Aluminium 384: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

Alloy 384 adalah paduan aluminium jalur yang termasuk dalam keluarga seri 3xxx, di mana mangan merupakan unsur paduan utama yang membedakan seri ini dari keluarga 1xxx (komersial murni) dan 6xxx (Mg-Si yang dapat diperlakukan panas). Paduan ini diformulasikan untuk memberikan keseimbangan antara kekuatan sedang, kemampuan bentuk yang sangat baik, dan ketahanan korosi yang baik, sekaligus tetap tidak dapat diperlakukan panas; pengerasan dicapai terutama melalui efek larutan padat dan pengerjaan dingin, bukan pengerasan presipitasi. Unsur paduan utama selain mangan biasanya mencakup konsentrasi rendah besi dan magnesium dengan tambahan jejak kromium atau titanium untuk mengontrol struktur butir dan perilaku rekristalisasi. Pengguna akhir tipikal berasal dari sektor bodi dan trim otomotif, stamping peralatan rumah tangga dan barang konsumen, komponen arsitektural, serta beberapa aplikasi kelautan dan penukar panas di mana kombinasi kemampuan bentuk, kemampuan las, dan kekuatan yang memadai diperlukan.

Paduan ini dipilih dibandingkan banyak alternatif ketika perancang membutuhkan kekuatan lebih baik dibanding aluminium komersial murni tanpa mengorbankan kemampuan bentuk tarik dalam dan performa bending; 384 berada di atas 1100 dalam hal kekuatan namun mempertahankan keunggulan pembentukan dibandingkan banyak paduan 5xxx dan 6xxx dalam kondisi sebanding. Ketahanan korosi baik dalam lingkungan atmosfer dan korosif ringan karena kandungan tembaga yang rendah serta rasio mangan/besi yang terkontrol yang membatasi situs katodik intermetal. Kemampuan las secara umum sangat baik dalam proses fusi umum, dan temper anneal/lunak memungkinkan operasi pembentukan radius kecil yang sulit dilakukan pada paduan berpenguatan tinggi yang dikerjakan dingin.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (30–45%)	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya di-anneal, daya regang maksimum untuk proses penarikan
H14	Menengah-Tinggi	Menengah (8–18%)	Baik	Istimewa	Pengerasan tegangan satu langkah, biasa digunakan untuk stamping dengan kekuatan menengah
H18	Menengah	Menengah-Tinggi (12–25%)	Sangat Baik	Istimewa	Pengerasan lebih banyak dibanding H14 dengan kemampuan bentuk tetap terjaga
H22	Menengah	Menengah (10–20%)	Baik	Istimewa	Pengerasan tegangan dan distabilkan oleh anneal parsial untuk sifat yang konsisten
H24	Menengah-Tinggi	Menengah (8–15%)	Baik	Istimewa	Pengerasan tegangan dan sedikit pelunakan untuk menyeimbangkan kekuatan dan kemampuan bentuk
H111	Rendah-Menengah	Tinggi (20–35%)	Sangat Baik	Istimewa	Pada dasarnya di-anneal tetapi dengan pengerjaan dingin ringan, digunakan untuk lembaran dengan sifat terkontrol

Pemilihan temper sangat memengaruhi batas mekanis dan jendela pembentukan paduan; temper anneal O memaksimalkan regangan tarik dan performa penarikan dalam namun mengorbankan kekuatan terendah, sementara temper seri H menukarkan keuletan untuk kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi melalui pengerjaan dingin yang terkontrol. Kemampuan las tetap baik di sebagian besar temper karena paduan tidak dapat diperlakukan panas dan memiliki kerentanan rendah terhadap pelunakan di zona terpengaruh panas; perancang harus memilih temper yang sesuai dengan rute pembentukan dan target kinerja pasca fabrikasi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.60	Dikontrol untuk membatasi kerapuhan dan memengaruhi fluiditas pada derivatif pengecoran; Si rendah pada 384 jalur mempertahankan keuletan.
Fe	0.20–0.90	Besi adalah impuritas yang tidak dapat dihindari; dikelola untuk meminimalkan intermetal kasar yang mengurangi kemampuan bentuk.
Mn	0.80–1.50	Pengeras utama untuk seri 3xxx; memperhalus butir dan mengurangi rekristalisasi selama pemrosesan.
Mg	0.10–0.60	Penambahan Mg kecil menaikkan kekuatan tanpa memindahkan paduan ke kelas 5xxx yang sensitif korosi.
Cu	0.05–0.20	Dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi dan mengurangi kerentanan SCC.
Zn	≤0.20	Level rendah untuk menghindari peningkatan signifikan risiko embrittlement lingkungan.
Cr	0.02–0.15	Microalloying untuk menstabilkan struktur butir dan memperbaiki hasil akhir permukaan setelah pemrosesan.
Ti	≤0.05	Penambahan minor untuk perhalusan butir pada beberapa bentuk produk.
Lainnya	Seimbangan Al, impuritas jejak	Sisa dan unsur jejak yang disengaja dikontrol untuk menjaga konsistensi dan kualitas permukaan.

