongasi yang wajar, sementara kondisi perlakuan larutan dan penuaan buatan (T6) menghasilkan peningkatan signifikan dalam kekuatan luluh dan ultimate dengan sedikit pengorbanan duktisitas.

Kekuatan luluh meningkat secara substansial oleh presipitasi fase kaya Cu pada kondisi T6; rasio luluh terhadap ultimate tipikal menunjukkan transisi elastis-plastik yang relatif sempit dibandingkan dengan paduan hasil pengerjaan panas lebih duktile. Elongasi sering terbatas pada penampang cor tebal karena eutektik silikon dan jaringan intermetallic yang lebih kasar, sehingga desain harus memperhitungkan duktisitas rendah pada komponen berdinding tebal.

Kekerasan berkorelasi dengan temper dan mikrostruktur, meningkat signifikan setelah perlakuan larutan dan penuaan; nilai Brinell mencerminkan hal ini dengan T6 jauh lebih keras dibandingkan saat cor. Performa kelelahan sedang untuk 319 dan sangat dipengaruhi oleh cacat cor, hasil akhir permukaan, dan keberadaan intermetallic; shot peening, mesin permukaan, dan perlakuan panas yang tepat adalah strategi umum untuk meningkatkan ketahanan kelelahan.

Properti	O/Anil	Temper Utama (T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	180–240 MPa (perkiraan)	260–350 MPa (perkiraan)	Variasi luas sesuai ketebalan dan metode cor
Kekuatan Luluh	90–140 MPa (perkiraan)	170–240 MPa (perkiraan)	Presipitasi Cu menaikkan luluh secara signifikan pada T6
Elongasi	2–10% (bervariasi dengan penampang)	1–6% (bervariasi dengan penampang)	Elongasi menurun pada T6 dan dengan meningkatnya ketebalan
Kekerasan	60–90 HB (perkiraan)	90–130 HB (perkiraan)	Kekerasan terkait dengan kondisi presipitasi dan morfologi silikon

Properti Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.68 g/cm³	Tipikal untuk paduan pengecoran Al–Si; rasio kekuatan-terhadap-berat baik
Rentang Leleh	~520–640 °C	Rentang solidus-liquidus tergantung pada kandungan Si dan Cu; fitur eutektik hadir
Konduktivitas Termal	~120 W/m·K (perkiraan)	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan; cukup tinggi untuk banyak aplikasi termal
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS (perkiraan)	Berkurang relatif terhadap aluminium murni karena kandungan paduan dan intermetallic
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium di ambang suhu ruang
Ekspansi Termal	~22–24 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal mirip dengan paduan cor Al–Si lain

Set properti fisik ini mendukung pemilihan 319 untuk pengecoran dengan beban termal di mana penghematan berat dan konduktivitas termal yang wajar penting. Perilaku leleh dan solidifikasi sangat krusial untuk desain cetakan dan pengendalian porositas karena paduan memiliki rentang pembekuan yang luas dan membentuk intermetallic kompleks.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pengecoran (pasir, cetakan permanen, die)	Dinding tipis hingga penampang berat (1 mm sampai >100 mm)	Sangat bervariasi dengan ketebalan dan laju pendinginan	O, T5, T6, T7	Bentuk produk utama; sangat baik untuk geometri kompleks terintegrasi
Plat / Plat Cor	Hingga beberapa puluh mm (sebagai cor atau dihomogenisasi)	Mirip perilaku cor; penggilingan jarang	O, T6 setelah perlakuan panas	Jarang sebagai plat hasil penggilingan; biasanya cor sesuai ukuran dan mesin finishing
Ekstrusi	Tidak tipikal	Tidak berlaku	—	319 tidak diproduksi sebagai stok ekstrusi standar; komposisi tidak dioptimalkan untuk ekstrusi
Tabung	Terbatas (tabung cor atau fabrikasi)	Bervariasi	O, T6	Tabung cor atau dimesin dari billet cor untuk bagian khusus
Batang / Rod	Terbatas (batang cor)	Bervariasi	O, T6	Tersedia sebagai billet atau ingot cor untuk pemesinan; tidak umum sebagai rod hasil pengerjaan panas

319 terutama adalah paduan cor dan sebagian besar bentuk produk adalah komponen cor yang diproduksi dengan metode pengecoran pasir, cetakan permanen, atau die cetak tekan. Bentuk hasil pengerjaan panas dan produk lembaran/plat/ekstrusi tradisional jarang atau tidak standar karena keseimbangan paduan dioptimalkan untuk kemampuan cor dan pengerasan presipitasi, bukan pembentukan dingin ekstensif.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	319	USA	Penunjukan paduan cor Aluminium Association; spesifikasi dasar umum
EN	AlSi9Cu (perkiraan)	Eropa	Perkiraan kesesuaian komposisi dan penggunaan; mekanik tepat berbeda menurut spesifikasi
JIS	AC9x (perkiraan)	Jepang	Kelas cor Jepang dengan keluarga Si–Cu yang sebanding; verifikasi nomor JIS spesifik
GB/T	AlSi9Cu3 (perkiraan)	Tiongkok	Paduan cor Tiongkok umum dengan keseimbangan Si dan Cu serupa; periksa toleransi lokal

