Aluminium 3A18: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3A18 adalah anggota dari paduan aluminium seri 3xxx, yang pada dasarnya merupakan paduan non-perlakuan panas berbasis aluminium dengan kandungan mangan sebagai elemen penguat utama. Angka suffix menunjukkan bahwa kandungan mangan lebih tinggi daripada grade komersial seri 3000 pada umumnya, menempatkan 3A18 di antara 3003 konvensional dan paduan khusus dengan mangan lebih tinggi dalam hal kekuatan dan respon pengerasan kerja.

Elemen paduan dominan adalah mangan, dengan tingkat terkendali dari silikon, besi, dan unsur jejak; magnesium dan tembaga sengaja dibatasi untuk menjaga paduan tetap non-perlakuan panas dan mempertahankan ketahanan korosi. Penguatan dicapai terutama melalui efek larutan padat dan pengerasan regangan (cold work); respon pengerasan usia sangat kecil karena jumlah unsur pengendap didesain rendah.

Ciri utama 3A18 meliputi kekuatan dasar yang baik untuk paduan Al–Mn, ketahanan korosi atmosfer yang kuat, kemampuan pembentukan dingin yang baik dalam kondisi annealed, dan kemudahan pengelasan dengan logam pengisi Al standar. Kombinasi kemampuan bentuk, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang menjadikannya menarik untuk industri yang mengutamakan kemudahan fabrikasi dan keawetan dalam lingkungan kerja daripada kekuatan puncak yang dapat ditingkatkan dengan perlakuan panas.

Industri tipikal yang menggunakan paduan keluarga ini mencakup bangunan dan konstruksi (panel arsitektural dan trim), transportasi (komponen interior otomotif dan profil struktural ringan), kelautan (struktur dan fitting non-kritis), serta peralatan konsumen. Para engineer memilih 3A18 dibanding aluminium murni ketika diperlukan nilai luluh dan tarik dasar yang lebih tinggi tanpa mengorbankan kemampuan bentuk dan ketahanan korosi, serta dibanding paduan perlakuan panas ketika operasi pembentukan kompleks atau fabrikasi biaya-efektif lebih diprioritaskan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Weldabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi fully annealed; terbaik untuk deep drawing dan pembentukan kompleks
H14	Sedang-Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Baik	Pengerasan kerja ringan; umum untuk aplikasi plat yang membutuhkan yield lebih tinggi
H18	Tinggi	Rendah	Terbatas	Baik	Pengerasan kerja dalam; kekuatan tinggi dengan ductility berkurang
T4	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Solutionized dan penuaan alami jika berlaku; tidak umum untuk paduan non-perlakuan panas
T6 (jika ada)	Tidak tipikal	T/A	Buruk	Baik	Bukan temper standar untuk paduan Al–Mn non-perlakuan panas; dicantumkan untuk kelengkapan
H24/H26	Sedang	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	Anneal parsial setelah pengerasan kerja untuk menyeimbangkan kekuatan dan formabilitas

Temper memiliki pengaruh langsung dan dapat diprediksi terhadap performa mekanik dan pembentukan. Temper annealed (O) memberikan formabilitas terbaik dan elongasi tertinggi yang esensial untuk deep drawing dan stamping kompleks, sedangkan temper pengerasan kerja seri H mengorbankan keuletan demi nilai luluh dan tarik, meningkatkan kapasitas beban permanen dengan penalti kemampuan membengkok.

Produsen menggunakan temper menengah (misalnya H24) untuk menyeimbangkan ketahanan stamping dengan kekuatan yang dibutuhkan saat pemakaian; pemilihan temper yang tepat memerlukan penyesuaian terhadap strain pembentukan yang diantisipasi, karakteristik springback yang diinginkan, dan operasi las atau sambungan pasca-pembentukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.6	Dikendalikan untuk membatasi intermetallic rapuh dan menjaga keuletan
Fe	≤ 0.7	Impuritas umum; kandungan Fe lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi ketangguhan
Mn	1.6–2.0	Elemen paduan utama untuk penguatan melalui larutan padat dan dispersi partikel
Mg	≤ 0.10	Dibatasi rendah untuk menghindari pengerasan penuaan dan mempertahankan ketahanan korosi
Cu	≤ 0.10	Minimal untuk mencegah kerentanan terhadap korosi lokal dan SCC (Stress Corrosion Cracking)
Zn	≤ 0.2	Kadar rendah untuk menghindari penalti galvanik; tidak berkontribusi pada penguatan
Cr	≤ 0.10	Tambahan kecil dapat mengendalikan struktur butir selama proses
Ti	≤ 0.15	Pemurni butir pada stok cor/diproses; dikontrol untuk kebersihan
Lainnya	≤ 0.15 total	Jejak sisa termasuk Zr, Ni, Sr; sisanya Al

