Aluminium 3303: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

3303 adalah anggota dari paduan aluminium seri 3xxx, yang didefinisikan dengan mangan sebagai unsur paduan utama pada aluminium murni secara komersial. Sebagai paduan seri 3xxx, 3303 tidak dapat diperkuat melalui perlakuan panas dan mekanisme penguatan utamanya adalah pengerasan kerja yang dicapai melalui deformasi dingin dan operasi tempering terkontrol, bukan pengerasan presipitasi. Unsur paduan utama meliputi mangan (yang mengontrol respons pengerasan regangan dan struktur butir) dengan jumlah kecil besi, silikon, serta jejak tembaga dan kromium yang mengatur kekuatan, kemampuan pembentukan, dan perilaku korosi.

Sifat utama 3303 adalah kekuatan tarik sedang yang dipadukan dengan keuletan yang sangat baik dan ketahanan korosi yang baik untuk banyak lingkungan atmosfer serta korosif ringan. Paduan ini menawarkan kemampuan las yang baik dengan metode pengelasan fusi konvensional dan kemampuan pembentukan yang sangat baik pada temper anil, sehingga sangat cocok untuk fabrikasi plat logam dan proses roll-forming. Industri tipikal meliputi fasad bangunan/arsitektur, komponen HVAC, kemasan dan minuman, rangka struktural ringan, dan aplikasi plat logam umum di mana diperlukan keseimbangan antara kemampuan pembentukan, ketahanan korosi, dan biaya.

Engineer memilih 3303 ketika dibutuhkan kekuatan yang lebih baik dibandingkan paduan sangat murni (seperti 1100) tanpa kerumitan proses perlakuan panas (seri 6xxx/7xxx). Jendela kinerjanya menarik saat kekuatan sedang, kemampuan deep drawing yang baik, dan kemampuan las yang andal menjadi prioritas, serta saat lingkungan servis tidak terlalu agresif (misalnya, perendaman di lingkungan laut yang kaya klorida). Paduan ini dipilih dibandingkan grade heat-treatable yang lebih kuat saat fleksibilitas dalam pembentukan, penyambungan, dan post-fabrikasi menjadi prioritas dan ketika keterbatasan biaya/ketersediaan mendukung paduan mangan yang banyak diproduksi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Pembentukan	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi fully annealed; terbaik untuk deep drawing dan pembentukan kompleks
H111	Rendah-Sedang	Tinggi-Sedang	Sangat Baik	Sangat Baik	Dasarnya strain-hardened sedikit dari O; digunakan untuk pembentukan ringan dengan peningkatan kekuatan sedikit
H14	Sedang	Sedang-Rendah	Baik	Sangat Baik	Temper quarter-hard dari pengerjaan dingin; umum untuk aplikasi plat dengan kekuatan sedang
H16	Sedang-Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Sangat Baik	Temper half-hard; digunakan saat kekakuan dan kontrol springback penting
H18	Tinggi	Rendah	Kurang-Sedang	Sangat Baik	Temper full-hard hasil cold-rolled; dipakai untuk kekuatan dan kekakuan maksimum sesuai kondisi gulungan
H24 / H26	Sedang-Tinggi	Rendah	Cukup	Sangat Baik	Strain-hardened dan sebagian distabilkan; dipakai saat diperlukan kestabilan termal sebagian

Temper memiliki pengaruh kuat dan dapat diprediksi terhadap performa mekanik dan pembentukan pada 3303 karena paduan ini tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas dan mengandalkan pengerjaan dingin. Perpindahan dari temper O ke H18 secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh dan tarik sekaligus mengurangi regangan dan kemampuan pembentukan, oleh karena itu perancang memilih temper untuk menyeimbangkan operasi pembentukan dengan kekakuan dan kekuatan bagian akhir.