Tidak ada standar global satu-satu yang tepat cocok dengan A319 karena keluarga paduan cor bervariasi secara regional dan standar mengelompokkan paduan secara berbeda. Grade setara yang tercantum di atas adalah perkiraan kesamaan komposisi atau fungsi dan engineer harus membandingkan batas kimia dan mekanik spesifik di setiap standar sebelum substitusi.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosfer 319 umumnya baik untuk lingkungan otomotif dan industri karena matriks kaya silikon dan kandungan tembaga yang terkendali memberikan perilaku pasif yang wajar. Namun, tembaga mengurangi ketahanan korosi dibandingkan dengan paduan aluminium rendah paduan dan dapat meningkatkan kerentanan terhadap serangan lokal di lingkungan klorida agresif.

Dalam paparan laut atau klorida tinggi, 319 berkinerja sedang tetapi tidak sebaik paduan laut khusus seperti paduan Al–Mg seri 5xxx atau bahan stainless tertentu; pelapisan sacrificial, anodizing, atau cat pelindung biasanya digunakan untuk layanan jangka panjang. Ketahanan pitting dipengaruhi oleh porositas cor, hasil akhir permukaan, dan perlakuan panas, sehingga penyegelan atau pemesinan setelah cor sering meningkatkan performa jangka panjang.

Retak korosi tegangan (SCC) bukan mode kegagalan dominan untuk 319 pada suhu layanan normal, tetapi keberadaan tembaga dan tegangan residual tarik (misalnya akibat pengelasan) dapat meningkatkan risiko SCC di lingkungan sangat agresif. Interaksi galvanik dengan logam mulia lebih tinggi (misalnya stainless steel, tembaga) dapat mempercepat korosi lokal di titik kontak, sehingga isolasi atau pelapisan disarankan jika terjadi kontak logam berbeda.

Dibandingkan keluarga paduan lain, 319 menawarkan ketahanan korosi lebih baik daripada paduan kerja tinggi tembaga tetapi ketahanan lebih rendah dibandingkan paduan Al–Mg seri 5xxx; perancang memilih 319 jika prioritas pada kemampuan cor dan stabilitas termal dengan penerimaan perlindungan korosi sedang.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan coran 319 dapat dilakukan dengan teknik TIG, MIG, atau brazing saat digunakan pra-pemanasan dan pemilihan kawat las yang tepat. Paduan pengisi aluminium-silikon seperti ER4043 atau ER4047 umum direkomendasikan untuk mengurangi kecenderungan retak panas dan mengakomodasi perbedaan koefisien muai termal serta perilaku pencairan.

Zona pengaruh panas dapat mengalami pelunakan lokal akibat pelarutan atau pembesaran presipitasi pada komponen yang diberi perlakuan panas, dan las perbaikan sebaiknya diikuti dengan perlakuan panas yang sesuai jika stabilitas dimensi dan sifat mekanik penting. Pra-pemanasan, pengendalian temperatur antar langkah, dan minimasi tegangan sisa akan mengurangi retak dan distorsi selama pengelasan.

Kemudahan Mesin

319 dianggap kandidat baik untuk pemesinan karena keberadaan silikon eutektik yang memudahkan pemutusan serpihan dan keausan alat tidak memburuk berlebihan. Alat carbide dengan sudut positif dan pengaturan coolant yang tepat direkomendasikan untuk tingkat pemotongan lebih tinggi dan hasil permukaan yang dapat diprediksi.

Kecepatan potong untuk paduan cor aluminium umumnya tinggi dibanding baja, tetapi harus disesuaikan dengan kandungan silikon dan kekerasan penampang; umur alat mendapat manfaat dari evakuasi serpihan yang baik dan menghindari gesekan berlebih. Hasil akhir permukaan dan akurasi dimensi sangat dipengaruhi oleh porositas cor dan heterogenitas mikrostruktur; pemesinan akhir sering mengikuti langkah pelepasan tegangan atau perlakuan larutan.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan 319 terbatas karena merupakan paduan cor yang tidak dimaksudkan untuk deformasi plastik besar; bending, penarikan, atau deep drawing biasanya hanya dilakukan pada penampang tipis atau bagian yang dipersiapkan khusus. Praktik terbaik adalah merancang fitur cor langsung ke geometri bagian untuk menghindari pembentukan pasca-cor dan memanfaatkan kemampuan bentuk kompleks cor.