Kontrol komposisi dalam 384 disesuaikan untuk memberikan kombinasi yang menguntungkan antara kekuatan, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi; mangan menyediakan pengerasan utama dan kontrol rekristalisasi sedangkan magnesium sedang meningkatkan kekuatan tanpa mendorong paduan ke domain 5xxx yang lebih rentan korosi. Kadar besi dan silikon dijaga rendah untuk membatasi pembentukan partikel intermetal kasar yang dapat mengurangi regangan dan merusak keuletan saat pembentukan berat.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 384 menunjukkan variasi signifikan tergantung kadar temper dan jumlah pengerjaan dingin; lembaran anneal menunjukkan kekuatan luluh relatif rendah tetapi elongasi tinggi dan karakteristik penipisan yang stabil, sementara temper seri H menunjukkan kekuatan luluh dan tarik jauh lebih tinggi dengan mengorbankan elongasi seragam. Kekuatan luluh pada kondisi pengerjaan dingin meningkat kira-kira sebanding dengan jumlah pratekan, dan eksponen pengerasan tegangan (nilai n) menurun saat temper menjadi lebih keras, memengaruhi hasil springback dan pembentukan tarik. Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan luluh; angka Brinell atau Vickers sering digunakan sebagai pemeriksaan cepat di lantai produksi untuk memperkirakan sifat tarik, dan ketahanan kelelahan mengikuti kekuatan tarik dan kondisi permukaan paduan — permukaan yang dipoles atau shot-peened secara substansial meningkatkan umur kelelahan.

Ketebalan berpengaruh signifikan: ketebalan yang lebih tipis biasanya mencapai pengerasan tegangan efektif lebih tinggi selama proses penggulungan dan menunjukkan kekuatan terukur sedikit lebih tinggi pada temper H, sementara plat yang lebih tebal dapat mengandung lebih banyak intermetal kasar dan menampilkan elongasi yang sedikit berkurang. Inisiasi retak kelelahan biasanya dikontrol oleh kondisi permukaan, tegangan sisa, dan pembebanan rentang menengah; paduan 384 umumnya berkinerja baik dalam beban siklik sedang namun memerlukan perhatian desain untuk aplikasi dengan siklus tinggi dan tegangan tinggi. Paparan suhu dekat 200 °C ke atas secara progresif mengendurkan pengerjaan dingin dan menurunkan kekuatan karena 384 tidak dapat diperlakukan panas dan tidak memiliki presipitat stabil untuk mempertahankan kondisi penguatan.

Sifat	O/Anneal	Temper Utama (misal H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	90–140 MPa	160–240 MPa	Nilai bervariasi dengan ketebalan dan persen pengerjaan dingin; rentang tipikal di lantai produksi ditampilkan.
Kekuatan Luluh	30–80 MPa	120–200 MPa	Kekuatan luluh sangat meningkat dengan tingkat temper H dan pratekan.
Elongasi	30–45%	8–18%	Anneal memberikan kemampuan penarikan dalam; temper H menukar keuletan untuk kekuatan.
Kekerasan	20–35 HB	45–85 HB	Kekerasan Brinell kira-kira sebanding dengan kekuatan luluh; digunakan untuk pemeriksaan QC cepat.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan.
Rentang Peleburan	~555–650 °C	Paduan memperlebar interval peleburan dibanding Al murni (660 °C solidus untuk Al murni).
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Sedikit lebih rendah dari Al murni; baik untuk aplikasi perpindahan panas.
Konduktivitas Listrik	~30–42 %IACS	Lebih rendah dari seri 1xxx karena paduan; cukup untuk banyak penggunaan chassis listrik.
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K	Mendekati Al murni; penting untuk desain termal sementara.
Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K	Koefisien tipikal untuk paduan aluminium yang digunakan dalam perhitungan mismatch termal.

