Aluminum 380: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 380 (umumnya disebut sebagai A380 dalam praktik die-casting) adalah paduan aluminium-silikon-tembaga cor yang termasuk dalam keluarga paduan cor aluminium-silikon yang sering dirujuk dalam kelompok cor "3xx". Paduan ini diformulasikan untuk die-casting tekanan volume tinggi dan penggunaan foundry, dengan penekanan komposisional pada silikon untuk fluiditas dan tembaga untuk peningkatan kekuatan saat-cetak serta stabilitas pada suhu tinggi.

Elemen paduan utama adalah silikon (untuk fluiditas dan penguatan eutektik), tembaga (untuk presipitasi dan kekuatan pada suhu tinggi), serta kadar terkendali besi, seng, mangan, dan jejak titanium untuk pemurnian butir. Mekanisme penguatan bersifat campuran: mikrostruktur saat-cetak inherent dan intermetalik yang mengandung tembaga menyediakan kekuatan dasar, dan perlakuan panas terbatas (pengerasan buatan gaya T5/T6) dapat mengembangkan kekuatan tambahan melalui pengerasan presipitasi.

Ciri utama 380 mencakup karakteristik pengisian die yang sangat baik, stabilitas dimensi yang baik, hasil permukaan menarik dan kemampuan mesin relatif baik dibandingkan banyak paduan cor, ketahanan korosi sedang, dan sifat mekanik yang layak untuk komponen die-cast. Kemampuan lasnya terbatas dibandingkan dengan aluminium tempa dan tidak dirancang untuk pembentukan ekstensif setelah pengecoran. Industri tipikal meliputi otomotif, pelindung elektronik konsumen, rumah listrik, rumah mekanik, dan fitting di mana produksi volume tinggi dengan bentuk hampir akhir dan presisi dimensi diprioritaskan.

Insinyur memilih 380 ketika diperlukan kombinasi kemampuan produksi die-cast yang cepat, kekuatan saat-cetak yang baik, dan biaya ekonomis dibandingkan paduan alternatif. Paduan ini dipilih dibandingkan paduan aluminium tempa berperforma tinggi ketika geometri kompleks dan pengurangan pengerjaan tambahan diprioritaskan, serta dipilih dibandingkan paduan die-cast rendah paduan ketika kekuatan saat-cetak dan stabilitas termal yang lebih tinggi diperlukan tanpa peningkatan besar dalam kompleksitas proses.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Ketelitian Las	Catatan
O	Rendah	Sedang (bergantung ketebalan)	Buruk	Buruk sampai Lumayan	Saat-cast, anneal pengurangan tegangan dapat diterapkan; duktilitas tertinggi dalam kondisi cast
T5	Sedang-Tinggi	Rendah sampai Sedang	Terbatas	Buruk sampai Lumayan	Pengerasan buatan setelah quench dari casting atau pendinginan cepat; umum untuk bagian die-cast
T6	Tinggi	Rendah	Terbatas	Buruk	Perlakuan solusi + pengerasan buatan dapat meningkatkan kekuatan tetapi memerlukan kontrol porositas yang ketat
T651 (kurang umum)	Tinggi	Rendah	Terbatas	Buruk	Pengurangan tegangan dan pengerasan buatan; digunakan jika stabilitas dimensi setelah mesin kritis
H14 (kerja keras; jarang)	Sedang	Rendah	Terbatas	Buruk	Biasanya tidak digunakan untuk coran; dirujuk untuk perbandingan

Temper yang dipilih untuk 380 biasanya ditentukan oleh proses pengecoran dan geometri bagian daripada jalur temper tradisional tempa. T5 adalah temper industri yang paling umum digunakan karena meningkatkan kekuatan melalui pengerasan buatan tanpa paparan panas intensif dan risiko distorsi seperti perlakuan solusi penuh.