Pembentukan dingin lokal atau pembengkokan mekanis dapat digunakan untuk penyesuaian kecil, tetapi ductility rendah pada temper penuaan dan sifat rapuh beberapa intermetallic membatasi pembentukan ekstensif. Jika fitur terbentuk diperlukan, pertimbangkan menggunakan paduan kerja atau mendesain fitur tersebut langsung di coran agar langkah pembentukan dihilangkan.

Perilaku Perlakuan Panas

319 adalah paduan cor yang dapat diberi perlakuan panas dan merespons baik perlakuan larutan dan penuaan buatan untuk membentuk mikrostruktur yang diperkuat presipitasi. Perlakuan larutan biasanya dilakukan pada temperatur sekitar ~505–545 °C selama beberapa jam tergantung ketebalan penampang, dengan quench cepat untuk mempertahankan solut dalam larutan padat.

Penuaan buatan (T6) umumnya dilakukan pada suhu antara ~150–200 °C selama beberapa jam untuk mempresipitasi fase kaya Cu (theta prime dan intermetallic terkait) yang meningkatkan kekuatan dan kekerasan. T5 (penuaan langsung) digunakan jika perlakuan larutan penuh tidak praktis; memberikan peningkatan tetapi biasanya kekuatan puncak lebih rendah dibanding T6 penuh.

Kondisi T7 atau overaged digunakan saat stabilitas termal dan ketahanan terhadap perubahan sifat saat layanan diperlukan; overaging memperbesar presipitasi, menurunkan kekuatan puncak tetapi meningkatkan stabilitas dimensi dan ketahanan terhadap pelunakan termal. Kontrol laju quench, profil penuaan, dan waktu rendam spesifik penampang penting untuk mencapai sifat konsisten dan membatasi distorsi atau tegangan residual akibat quench.

Performa Suhu Tinggi

319 mempertahankan kekuatan mekanik yang berguna hingga suhu sedang tinggi, tetapi fase diperkuat presipitasi mulai membesar di atas suhu layanan yang biasanya melebihi ~150–200 °C. Untuk paparan kontinu di atas suhu ini, perancang harus mengantisipasi penurunan kekuatan progresif dan mempertimbangkan temper overaged atau paduan khusus stabilitas suhu tinggi.

Oksidasi aluminium pada suhu tinggi relatif ringan dan membentuk lapisan oksida pelindung, namun lingkungan dan keberadaan klorida dapat mengubah perilaku oksidasi dan mempercepat degradasi. Zona pengaruh panas hasil las dan daerah lokal yang dipanaskan ulang dapat mengalami pelunakan dan kehilangan sifat puncak bila terpapar suhu tinggi atau siklus termal berulang.

Untuk komponen yang mengalami kelelahan termal atau beban termal siklik, pemilihan temper yang hati-hati (T7 atau temper stabil), pengendalian tegangan residual, dan penggunaan pelapis atau perlindungan anodik dapat memperpanjang umur. Untuk beban suhu tinggi berkelanjutan, paduan yang dirancang khusus untuk suhu tinggi atau kelas material lain mungkin diperlukan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 319
Otomotif	Rumah transmisi dan komponen mesin	Kemudahan cor, integrasi dimensi, dan kekuatan penuaan keras
Kelautan	Rumah pompa dan fitting struktural cor	Ketahanan korosi wajar dengan kemampuan detail cor baik
Aerospace	Fitting dan bracket non-kritis	Kekuatan-berat tinggi untuk bagian cor kompleks dan stabilitas termal
Elektronik	Enclosure dan rumah heatsink	Konduktivitas termal cukup dan kemampuan cor fitur integral

319 sering dipilih untuk geometri kompleks, tonjolan pemasangan integral, coran dinding tipis dan konsolidasi pasca-pemesinan yang mengurangi perakitan dan berat. Paduan ini menyeimbangkan kemampuan cor, kekuatan setelah perlakuan panas, dan biaya untuk banyak komponen produksi massal di sektor otomotif dan transportasi.

Wawasan Seleksi

Saat memilih 319, utamakan untuk geometri cor kompleks yang memerlukan kekuatan menengah-tinggi setelah perlakuan panas dan dimana fitur integral mengurangi operasi perakitan. Kemudahan cor dan performa mekanik T6 menjadikannya pilihan pragmatis untuk rumah otomotif dan industri dimana alternatif kerja sulit diterapkan.

Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), 319 menukar konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk dengan kekuatan jauh lebih tinggi dan stabilitas termal/mekanik lebih baik. Dibanding paduan kerja yang diperkeras seperti 3003 atau 5052, 319 memberikan kekuatan penuaan lebih tinggi tetapi biasanya ketahanan korosi lebih rendah di beberapa lingkungan; kompensasi desain melalui pelapis atau rasio korosi mungkin diperlukan.

Dibandingkan paduan kerja yang dapat diberi perlakuan panas umum seperti 6061/6063, 319 mungkin memiliki performa puncak lebih rendah