Sifat fisik membuat 384 menarik untuk komponen yang membutuhkan fungsi struktural dan manajemen termal karena konduktivitas termalnya relatif tinggi dibanding baja dan banyak alternatif non-ferrous. Konduktivitas listriknya berkurang dibanding aluminium murni, jadi perancang harus memperhitungkan kehilangan resistif yang lebih tinggi jika paduan dipertimbangkan untuk aplikasi konduktor; densitas paduan yang rendah berkontribusi pada rasio kekuatan-terhadap-berat yang menguntungkan pada komponen transportasi dan aeroangkasa.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat tipis (Sheet)	0.3–6.0 mm	Ketebalan tipis menunjukkan kekuatan efektif lebih tinggi setelah proses cold rolling	O, H14, H24, H111	Bentuk paling umum untuk panel bodi, peralatan rumah tangga, dan pelapis arsitektur.
Plat (Plate)	6–50 mm	Pengerasan kerja lebih rendah pada ketebalan besar; elongasi berkurang	O, H22	Digunakan saat stamping tidak dibutuhkan namun kekakuan struktural diperlukan.
Ekstrusi (Extrusion)	Penampang hingga >200 mm	Perilaku mekanik tergantung pada proses billet dan penuaan lapisan permukaan	O, H18	Ekstrusi memungkinkan bentuk kompleks dengan ketebalan dinding konsisten untuk rangka dan rel.
Pipa (Tube)	ø6–200 mm	Penarikan dingin dan pengelasan mempengaruhi sifat; kemampuan las baik	O, H14	Digunakan untuk pipa kondensor, elemen struktural ringan, dan furnitur.
Batang/Batang bulat (Bar/Rod)	ø3–50 mm	Bahan diperoleh dari tarik atau ekstrusi dengan permukaan pengerasan kerja	O, H14	Digunakan untuk fitting mesin, pengikat, dan bagian struktural kecil.

Rute pemrosesan menentukan mikrostruktur dan oleh karena itu sifat akhir: proses rolling dan pengerjaan dingin berikutnya menetapkan temper H yang digunakan untuk plat dan strip, sedangkan ekstrusi menghasilkan struktur butir memanjang yang mempengaruhi kekuatan arah dan kinerja bending. Plat dan produk ketebalan besar sering membutuhkan homogenisasi atau pendinginan terkontrol untuk meminimalkan segregasi dan pertumbuhan intermetalik, dan profil ekstrusi sering menjalani perlakuan solusi dalam produksi bentuk kompleks untuk mengoptimalkan hasil permukaan dan stabilitas dimensi.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	384	USA	Paduan seri 3xxx berbentuk kerja digunakan pada lembaran khusus dan bentuk ekstrusi.
EN AW	Tidak ada ekuivalen langsung	Eropa	Ekuivalen fungsional terdekat: AW‑3003 / AW‑3004 untuk ketangguhan bentuk dan komposisi.
JIS	Tidak ada ekuivalen langsung	Jepang	Kinerja mirip dengan paduan lembaran Al‑Mn seri JIS yang digunakan untuk stamping.
GB/T	Tidak ada ekuivalen langsung	China	Sering disubstitusi dengan paduan kelas 3003 atau 3004 tergantung kebutuhan sifat.

Tidak ada konversi satu-ke-satu ke spesifikasi internasional utama untuk 384 karena standar regional menekankan komposisi kimia dan sejarah pemrosesan yang sedikit berbeda; dalam praktiknya engineer memilih keluarga komersial terdekat (3003/3004) dan kemudian memvalidasi melalui pengujian mekanik dan uji korosi. Saat dibutuhkan tingkat pertukaran, pembeli harus meminta sertifikat kimia dan mekanik spesifik serta, jika perlu, melakukan uji kualifikasi untuk aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

384 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik berkat kandungan tembaga rendah dan paduan manganese dominan yang mengurangi potensial elektrokimia partikel intermetalik yang dapat berperan sebagai situs katodik. Di atmosfer perkotaan dan industri, paduan ini membentuk lapisan alumina stabil yang membatasi korosi umum, dan performa dalam siklus basah-kering dapat diterima untuk aplikasi arsitektur dan eksterior otomotif. Lingkungan klorida (laut) lebih agresif; meskipun 384 tampil lebih baik dibanding paduan yang mengandung tembaga, pitting lokal dapat terjadi pada permukaan kasar atau di area dimana garam kontaminan terkonsentrasi.