Penerapan perlakuan solusi penuh dan pengerasan T6 memungkinkan peningkatan sifat mekanik namun memerlukan kontrol ketat terhadap porositas, kandungan hidrogen, dan distorsi; banyak bengkel die-cast lebih memilih kondisi T5 atau saat-cast untuk menyeimbangkan performa, biaya, dan stabilitas dimensi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	7.5 – 10.5	Elemen paduan utama; meningkatkan fluiditas, mengurangi penyusutan, membentuk jaringan silikon eutektik
Fe	0.6 – 1.3	Elemen pengotor yang membentuk intermetalik kaya besi yang mengurangi duktilitas jika tinggi
Mn	0.0 – 0.5	Mengontrol morfologi intermetalik; penambahan kecil meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengecoran
Mg	0.05 – 0.35	Kadar rendah; peran terbatas dalam pengerasan presipitasi untuk 380
Cu	2.5 – 4.5	Elemen penguat utama; mendorong fase presipitasi dan kekuatan lebih tinggi pada suhu tinggi
Zn	0.5 – 1.2	Kontribusi penguatan minor; mempengaruhi perilaku korosi jika tinggi
Cr	0.05 – 0.25	Membantu mengontrol butir dan intermetalik; membatasi retak dalam beberapa kondisi
Ti	0.01 – 0.25	Pemurni butir untuk meningkatkan pengisian die dan mikrostruktur lebih halus
Lainnya (Ni, Pb, Sn, B)	jejak – maksimum ditentukan	Umumnya dikontrol pada kadar rendah; timbal dan timah kadang dikontrol untuk kemudahan mesin; sisanya aluminium

Kinerja 380 sangat dikontrol oleh keseimbangan Si–Cu dan elemen jejak yang memengaruhi kimia dan morfologi intermetalik. Silikon mempromosikan eutektik halus yang membantu kemampuan pengecoran dan kontrol dimensi, sementara tembaga menyediakan penguatan presipitasi atau intermetalik yang meningkatkan kekerasan dan sifat tarik. Kandungan besi dan mangan yang terkendali sangat penting untuk menghindari intermetalik kasar dan rapuh yang akan mengurangi duktilitas dan umur lelah.

Sifat Mekanik

380 menunjukkan perilaku tarik dan luluh saat-cast yang sangat tergantung ketebalan penampang karena mikrostruktur pembekuan, porositas, dan distribusi silikon eutektik serta intermetalik kaya Cu. Kekuatan saat-cor khas cukup untuk banyak komponen struktural, tapi regangan relatif rendah dan dipengaruhi oleh porositas serta cacat pengecoran. Performa lelah dibatasi oleh kualitas permukaan, cacat pengecoran, dan keberadaan intermetalik rapuh; shot-blasting, pengerjaan permukaan, dan desain untuk mengurangi konsentrasi tegangan adalah strategi mitigasi umum.

Dalam pengerasan buatan (T5) dan terutama pada perlakuan solusi terkendali plus pengerasan (T6), fase pembawa Cu dapat mengembangkan penguatan presipitasi yang meningkatkan baik kekuatan luluh maupun kekuatan tarik maksimum (UTS), dengan kompromi pada penurunan duktilitas. Kekerasan mengikuti tren yang sama dan sering digunakan sebagai metrik kontrol produksi cepat untuk respons temper. Ketebalan dan laju pendinginan memiliki pengaruh utama: penampang tipis mendingin lebih cepat, menghasilkan mikrostruktur lebih halus dan kekuatan saat-cast lebih tinggi tapi juga tegangan residual yang lebih tinggi.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (mis. T5/T6)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	180 – 260 MPa	240 – 360 MPa	Rentang luas tergantung ketebalan, porositas, dan perlakuan panas; T5 khas ~250–320 MPa
Kekuatan Luluh (offset 0.2%)	90 – 170 MPa	160 – 260 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan setelah pengerasan; desain harus menggunakan batas konservatif untuk pengecoran dinding tipis
Regangan (A5)	1 – 8%	1 – 5%	Regangan rendah dibandingkan paduan tempa dan sangat tergantung pada porositas dan ketebalan penampang
Kekerasan (HB)	60 – 90 HB	85 – 120 HB	Kekerasan Brinell digunakan untuk kontrol proses; korelasi kekerasan dengan UTS untuk temper khas

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.75 – 2.82 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dibanding aluminium murni karena kandungan Si dan Cu
Rentang Leleh	~500 – 640 °C	Rentang eutektik dan solidus/liquidus bergantung paduan; awal aliran cair diturunkan oleh Si
Konduktivitas Termal	110 – 140 W/(m·K)	Lebih rendah daripada Al murni; bergantung pada paduan dan mikrostruktur
Konduktivitas Listrik	~20 – 35 %IACS	Tembaga dan silikon menurunkan konduktivitas listrik dibanding aluminium murni
Kalor Jenis	~880 – 900 J/(kg·K)	Mirip dengan paduan cor Al-Si lainnya
Ekspansi Termal	21 – 24 µm/(m·K)	Ekspansi termal sedang, khas paduan Al-Si; desain harus memperhatikan ekspansi diferensial dengan material lain

