Aluminium 3310: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3310 adalah anggota dari keluarga aluminium seri 3xxx dan diklasifikasikan sebagai paduan pengerjaan dengan kandungan mangan yang dirancang untuk aplikasi plat struktural dan ekstrusi. Penunjukan seri 3xxx menunjukkan bahwa mangan adalah unsur paduan utama, yang memberikan penguatan sedang tanpa perlakuan panas. Mekanisme penguatan utama untuk 3310 adalah solid-solution dan pengerasan regangan akibat pengerjaan dingin; paduan ini bukan paduan pengerasan presipitasi (heat-treatable). Paduan ini menyeimbangkan kekuatan statis sedang dengan kemampuan pembentukan dan ketahanan korosi yang baik, sehingga cocok untuk penggunaan struktural dan arsitektural yang intensif dalam pembentukan.

Unsur paduan utama pada 3310 adalah mangan sebagai unsur mikro-paduan utama, dengan level terkontrol dari besi serta tambahan jejak silikon, tembaga, seng, kromium, dan titanium untuk menyesuaikan proses dan perilaku mekanik. Ciri utama meliputi kekuatan tarik dan luluh tingkat menengah pada temper pengerasan regangan, ketahanan luar biasa terhadap korosi atmosfer umum, dan kemampuan las yang baik dengan proses pengelasan fusi dan resistansi yang umum. Kemampuan pembentukan kuat pada temper yang dianil dan lunak, sementara pelunakan zona las perlu diperhatikan saat menggunakan temper H yang lebih kuat. Industri utama meliputi bangunan dan konstruksi, transportasi umum, panel arsitektural, komponen HVAC, dan barang konsumen.

Para engineer memilih 3310 dibandingkan grade aluminium lain ketika dibutuhkan kombinasi kemampuan pembentukan, kekuatan mekanik yang memadai, kemampuan las yang andal, dan biaya relatif rendah. Performa paduan ini menempatkannya di atas grade alumunium murni secara komersial dalam hal kekuatan sambil mempertahankan perilaku pembentukan dan ketahanan korosi yang lebih baik dibanding paduan heat-treatable yang lebih kuat pada banyak aplikasi komponen yang dibentuk dan disambung. Paduan ini sangat berguna ketika geometri bagian membutuhkan stamping atau bending yang signifikan dan kondisi layanan pasca-las lebih menguntungkan untuk material yang tidak pengerasan presipitasi.

Varian Temper

Temper	Level Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kelasi	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi fully annealed untuk duktibilitas maksimum
H12	Rendah-Menengah	Tinggi	Sangat Baik	Istimewa	Pengerjaan dingin ringan; baik untuk deep drawing
H14	Menengah	Moderat	Baik	Baik	Quarter-hard; umum untuk panel yang dibentuk
H16	Menengah-Tinggi	Moderat	Cukup	Baik	Half-hard; digunakan saat dibutuhkan kekuatan lebih tinggi
H18	Tinggi	Lebih Rendah	Cukup-Sedang	Baik	Full hard; pembentukan terbatas, tahan regangan lebih tinggi
H112	Beragam	Beragam	Baik	Baik	Properti terkontrol saat fabrikasi untuk ekstrusi
H321	Menengah	Moderat	Baik	Baik	Distabilisasi setelah strain relief dan penuaian alami kecil

Temper memiliki pengaruh utama pada sifat tarik, elongasi, dan jendela pembentukan untuk komponen 3310. Material annealed (O) menawarkan kemampuan stretch dan draw terbesar, sementara temper H secara bertahap meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan elongasi dan kemampuan membengkok.

Memilih temper merupakan tradeoff engineering antara kebutuhan pembentukan dan kekuatan akhir komponen; bagian yang memerlukan drawing berat sebaiknya diproses dalam temper O atau temper H ringan kemudian distabilkan jika diperlukan. Untuk rakitan yang dilas dengan distorsi pasca-las kritis, temper yang lebih lunak meminimalkan masalah zona terpengaruh panas (HAZ) tetapi mungkin membutuhkan kompensasi desain untuk kekuatan luluh yang lebih rendah.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.40	Terkontrol untuk meminimalkan intermetallic getas dan mempertahankan duktibilitas
Fe	0.30–0.80	Tingkat impuritas tipikal; memengaruhi kekuatan dan struktur butir
Mn	0.8–1.5	Unsur paduan utama untuk penguatan solid solution
Mg	0.05–0.30	Disimpan rendah untuk menghindari pengerasan presipitasi tidak disengaja
Cu	0.05–0.25	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.05–0.25	Dijaga rendah untuk menghindari hot-cracking dan mempertahankan formabilitas
Cr	0.02–0.10	Tambahan jejak membantu kontrol butir dan perilaku rekristalisasi
Ti	0.01–0.10	Mikro-paduan untuk pemurnian butir saat pengecoran dan ekstrusi
Lainnya (V, Zr, sisanya)	0.00–0.15	Unsur minor untuk kontrol proses dan penyesuaian properti