Kerentanan retak karena korosi tegangan (SCC) rendah dibandingkan dengan paduan tembaga atau seng tinggi, tapi risiko SCC meningkat dengan stress tarik residual tinggi, paparan klorida agresif, dan suhu tinggi; desainer disarankan menghindari kombinasi tersebut untuk layanan jangka panjang di bawah air atau zona cipratan. Interaksi galvanik dengan logam berbeda harus dikelola: saat bersentuhan dengan baja atau paduan tembaga, kontinuitas listrik dan rasio area menentukan laju galvanik — ikatan pada material mulia dapat mempercepat serangan pada 384 kecuali penghalang isolasi atau anoda korban digunakan. Dibanding 5xxx (Al‑Mg), 384 kurang rentan terhadap SCC yang diinduksi regangan tapi mungkin memiliki ketahanan korosi dasar sedikit lebih rendah pada aplikasi lambung laut atau las berat.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Paduan 384 sangat bisa dilas dengan proses fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW), dan menunjukkan kecenderungan retak panas rendah apabila sambungan pas dan kebersihan dijaga dengan baik. Kawat pengisi yang direkomendasikan termasuk Al‑4043 atau Al‑5356 tergantung pada performa korosi dan mekanik pasca-las yang diinginkan; Al‑4043 memberikan aliran lebih baik dan sensitivitas retak lebih rendah sedangkan Al‑5356 menghasilkan kekuatan las lebih tinggi namun perlu mempertimbangkan korosi di lingkungan klorida. Pelunakan zona pengaruh panas (HAZ) terbatas karena sifat paduan yang tidak dapat perlakuan panas, tapi input panas berlebihan dapat mengurangi kekuatan lokal akibat pemulihan pengerasan dingin dan harus dikontrol pada dimensi kritis.

Kemudahan Mesin CNC

Kemudahan mesin CNC 384 tergolong sedang; lebih mudah dikerjakan dibanding banyak paduan aluminium kekuatan tinggi tapi tidak selepas potong paduan timbal atau silikon tinggi. Alat carbide dengan geometri terpolish dan sudut rake positif direkomendasikan untuk meminimalkan built-up edge dan meningkatkan hasil permukaan, dan kecepatan spindle konvensional untuk paduan aluminium (kecepatan tinggi, feed per gigi rendah) berlaku. Kontrol serpihan dapat diatur dengan pemutus serpihan dan pendinginan volume tinggi atau udara bertekanan untuk mencegah pengulangan pemotongan; pembentukan burr biasanya rendah tapi perlu perhatian saat memproduksi fitur toleransi ketat.

Ketangguhan Bentuk (Formabilitas)

Formabilitas merupakan salah satu kekuatan 384 pada temper annealed dan pengerjaan ringan, menunjukkan performa stretch dan deep-draw yang sangat baik dengan radius tekuk yang ketat dapat dicapai pada temper O. Radius tekuk dalam minimum yang dianjurkan biasanya antara 0.5–1.0× ketebalan bahan untuk temper O dan meningkat menjadi 1.0–2.5× ketebalan untuk temper H tergantung ketebalan dan tooling, dengan pelumasan dan desain die menjadi kunci menghindari kerutan dan retak. Pengerjaan dingin adalah metode efektif untuk mencapai tingkat kekuatan yang diinginkan, dan saat pembentukan ekstensif dibutuhkan umumnya dilakukan dalam temper O kemudian dilakukan pengerasan kerja terkontrol atau dipilih H111/H18 untuk menyeimbangkan formabilitas dan kekuatan.

Perilaku Perlakuan Panas

Karena 384 adalah paduan yang tidak dapat perlakuan panas, siklus perlakuan solusi dan penuaan buatan konvensional yang digunakan untuk keluarga 6xxx dan 7xxx tidak menghasilkan efek pengerasan presipitasi yang sama. Upaya perlakuan panas 384 terutama mempengaruhi pemulihan dan pertumbuhan butir; paparan suhu tinggi akan melunakkan paduan melalui efek annealing daripada menciptakan presipitat penguat baru. Kontrol sifat praktis bergantung pada jalur pengerjaan dingin: variasi derajat rolling, drawing, atau bending memungkinkan desainer menyesuaikan kekuatan luluh dan tarik.

Pengerolan ulang ke temper O dicapai dengan pemanasan ke rentang rekristalisasi (biasanya 350–420 °C selama waktu yang cukup tergantung ketebalan bagian) dan kemudian pendinginan terkendali untuk mempertahankan mikrostruktur butiran halus dan duktile; kehati-hatian diperlukan agar tidak terjadi paparan termal berlebihan yang dapat memperbesar butir dan menurunkan ketangguhan. Operasi stabilisasi seperti anneal ringan dan penghilang tegangan dapat digunakan untuk mengurangi springback dan meningkatkan kontrol dimensi sebelum operasi pembentukan atau fabrikasi akhir.