Komposisi Kimia

Unsure	Rentang %	Catatan
Al	Balance	Unsure utama; sisanya setelah penambahan paduan
Si	≤ 0.6	Pengotor yang dapat menurunkan keuletan dan sedikit meningkatkan kekuatan
Fe	≤ 0.7	Pengotor umum; membentuk intermetalik yang mempengaruhi ketangguhan dan permukaan
Mn	0.8–1.5	Elemen penguat utama di seri 3xxx; memperhalus butir dan meningkatkan pengerasan regangan
Mg	≤ 0.3	Jumlah kecil dapat sedikit meningkatkan kekuatan tanpa kehilangan besar kemampuan pembentukan
Cu	≤ 0.2 (typical)	Jejak dapat meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan ketahanan korosi jika meningkat
Zn	≤ 0.2	Biasanya rendah; kadar lebih tinggi tidak umum untuk keluarga 3xxx
Cr	≤ 0.1	Penambahan jejak untuk mengontrol pertumbuhan butir dan meningkatkan stabilitas HAZ
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir pada produk cor atau tempa
Lain-lain (masing-masing)	≤ 0.05	Termasuk V, Ni, Sn; dijaga rendah untuk menghindari fase berbahaya

Kinerja paduan didominasi oleh mangan yang memberikan penguatan larutan padat dan kemampuan pengerasan kerja yang baik. Besi dan silikon ditoleransi sebagai pengotor umum yang mempengaruhi kemampuan pembentukan dan hasil permukaan; pengendalian kadar keduanya meningkatkan kualitas permukaan dan mengurangi risiko partikel intermetalik rapuh. Penambahan jejak seperti kromium dan titanium digunakan untuk memperhalus mikrostruktur dan menstabilkan pertumbuhan butir selama siklus termal dan proses mekanis.

Sifat Mekanik

3303 menunjukkan perilaku tarik khas paduan non-heat-treatable: kekuatan luluh relatif rendah pada kondisi anil dengan rentang regangan yang luas, serta nilai kekuatan luluh dan tarik yang meningkat seiring bertambahnya pengerjaan dingin. Paduan mampu mencapai regangan seragam yang substansial pada temper O, sehingga cocok untuk deep drawing dan pembentukan bertahap; pada temper H keuletan menurun karena kerapatan dislokasi meningkat dan material mengalami pengerasan kerja. Kekerasan berkorelasi dengan pengerjaan dingin dan menjadi indikator praktis secara online atas kondisi temper; kekerasan meningkat dengan nomor H dan memberikan ketahanan lelah lebih baik sampai tingkat tertentu sebelum kehilangan keuletan mempercepat inisiasi retak lelah.

Umur lelah tergantung pada hasil akhir permukaan, ketebalan, dan tegangan rata-rata yang diaplikasikan; plat anil yang dipoles akan menunjukkan performa lebih baik dibandingkan plat hasil cold-rolled pada kekuatan nominal tertentu karena pengurangan titik inisiasi retak. Efek ketebalan signifikan: gauge lebih tipis umumnya lebih kuat pada paduan hasil gulungan karena pengerjaan dingin lebih besar selama proses rolling dan populasi cacat lebih kecil. Desain komponen sensitif terhadap lelah harus menargetkan kondisi temper dan perlakuan permukaan yang meminimalkan takikan, menghindari burr machining, dan mengontrol tegangan sisa.

Sifat	O/Anil	Temper Utama (H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	100–140 MPa	150–200 MPa	Rentang tipikal; tergantung ketebalan dan level pengerjaan dingin
Kekuatan Luluh	35–70 MPa	110–150 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan pengerasan regangan
Regangan	25–40%	6–12%	Regangan menurun saat temper mengeras; O lebih disukai untuk pembentukan
Kekerasan (HB)	30–45	55–80	Rentang Brinell kira-kira; berkorelasi dengan temper dan pengerjaan dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70–2.72 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mn tempa
Rentang Peleburan	~640–650 °C	Solidus/liquidus mendekati aluminium murni; titik pencair lokal bervariasi tergantung pengotor
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni akibat paduan; tetap tinggi dibanding baja
Konduktivitas Listrik	~20–35% IACS	Konduktivitas menurun dibanding aluminium murni; bervariasi dengan temper
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K (0.90 J/g·K)	Nilai tipikal digunakan untuk desain termal dan perhitungan kapasitas panas
Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Ekspansi linier cukup tinggi khas paduan aluminium