Kandungan mangan adalah fitur komposisional utama yang membedakan 3310 dari aluminium murni dengan memungkinkan penguatan solid-solution tanpa perlakuan panas. Besi dan silikon dikontrol untuk membatasi partikel intermetallic getas yang akan mengurangi formabilitas dan ketahanan lelah. Unsur jejak seperti kromium dan titanium disertakan untuk memperbaiki struktur butir dan menstabilkan properti selama siklus termal dan fabrikasi.

Kontrol komposisi yang cermat memungkinkan 3310 mencapai kombinasi yang menguntungkan antara performa mekanik dan ketahanan korosi sekaligus tetap sangat formabel dan dapat dilas. Pilihan paduan mencerminkan fokus desain pada kemudahan manufaktur (pembentukan dan pengelasan) daripada memaksimalkan kekuatan puncak.

Sifat Mekanik

3310 menunjukkan perilaku tarik dan luluh khas paduan aluminium non-heat-treatable dengan kekuatan sedang. Dalam kondisi annealed, paduan memiliki kekuatan luluh relatif rendah tetapi elongasi tinggi, memberikan kapasitas stretch dan deep-drawing yang sangat baik. Dengan pengerasan regangan progresif melalui temper H, kekuatan tarik dan luluh meningkat signifikan sementara elongasi dan kemampuan membengkok menurun. Kekerasan berkorelasi dengan temper dan pengerjaan dingin, meningkat dari nilai Brinell rendah pada kondisi O hingga nilai sedang pada kondisi H18/pengerjaan tinggi.

Perilaku lelah untuk 3310 dipengaruhi oleh kondisi permukaan, tegangan residual dari pembentukan, dan kandungan inklusi; konsentrator tegangan dan permukaan kasar mengurangi umur lelah. Ketebalan berpengaruh pada kekuatan dan pembentukan; ketebalan yang lebih tipis memungkinkan bengkok yang lebih tajam dan formabilitas lebih baik, sementara bagian lebih tebal mempertahankan kekakuan struktural lebih besar tetapi membutuhkan gaya pembentukan lebih besar dan dapat menjebak inklusi hasil pengecoran. Zona terpengaruh panas las (HAZ) akan menunjukkan pelunakan lokal yang proporsional dengan temper awal dan input panas pengelasan, yang harus diperhitungkan dalam desain sambungan.

Perancang umumnya menggunakan tegangan yang diizinkan konservatif berdasarkan kondisi temper dan mempertimbangkan faktor notch lelah untuk tepi stamping dan ujung las. Ketika menggunakan 3310 dalam bagian siklik atau beban tinggi, kontrol permukaan, operasi bebas tegangan (stress relief), dan penghindaran radius tajam penting untuk menjaga umur lelah yang dapat diterima.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	95–140 MPa	180–240 MPa	Kekuatan tarik meningkat dengan pengerjaan dingin; rentang tergantung ketebalan dan proses
Kekuatan Luluh	35–70 MPa	120–180 MPa	Kekuatan luluh sangat berkorelasi dengan temper; temper H lebih disukai untuk aplikasi struktural
Elongasi	30–40%	6–18%	Elongasi turun signifikan saat temper meningkat
Kekerasan	25–45 HB	55–85 HB	Kekerasan Brinell naik dengan pengerasan regangan; bervariasi sesuai mikrostruktur

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium pengerjaan; berguna untuk desain ringan
Rentang Titik Leleh	~555–650 °C	Interval solidus-liquidus tergantung unsur paduan dan inklusi
Konduktivitas Termal	~140 W/m·K	Konduktivitas termal tinggi dibanding baja; bervariasi dengan paduan dan temper
Konduktivitas Listrik	~35–45 % IACS	Lebih rendah daripada aluminium murni; mangan mengurangi konduktivitas dibanding seri 1100
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Mendekati aluminium murni; berguna untuk perhitungan manajemen termal
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien khas untuk paduan aluminium; penting dalam desain siklus termal

3310 mempertahankan sifat fisik menarik dari aluminium: densitas rendah, konduktivitas termal tinggi, dan kalor jenis yang menguntungkan, memungkinkan aplikasi manajemen termal ringan. Kehadiran mangan dan solut lain menurunkan konduktivitas listrik dibandingkan dengan grade murni secara komersial, yang harus dipertimbangkan dalam aplikasi konduktor.