Sifat fisik menegaskan penggunaan die-cast tipikal: densitasnya menguntungkan untuk komponen sensitif berat, konduktivitas termalnya memadai untuk banyak housing dan penggunaan penyebaran panas tetapi lebih rendah dari Al murni. Perilaku leleh dan pembekuan yang didominasi silikon adalah kunci pengisian die yang sangat baik dan penyusutan rendah, sementara konduktivitas listrik merupakan pertimbangan sekunder dan biasanya dikorbankan untuk mencapai sifat mekanik dan pengecoran yang lebih baik.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Typikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Die-casting (komponen)	Ketebalan dinding 1–10 mm	Kekuatan saat-cetak; bagian tipis lebih kuat karena pendinginan lebih cepat	O, T5, T6 (kurang umum)	Bentuk produk utama; hasil permukaan terbaik dan kontrol dimensi unggul
Permanent-mold casting	5–40 mm	Kecepatan pendinginan lebih rendah, struktur mikro lebih kasar	O, T5	Digunakan untuk bagian yang lebih besar di mana die casting tidak ekonomis
Sand casting / gravitasi	5–100+ mm	Struktur mikro kasar, kekuatan lebih rendah	O	Kurang umum untuk 380; digunakan jika geometri atau volume menentukan
Batang / Bahan Forging	Terbatas; khusus	Tidak tipikal	—	380 jarang digunakan sebagai produk tempa; batang mungkin dipakai untuk pekerjaan eksperimental
Ekstrusi / Lembaran / Plat	Tidak standar	Tidak berlaku	—	380 umumnya tidak diproduksi sebagai lembaran/plat atau stok ekstrusi standar; gunakan paduan tempa sebagai gantinya

Die-casting adalah proses dominan untuk 380 dan itu menentukan bentuk produk yang tersedia serta aturan desain yang digunakan oleh engineer. Ketebalan dinding, lokasi gate, laju pendinginan, dan desain cetakan adalah faktor utama untuk mengendalikan sifat material, dan paduan ini dioptimalkan sesuai kenyataan produksi die-casting tekanan tinggi. Ketika desainer membutuhkan bentuk lembaran, plat, atau ekstrusi, mereka biasanya beralih ke paduan tempa karena 380 tidak umum diproduksi dalam bentuk tersebut.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	380 / A380	AS / Internasional	Penamaan die-casting umum di Amerika Utara dan beberapa standar pengecoran
EN AW	AlSi9Cu3(Fe)	Eropa	Setara dekat dalam standar pengecoran Eropa; nomenklatur menekankan kandungan nominal Si dan Cu
JIS	ADC12	Jepang	Paduan die-casting Jepang yang banyak digunakan dan mirip dengan A380 dalam komposisi dan aplikasi
GB/T	AlSi9Cu3 / ZL104	Tiongkok	Standar pengecoran Tiongkok mencantumkan grade Al–Si–Cu serupa yang sering dijadikan substitusi A380

Kesetaraan bersifat perkiraan karena praktik pengecoran memungkinkan variasi kandungan Fe, Mn, dan tambahan jejak yang mempengaruhi castability dan respon mekanik. Spesifikasi berbeda dalam tingkat impuritas yang diperbolehkan, respon perlakuan panas, dan pengujian yang diperlukan, sehingga engineer harus memeriksa komposisi tepat dan tabel sifat mekanik sebelum menerima grade alternatif untuk aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

Paduan 380 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum sedang yang merupakan ciri khas paduan Al-Si, dengan perlindungan oleh film pasif oksida aluminium. Tembaga dalam paduan cenderung menurunkan ketahanan terhadap korosi lubang dan dapat mendorong korosi lokal di lingkungan kaya klorida, sehingga memerlukan pelapisan, alternatif anodizing, atau toleransi desain di lingkungan laut atau agresif. Pelapis pelindung, sealant, dan strategi perlindungan katodik umum diterapkan pada bagian kritis yang digunakan di wilayah pesisir atau berkelembapan tinggi.