Performa Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi kekuatan mekanik 384 menurun secara bertahap karena penguatan utamanya berasal dari pengerasan kerja dan efek larutan padat yang melunak akibat panas. Suhu layanan di atas ~150 °C mulai menurunkan kekuatan luluh dan kekerasan secara terukur, dan paparan lama di atas ~200 °C dapat menyebabkan pelunakan signifikan dan pembesaran mikrostruktur. Oksidasi minimal dibandingkan paduan ferrous, namun pengelupasan permukaan dan perubahan batas butir dapat mempengaruhi perilaku lelah dan creep pada penggunaan jangka panjang suhu tinggi.

Zona pengaruh panas saat pengelasan dapat menunjukkan pelunakan lokal jika siklus panas pasca-las tumpang tindih dengan rentang annealing, walaupun presipitasi ulang substansial bukan faktor; untuk komponen yang harus mempertahankan sifat mekanik pada suhu menengah, disarankan menggunakan paduan aluminium tahan panas alternatif atau penyesuaian desain. Untuk kejadian termal durasi pendek seperti pengelasan atau siklus pengerasan cat, 384 mempertahankan performa fungsional, namun desainer perlu memvalidasi dimensi dan toleransi kritis setelah pemrosesan termal.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 384
Otomotif	Trim eksterior dan penguat panel bodi	Daya tarik yang baik serta kekuatan lebih tinggi daripada aluminium murni untuk panel fungsional
Maritim	Anggota struktural interior dan trim	Keseimbangan ketahanan korosi dan kemampuan bentuk untuk zona percikan air dan ruang lunas
Dirgantara	Fitting sekunder dan fairing	Kekuatan spesifik tinggi dan kemudahan fabrikasi untuk struktur non-primer
Elektronik	Rangka dan heat sink kelas menengah	Konduktivitas termal yang baik dikombinasikan dengan fungsi struktural

Paduan ini banyak digunakan pada operasi pembentukan dan pengelasan yang membutuhkan kekuatan sedang dan berat ringan, memberikan alternatif yang ekonomis dibandingkan dengan aluminium murni dan paduan yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi. Produksi tipikal memanfaatkan proses penggilingan lembaran dan tempering terkontrol untuk menghasilkan performa yang konsisten dan dapat diulang pada rakitan yang dicetak, dibengkokkan, dan dilas.

Wawasan Pemilihan

Untuk pemilihan desain, 384 menjadi pilihan logis ketika insinyur membutuhkan peningkatan kekuatan dari aluminium komersial murni (1100) sambil mempertahankan kemampuan bentuk dan las yang sangat baik yang mendukung proses deep drawing dan brazing. Dibandingkan dengan 1100, 384 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal demi kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi, sehingga lebih cocok untuk elemen struktural yang perlu dibentuk.

Dibandingkan dengan paduan yang mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 384 umumnya berada di antara 3003 dan 5052 dari segi kekuatan dan ketahanan korosi: menawarkan kekuatan lebih tinggi daripada 3003 dengan kemampuan bentuk yang sebanding, dan kurang sensitif terhadap korosi dibandingkan banyak paduan 5xxx yang mengandung magnesium tinggi. Jika dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 384 tidak memiliki kekuatan puncak setara namun sering dipilih untuk operasi pembentukan kompleks dan di mana kemampuan las serta stabilitas dimensi pasca bentuk lebih penting daripada kekuatan maksimum.

Pilih 384 ketika prioritas desain adalah: performa struktural sedang, karakteristik pembentukan dan pengelasan yang baik, serta ketahanan korosi atmosfer yang solid dengan biaya material kompetitif dan ketersediaan luas; pastikan melalui pengujian prototipe untuk aplikasi maritim atau kelelahan siklik tinggi.

Ringkasan Penutup

Paduan 384 tetap relevan sebagai aluminium teknik praktis yang menjembatani kebutuhan antara aluminium murni dan keluarga paduan berkeuatan lebih tinggi, memberikan keseimbangan pragmatis antara kemampuan bentuk, las, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang untuk berbagai aplikasi industri. Fleksibilitas proses dan performa stabil dalam rute fabrikasi umum menjadikannya pilihan andal bagi perancang yang mencari komponen ringan yang ekonomis untuk diproduksi dan dirawat.