Ekspansi termal dan konduktivitas adalah input desain penting saat menyambung material berbeda atau saat bagian akan menghadapi perubahan suhu; mismatch ekspansi dengan baja atau komposit dapat mempengaruhi desain sambungan dan strategi pengikatan. Interval titik leleh mencerminkan pelebaran diagram fasa khas paduan dan memiliki implikasi pada jendela proses pengelasan dan brazing.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Tergantung ketebalan; lebih mudah dibentuk pada ketebalan tipis	O, H12, H14, H16	Banyak digunakan untuk panel, enclosure, dan saluran udara
Plat	6–25 mm	Stiffness lebih tinggi; formabilitas lebih rendah	O (terbatas), H18	Sering digunakan untuk komponen struktural yang memerlukan ketebalan lebih besar
Ekstrusi	Ketebalan dinding 1–20 mm; penampang bervariasi	Kekuatan dikendalikan oleh temper dan ukuran penampang	H112, H321	Profil kompleks untuk rangka dan elemen struktural
Tabung	Diameter 6–200 mm	Kekuatan dipengaruhi oleh ketebalan dinding dan pengerjaan dingin	H14, H16	Umum untuk HVAC, pengaliran fluida, dan tabung struktural
Batang/As	Diameter 6–50 mm	Perilaku kompresi dan tekuk yang baik	H14, H16	Digunakan jika diperlukan penampang padat untuk proses machining dan forging

Lembaran dan ketebalan tipis menawarkan formabilitas terbaik untuk operasi deep-draw dan stretch-forming serta umumnya diproduksi pada jalur pengecoran kontinu dan rolling. Plat dan ekstrusi tebal memerlukan praktik homogenisasi serta rolling/ekstrusi yang berbeda dan akan menunjukkan mikrostruktur yang lebih kasar yang memengaruhi ketangguhan dan kelelahan.

Perbedaan proses memengaruhi aplikasi: ekstrusi memungkinkan penampang kompleks dan stiffener terintegrasi, sementara produk lembaran ekonomis untuk panel permukaan besar. Pemilihan bentuk produk harus disesuaikan dengan teknik pembentukan, geometri akhir, dan kinerja mekanik yang dibutuhkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3310	USA	Penunjukan paduan utama dalam spesifikasi Amerika; grade inventaris umum
EN AW	3310	Eropa	Eropa sering menggunakan notasi EN AW ××××; toleransi kimia dan temper bisa berbeda
JIS	A3310	Jepang	Standar Jepang mungkin memiliki batas impuritas dan kode temper yang sedikit berbeda
GB/T	3310	China	Grade China sering mencerminkan komposisi AA dengan toleransi produksi lokal

Tidak ada satu setara global satu‑persatu untuk 3310 yang cocok persis dari segi komposisi, nomenklatur temper, dan riwayat pemrosesan di seluruh standar. Variasi antar standar AA, EN, JIS, dan GB/T paling sering ditemukan pada batas maksimal impuritas (terutama besi dan silikon) serta konvensi penamaan temper. Saat substitusi antar wilayah, engineer harus membandingkan properti mekanik yang dijamin dan toleransi komposisi kimia serta memvalidasi kemampuan bentuk/las untuk proses yang dimaksud.

Untuk pengadaan dan spesifikasi, minta sertifikat kimia dan mill test report yang menunjukkan komposisi tepat, properti mekanik pada temper yang ditentukan, serta riwayat pemrosesan (annealed, pengerjaan dingin, ekstrusi vs rolling) untuk memastikan kesetaraan fungsional. Jika standar berbeda dalam pengkodean temper, tentukan target properti mekanik daripada hanya mengandalkan nama temper.

Ketahanan Korosi

3310 menawarkan ketahanan baik terhadap korosi atmosfer umum dan biasanya berkinerja baik di lingkungan urban dan industri karena pembentukan lapisan oksida aluminium yang stabil. Di lingkungan laut, 3310 tahan korosi seragam namun memerlukan desain pelindung dan pelapisan saat terkena percikan atau genangan air laut; desain baut dan sambungan harus meminimalkan korosi celah. Paduan ini menunjukkan kerentanan sedang terhadap pitting di lingkungan kaya klorida dibandingkan dengan paduan kelas laut yang sangat paduan, sehingga pelapisan pengorbanan atau anodizing sering digunakan sebagai mitigasi.