3303 menggabungkan kepadatan relatif rendah dengan konduktivitas termal yang baik, sehingga menyediakan kekakuan spesifik dan kemampuan manajemen panas yang menguntungkan untuk aplikasi heat-sink non-kritis. Konduktivitas listrik berkurang akibat paduan tetapi masih memadai untuk beberapa peran busbar atau plat konduktif dimana performa mekanik lebih penting daripada konduktivitas mutlak. Karakteristik peleburan dan ekspansi termal harus diperhitungkan dalam proses brazing, pengelasan, dan perakitan multi-material untuk mengendalikan distorsi dan integritas sambungan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,2–6,0 mm	Kekuatan meningkat dengan cold-rolling	O, H111, H14, H16	Diproduksi secara luas; digunakan untuk panel, enclosure, dan bagian terbentuk
Plat (Plate)	>6,0 mm (hingga 25 mm)	Pengerjaan dingin seragam lebih rendah dibandingkan plat tipis	O, H111	Produk lebih tebal mungkin menunjukkan respons pengerasan kerja yang sedikit berkurang
Ekstrusi (Extrusion)	Profil kompleks hingga 200 mm	Kekuatan tergantung pada rasio ekstrusi dan pengerjaan dingin selanjutnya	O, H14	Kurang umum dibandingkan ekstrusi 6xxx tetapi digunakan untuk profil ringan
Tabung (Tube)	Ø kecil hingga besar (tanpa sambungan/berlas)	Pengerasan kerja hasil pengelasan atau penarikan	O, H14	Digunakan untuk HVAC dan furnitur; opsi tanpa sambungan memiliki sifat kelelahan lebih baik
Batang/Bilah (Bar/Rod)	Ø 3–50 mm	Kekuatan meningkat dengan penarikan dingin	H14, H18	Digunakan untuk pengikat, komponen terbentuk, dan paku keling

Plat tipis hasil cold-rolled berbeda dengan ekstrusi dan plat tebal baik dari segi mikrostruktur maupun pengerasan kerja yang dapat dicapai; produksi plat secara inheren memberikan regangan rolling signifikan yang berguna untuk tempering akhir ke nomor temper H. Ekstrusi memungkinkan tetapi kurang umum dibandingkan paduan heat-treatable seri 6xxx karena paduan yang mengandung Mn tidak mengalami penguatan akibat penuaan; desainer yang memilih ekstrusi 3303 mempertimbangkan pengorbanan kekuatan maksimum demi keuletan dan kualitas permukaan. Bentuk tabung dan batang biasanya diproses dengan pengerjaan dingin tambahan (penarikan, pelurusan) yang meningkatkan kekuatan sambil mengurangi keuletan, sehingga pemilihan temper harus mengikuti langkah pembentukan dan penyambungan yang diharapkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3303	USA	Penunjukan industri untuk paduan tempa keluarga 3xxx
EN AW	3303	Eropa	Penunjukan umum Eropa (EN AW-3303) digunakan dalam pengadaan; toleransi komposisi dapat bervariasi
JIS	A3303 (perkiraan)	Jepang	Standar Jepang mungkin menggunakan konvensi penomoran berbeda tetapi kimia paduan sebanding
GB/T	3303 (perkiraan)	China	Standar nasional Cina merujuk pada paduan Al-Mn serupa; batas tepat mungkin berbeda

Kesesuaian antar standar bersifat perkiraan karena spesifikasi regional menetapkan batas berbeda untuk kandungan pengotor dan terkadang persyaratan uji yang berbeda untuk sifat mekanik serta nomenklatur temper. Pembeli harus memverifikasi batas kimia dan mekanik secara tepat pada sertifikat pemasok dan merujuk pada spesifikasi pengadaan utama untuk komponen kritis, terutama jika ketahanan korosi atau kemampuan pembentukan sangat penting.

Ketahanan Korosi

3303 memberikan ketahanan korosi atmosferik yang baik di sebagian besar lingkungan darat karena lapisan aluminium oksida pelindung dan tidak mengandung tembaga tinggi yang bisa memperparah pitting. Dalam atmosfer laut yang ringan agresif, performanya dapat diterima untuk komponen di atas dek dan elemen arsitektural, namun perendaman lama dalam air laut kaya klorida akan mempercepat korosi lokal dibandingkan paduan khusus laut seperti seri 5xxx Al-Mg. Perlakuan permukaan dan pelapisan (anodizing, cat) secara signifikan memperpanjang umur, dan anodizing pada 3303 menawarkan estetika lebih baik serta perlindungan penghalang tambahan.