Retak korosi tegangan (stress corrosion cracking) lebih jarang terjadi pada paduan cor Al-Si dibandingkan paduan aluminium-tembaga tempa berdaya tahan tinggi atau paduan seri 7xxx berdaya tahan tinggi, tetapi kerentanan bisa meningkat dengan kandungan tembaga tinggi, tegangan residual tarik, dan lingkungan kerja tertentu. Interaksi galvanik penting dalam desain rakitan: saat 380 dipasangkan dengan baja, baja tahan karat, atau paduan tembaga, desainer harus memperhatikan perbedaan seri galvanik dan sering mengisolasi aluminium atau menggunakan anoda korban, terutama jika pelapis tergores. Dibandingkan paduan Al-Mg kaya Mg (seperti 5052), 380 lebih rentan terhadap korosi lokal karena adanya tembaga paduan; namun memiliki kemampuan cor yang lebih baik dan sering dipilih untuk bentuk kompleks bila pelapis dapat diterapkan secara andal.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan 380 sulit karena porositas die-cast, gas terperangkap, dan keberadaan intermetalik kaya silisium dan tembaga yang menyebabkan retak panas dan integritas las yang buruk. Pengelasan fusi (MIG/TIG) dapat dilakukan pada bagian yang telah disiapkan dan dipotong dengan benar menggunakan kawat las Al-Si seperti ER4043 untuk meningkatkan fluida dan mengurangi kecenderungan retak panas; ER5356 dapat digunakan saat kekuatan lebih dibutuhkan tetapi risiko retak meningkat. Pemanasan awal, pembersihan flux dengan hati-hati, dan pemesinan kembali sampai logam sehat sering diperlukan; sambungan las umumnya tidak setara dengan kekuatan dan umur lelah bahan induk.

Kemampuan Mesin

380 dikenal memiliki kemampuan mesin yang baik dibandingkan banyak paduan cor karena partikel silikon menghasilkan serpihan pendek dan patah serta menstabilkan pemotongan. Alat potong karbida dengan sudut rake positif dan pendinginan yang baik direkomendasikan, dan kecepatan potong menengah hingga tinggi umum digunakan untuk operasi setengah selesai dan finishing. Umur alat meningkat dengan meminimalkan getaran, mengontrol kedalaman potong, dan menggunakan pelapis yang sesuai untuk mesin aluminium; varian mengandung timbal atau timah bisa memberikan performa mesin lebih baik namun kurang umum karena pembatasan lingkungan.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan 380 melalui bending dingin, deep drawing atau stamping sangat terbatas karena coran memiliki plastisitas rendah dan intermetalik rapuh. Desain bentuk hampir akhir (near-net shape) adalah strategi dominan: desain cetakan dan gating untuk menghasilkan geometri akhir dan meminimalkan pembentukan pasca cetak. Pemesinan lokal, pemotongan tepi, dan bending ringan pada bagian tipis mungkin dilakukan tetapi memerlukan pemilihan temper (gunakan O/T5) dan pengendalian pegas balik serta retak dengan hati-hati. Bila pembentukan signifikan diperlukan, engineer biasanya beralih ke paduan tempa yang diformulasi khusus untuk kemampuan bentuk.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan cor Al-Si yang mengandung tembaga, 380 menunjukkan respon perlakuan panas yang terbatas namun berguna. Perlakuan larutan (solution treatment) dapat dilakukan pada kisaran 510–540 °C untuk melarutkan fase larut diikuti dengan quenching cepat; namun efektivitasnya terbatas oleh porositas cor, gas terperangkap, dan stabilitas intermetalik yang tidak larut sepenuhnya. Perlakuan larutan yang terlalu lama dapat menyebabkan distorsi atau memperparah masalah porositas, sehingga jendela proses lebih sempit dibandingkan paduan tempa.

Pelapukan buatan (aging T5) pada 150–220 °C adalah metode industri paling praktis untuk meningkatkan kekuatan die-cast 380 karena tidak memerlukan perlakuan larutan penuh. T5 menghasilkan presipitasi sedang fase kaya Cu, meningkatkan kekuatan luluh dan kekerasan tanpa perubahan geometris yang terkait perlakuan larutan penuh. T6 (perlakuan larutan + pelapukan buatan) dapat memberikan kekuatan puncak lebih tinggi tetapi memerlukan pengendalian ketat dan kurang umum karena biaya, distorsi, dan risiko porositas hidrogen.