Risiko stress corrosion cracking (SCC) untuk 3310 rendah dibandingkan paduan kekuatan tinggi yang dapat diperlakukan panas; SCC bukan kekhawatiran utama dalam kondisi layanan normal karena paduan ini tidak mencapai kekuatan luluh tinggi yang membuat paduan Al-Zn-Mg rentan SCC. Interaksi galvanik harus diperhatikan saat menggabungkan 3310 dengan logam mulia lebih tinggi seperti baja tahan karat atau tembaga; proteksi anodik dan lapisan isolasi mencegah korosi aluminium yang dipercepat. Dibandingkan keluarga 2xxx dan 7xxx, 3310 lebih tahan korosi tapi menawarkan kekuatan puncak lebih rendah, dan dibandingkan seri 1xxx dan 5xxx menukar sebagian konduktivitas dan kemampuan bentuk untuk kekuatan dasar lebih tinggi.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

3310 mudah dilas dengan proses TIG, MIG (GMAW), dan resistance dengan kejadian retak panas rendah jika praktik yang direkomendasikan digunakan. Paduan filler yang direkomendasikan umumnya ER4043 (Al-Si) atau ER5356 (Al-Mg) tergantung layanan dan kekuatan pasca las yang dibutuhkan; ER4043 memberikan aliran lebih baik dan mengurangi kerentanan retak padat. Pelunakan zona pengaruh panas (HAZ) merupakan pertimbangan desain untuk temper H, dan relief tegangan pra- dan pasca-las atau kompensasi desain mungkin perlu untuk bagian struktural. Parameter pengelasan harus meminimalkan input panas dan suhu antar-passage untuk membatasi pertumbuhan butir dan kehilangan properti.

Kemampuan Mesin

3310 memiliki karakteristik pemesinan khas paduan aluminium yang tidak dapat diperlakukan panas: kemudahan mesin baik dengan kecepatan potong tinggi dan keausan alat sedang saat menggunakan tooling karbida. Indeks kemudahan mesin lebih rendah dibandingkan paduan bebas potong tapi lebih menguntungkan dibandingkan baja mangan tinggi; geometri alat yang mendukung rake positif dan pembuangan serpihan efisien mengurangi built-up edge. Aplikasi pendingin dan pemutus serpihan disarankan untuk meningkatkan hasil permukaan dan kontrol dimensi pada bagian kompleks. Untuk pemesinan dengan toleransi ketat, temper annealed atau H ringan memberikan integritas permukaan lebih baik dan gaya potong lebih rendah.

Formabilitas

Formabilitas 3310 sangat baik pada temper O dan H ringan, memungkinkan deep drawing, stretching, dan stamping kompleks dengan radius tekuk dalam yang relatif kecil. Radius tekuk dalam minimum tipikal bergantung pada ketebalan dan temper; untuk lembaran dengan temper O radius tekuk sekitar 0.5–1.0× tebal umumnya dapat dicapai tanpa retak. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi regangan dan meningkatkan springback, yang harus diperhitungkan dalam desain alat dan kontrol proses. Jika pembentukan berat dibutuhkan setelah pengelasan atau paparan panas, pilih temper yang lebih lunak dan pertimbangkan anneal pelunakan tegangan antara tahap.

Perilaku Perlakuan Panas

3310 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas di mana penguatan mekanik dicapai melalui pengerjaan dingin dan mikro-paduan daripada perlakuan larutan dan penuaan presipitasi. Tidak ada rangkaian pengerasan presipitasi tipe T yang bermanfaat seperti paduan 6xxx atau 7xxx; upaya perlakuan larutan dan penuaan buatan menghasilkan perbaikan terbatas. Annealing (O) digunakan untuk rekristalisasi penuh mikrostruktur dan mengembalikan daktisitas setelah pembentukan dan pengerjaan dingin. Anneal parsial dan perlakuan stabilisasi (misalnya H321) digunakan untuk mengendalikan pergeseran temper dan meningkatkan stabilitas dimensi pada bagian fabrikasi.