Kerentanan terhadap retak korosi tegangan rendah dibandingkan beberapa paduan heat-treatable berdaya tinggi karena 3303 tidak mengandung endapan penguat akibat penuaan yang memicu SCC; namun, tegangan tarik sisa dari pembentukan atau pengelasan tetap harus diminimalkan. Interaksi galvanik cukup signifikan: 3303 bersifat anodic relatif terhadap baja tahan karat dan tembaga sehingga akan korosi prioritas bila tersambung listrik dalam elektrolit konduktif; strategi isolasi dan penggunaan pengikat kompatibel direkomendasikan dalam rakitan logam campuran. Dibandingkan seri 5xxx dan 6xxx, 3303 menukar ketahanan pitting sedikit lebih rendah dengan kemampuan bentuk dan pemrosesan lebih mudah, cocok untuk kebutuhan pembentukan dalam dan kelas lebih diprioritaskan dibandingkan performa korosi maksimal.

Properti Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

3303 mudah dilas dengan metode fusian umum (MIG/GMAW, TIG/GTAW, dan pengelasan tahanan) serta menunjukkan kerentanan rendah terhadap retak panas jika praktik baik diterapkan. Logam pengisi yang direkomendasikan serupa dengan yang digunakan untuk paduan Al-Mn lain (misal komposisi pengisi Al-Mn) dan pengisi aluminium-silikon dapat dipakai jika dibutuhkan fluiditas; pemilihan harus mempertimbangkan kompatibilitas korosi. Pelunakan di zona pengaruh panas (HAZ) relatif kecil dibandingkan paduan heat-treatable karena paduan ini tidak bergantung pada pengerasan endapan, tetapi pemanasan berlebihan dan pertumbuhan butir yang berlebihan dapat mengurangi ketahanan lelah dan mengubah perilaku pembentukan di sekitar las.

Kemudahan Mesin (Machinability)

Sebagai paduan yang relatif lunak dan ulet, 3303 memiliki kemudahan mesin sedang dan cenderung menghasilkan serbuk panjang dan kontinu jika kondisi potong tidak tepat. Peralatan karbida dengan sudut potong positif dan pemecah serbuk dianjurkan untuk proses bubut dan frais guna mengendalikan pembentukan serbuk dan mengurangi tepi menempel; kecepatan potong lebih rendah dan pendinginan memadai mencegah galling. Indeks machinability tipikal lebih rendah daripada paduan aluminium free-machining tetapi sebanding dengan grade Al-Mn tempa umum; toleransi keausan alat dan defleksi harus diperhitungkan untuk bagian dinding tipis.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada kondisi teranil (O), memungkinkan drawing dalam, stretch forming, dan pembengkokan kompleks dengan radius kecil. Radius bengkok minimum bergantung pada temper dan ketebalan; plat teranil biasanya memenuhi rasio R/t jauh di bawah kebutuhan untuk temper setengah keras atau keras penuh. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan namun mengurangi keuletan dan meningkatkan springback; perencana sebaiknya melakukan pembentukan sebelum proses pemanasan akhir (bake-out) atau pereda tegangan dan memilih temper H hanya bila pembentukan lanjutan terbatas atau tidak diperlukan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan non-heat-treatable, 3303 tidak merespon perlakuan larutan dan penuaan untuk menambah kekuatan melalui pengerasan endapan. Pemrosesan termal lebih fokus pada annealing dan stabilisasi: siklus anneal penuh biasanya menggunakan suhu sekitar 370–415 °C diikuti pendinginan lambat atau cepat tergantung ukuran butir dan profil tegangan sisa yang diinginkan. Setelah anneal, temper O memulihkan keuletan dan kemampuan bentuk maksimum; pengerjaan dingin berikutnya menggeser material ke temper H yang kekuatannya meningkat karena akumulasi dislokasi.

Siklus stabilisasi atau pemanasan suhu rendah dapat digunakan untuk meredakan tegangan sisa akibat pengerjaan tanpa pelunakan berarti ketika diperlukan penyesuaian kecil dimensi atau relaksasi sifat mekanik. Fluktuasi termal selama fabrikasi seperti pengelasan secara lokal mengubah temper di HAZ; karena 3303 mendapatkan kekuatan terutama dari pengerjaan dingin, daerah las pada material sebelumnya yang telah dikerjakan dingin biasanya lebih lunak kecuali diproses mekanik pasca-las atau pengerjaan dingin lokal diterapkan.