Pengerasan kerja adalah jalur penguatan utama: kekuatan luluh dan tarik meningkat dengan regangan plastik, dan eksponen pengerasan regangan moderat sehingga memberikan perilaku springback yang dapat diprediksi untuk simulasi pembentukan. Siklus annealing standar untuk 3310 biasanya menggunakan suhu 300–380 °C dalam durasi singkat diikuti pendinginan terkendali untuk menghindari pertumbuhan butir kasar, bergantung bentuk produk dan ketebalan. Jika kekuatan layanan tinggi diperlukan tanpa mengorbankan kemampuan bentuk, perancang sering menetapkan pengerjaan dingin lokal atau memasukkan penguatan struktural daripada mengandalkan perlakuan panas.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan mekanik 3310 menurun secara bertahap dengan kenaikan suhu dan tidak direkomendasikan untuk layanan terus-menerus di atas kira-kira 150–175 °C. Pada suhu tinggi paduan mengalami pemulihan mikrostruktur dan pengurangan kepadatan dislokasi yang menyebabkan penurunan signifikan kekuatan luluh dan tarik. Oksidasi aluminium dibatasi oleh lapisan oksida pelindung, namun pengelupasan lapisan dan creep yang dipercepat dapat terjadi pada suhu lebih tinggi, terutama di bawah beban termal siklik.

Zona pengaruh panas las (HAZ) sangat rentan terhadap penurunan kekuatan saat terpapar suhu tinggi karena pertumbuhan zona rekristalisasi dan difusi solut potensial. Untuk paparan suhu tinggi secara intermiten, margin desain harus diperbesar dan teknik stabilisasi termal dipertimbangkan. Untuk layanan aluminium suhu tinggi sejati, paduan yang diformulasikan khusus untuk kekuatan suhu tinggi (misalnya paduan piston Al-Si atau paduan cetak tinggi Si) lebih diutamakan daripada 3310.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Menggunakan 3310
Otomotif	Panel bodi interior dan eksterior	Formabilitas baik dengan kekuatan menengah untuk tahan penyok
Marine	Saluran HVAC dan struktur sekunder	Ketahanan korosi dengan kerentanan rendah terhadap SCC
Aerospace	Pemasangan non-primer dan fairing	Ringan dan mudah dibentuk untuk komponen non-kritis
Elektronik	Rangka dan penyebar panas	Konduktivitas termal tinggi dan kemudahan pembentukan
Konstruksi	Pelapisan, talang, dan flashing	Permukaan yang tahan lama dan ketahanan korosi

3310 sering digunakan pada komponen yang membutuhkan keseimbangan antara kemampuan bentuk, ketahanan korosi, dan kemampuan struktural sedang daripada kekuatan maksimal. Penggunaannya lebih disukai ketika proses yang ekonomis, penyambungan, dan finishing (anodizing atau pengecatan) menjadi faktor utama serta ketika kemampuan manufaktur paduan ini menghasilkan biaya total komponen yang lebih rendah.

Wawasan Pemilihan

Pilih 3310 ketika desain membutuhkan paduan dengan kekuatan menengah, formabilitas sangat baik, dan kemampuan las yang dapat diandalkan, terutama untuk komponen struktural yang dicetak, ditarik, atau diekstrusi. Ini merupakan pilihan praktis ketika ketahanan korosi dan performa termal diperlukan tanpa kompleksitas proses dan potensi masalah SCC yang sering dikaitkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan tinggi.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 3310 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi dan ketahanan penyok yang lebih baik, sementara tetap mempertahankan sebagian besar kemampuan bentuk yang diperlukan untuk bentuk kompleks. Jika dibandingkan dengan paduan yang dikeraskan secara kerja seperti 3003 atau 5052, 3310 umumnya menawarkan kekuatan dasar yang lebih tinggi dengan ketahanan korosi yang sebanding, sehingga lebih disukai saat dibutuhkan kekuatan sedikit lebih tinggi tanpa beralih ke grade pengerasan presipitasi.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 3310 tidak mencapai kekuatan puncak yang sama tetapi mungkin lebih disukai ketika formabilitas unggul, proses yang lebih sederhana (tanpa perlakuan solusi/pematangan), dan risiko embrittlement HAZ atau SCC yang lebih rendah menjadi prioritas. Gunakan 3310 ketika kemampuan manufaktur, biaya, dan performa korosi lebih penting daripada kebutuhan kekuatan luluh tertinggi.

Ringkasan Penutup

3310 tetap menjadi paduan teknik yang relevan untuk aplikasi yang menuntut kombinasi serbaguna antara kemampuan bentuk, ketahanan korosi, kemampuan las, dan kekuatan menengah. Filosofi penguatan tanpa perlakuan larutan, perilaku fabrikasi yang dapat diprediksi, dan sifat fisik yang menguntungkan mendukung penggunaan luas pada sektor transportasi, bangunan, dan konsumen di mana komponen ringan dan mudah dibuat sangat dibutuhkan.