Performa Suhu Tinggi

3303 menunjukkan penurunan kekuatan progresif dengan kenaikan suhu; penurunan signifikan kekuatan luluh dan tarik biasanya terjadi di atas 150 °C dan menjadi nyata melewati 200 °C. Paduan ini tidak dirancang untuk layanan struktural suhu tinggi dan akan mengalami pelunakan serta creep di bawah beban berkelanjutan pada suhu tinggi. Ketahanan oksidasi mirip dengan paduan aluminium lain: lapisan oksida stabil terbentuk cepat, tetapi perlindungan ini tidak mencegah degradasi mekanik pada suhu tinggi.

Untuk komponen yang dilas atau terekspos panas, pembesaran butir di HAZ dan hilangnya kekuatan pengerasan kerja adalah perhatian utama yang dapat mempengaruhi umur lelah dan stabilitas dimensi. Desain untuk paparan suhu tinggi yang berselang harus menggunakan faktor keamanan dan mempertimbangkan paduan alternatif (misal Al-Si tertentu atau paduan suhu tinggi) saat kekuatan berkelanjutan di atas 150 °C diperlukan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 3303 Digunakan
Otomotif	Trim interior dan panel non-struktural	Kemampuan bentuk dan hasil permukaan baik untuk bagian stamping
Kelautan	Housing HVAC dan fitting arsitektural	Ketahanan korosi memadai dan kemampuan pengerjaan sangat baik
Aerospace	Fitting non-kritis, saluran udara	Rasio kekuatan-terhadap-berat menguntungkan untuk struktur sekunder
Elektronik	Panel penyebar panas dan housing	Konduktivitas termal baik dan kemudahan fabrikasi
Pengemasan/Konsumen	Kaleng, trim dekoratif	Keunggulan kemampuan bentuk dan finishing permukaan

3303 mengisi ceruk pragmatis untuk bagian yang memerlukan pembentukan kompleks, kemudahan las, dan ketahanan korosi yang wajar tanpa biaya atau batasan proses paduan heat-treatable. Keseimbangan sifatnya membuatnya sangat efisien untuk komponen terbentuk volume tinggi dan elemen arsitektural di mana ekonomi dan kemudahan produksi menjadi faktor utama.

Wawasan Pemilihan

Saat memilih 3303, utamakan desain yang membutuhkan deep drawing atau pembentukan yang ekstensif dan di mana kebutuhan kekuatan akhir bersifat sedang, bukan maksimal. Paduan ini menarik ketika kemampuan las dan fleksibilitas setelah pembentukan penting serta ketika kesederhanaan pengadaan dan pengendalian biaya menjadi pertimbangan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 3303 memberikan kekuatan yang lebih tinggi dengan penurunan konduktivitas listrik yang moderat dan masih mempertahankan kemampuan bentuk yang baik. Dibandingkan dengan paduan work-hardened umum seperti 3003 dan 5052, 3303 biasanya berada di tengah: menawarkan kekuatan yang sedikit lebih tinggi daripada grade yang sangat murni sambil mempertahankan kemampuan bentuk yang lebih baik dibanding banyak paduan Mg seri 5xxx; ketahanan korosi baik tetapi tidak setinggi paduan Al-Mg kelas laut terbaik. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 3303 memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah tetapi lebih disukai untuk pembentukan kompleks, kemampuan las yang unggul tanpa batasan perlakuan penuaan pasca-las, dan biaya pengolahan yang lebih rendah.

Ringkasan Akhir

3303 tetap menjadi paduan yang relevan dan praktis untuk rekayasa modern di mana kombinasi kemampuan bentuk, kemampuan las, dan kekuatan sedang dibutuhkan; kimia berbasis Mn dan respons pengerasan kerja menyediakan platform yang andal untuk plat logam, tabung, dan komponen stamp di berbagai industri. Proses pengolahan yang sederhana dan sifat yang seimbang menjadikannya pilihan yang masuk akal bagi perancang yang memprioritaskan kemudahan manufaktur dan kinerja yang hemat biaya.