Komposisi menekankan mangan sebagai unsur penguat yang disengaja, dengan kendali ketat pada tembaga, seng dan magnesium untuk mencegah pengerasan endapan dan menjaga ketahanan korosi. Silikon dan besi dibatasi pada tingkat impuritas yang dapat diterima sehingga memungkinkan peleburan yang biaya-efektif tanpa merusak keuletan dan penampilan permukaan secara signifikan.

Sifat Mekanik

3A18 menunjukkan perilaku tarik klasik Al–Mn: pada kondisi fully annealed memiliki kekuatan luluh sedang dan kekuatan tarik moderat dengan elongasi tinggi, memungkinkan operasi pembentukan tanpa retak yang luas. Saat material dikeraskan secara dingin ke temper H, kekuatan luluh dan tarik meningkat secara signifikan dengan pengorbanan elongasi; keuletan menurun secara terprediksi dan springback meningkat, yang harus dikompensasi dalam desain alat.

Kekerasan mengikuti tren serupa, dari tingkat rendah Brinell pada temper O ke kekerasan yang jauh lebih tinggi setelah pengerasan kerja; ini berkorelasi dengan ketahanan aus yang membaik dan batas kelelahan yang lebih tinggi pada tegangan siklik sedang. Performa lelah umumnya baik untuk komponen yang digunakan dalam kondisi tahan korosi, tetapi bisa sensitif terhadap kondisi permukaan, lekukan, dan pelunakan lokal atau tegangan residual akibat pengelasan.

Ketebalan memengaruhi respons mekanik melalui pembatasan distribusi regangan: ketebalan lebih tipis menerima elongasi seragam dan formabilitas lebih tinggi tetapi kapasitas beban absolut lebih rendah; bagian yang lebih tebal menunjukkan kekakuan statis lebih baik dan mampu mendukung beban sisa pasca pembentukan lebih besar tetapi lebih sulit dibentuk dingin tanpa kompensasi springback.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (H14 / H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	110–160 MPa	200–260 MPa	Nilai H14/H18 tergantung derajat pengerasan dingin dan ketebalan akhir
Kekuatan Luluh	40–80 MPa	140–220 MPa	Yield meningkat cepat dengan pengerasan kerja ringan; titik luluh bisa lebar pada paduan Al–Mn
Elongasi	20–35%	6–15%	Elongasi menurun tajam seiring peningkatan temper
Kekerasan (HB)	30–45 HB	65–95 HB	Berkorelasi dengan peningkatan tarik; kekerasan tergantung ketebalan dan pengerasan kerja

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Massa Jenis	2.70 g/cm³	Tipikal untuk sebagian besar paduan Al–Mn komersial
Rentang Leleh	645–655 °C	Rentang solidus–liquidus sempit; perilaku pengecoran bukan penggunaan utama
Konduktivitas Termal	≈ 140–170 W/m·K	Paduan mengurangi konduktivitas relatif ke Al murni; berguna untuk kebutuhan heat-sink sedang
Konduktivitas Listrik	≈ 30–40 %IACS	Lebih rendah daripada aluminium murni; sedikit bervariasi dengan temper dan kandungan impuritas
Kalor Spesifik	≈ 880–910 J/kg·K	Kalor spesifik aluminium tipikal dekat suhu ambient
Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Ekspansi cukup signifikan; desain harus mempertimbangkan pertumbuhan termal dalam rakitan

Aluminium 3A18 mempertahankan keuntungan konduktivitas termal dan kalor spesifik paduan aluminium, membuatnya cocok untuk tugas manajemen termal sedang di mana bobot dan ketahanan korosi juga penting. Nilai massa jenis dan ekspansi menjadikannya menarik untuk bagian struktural ringan, tetapi memerlukan perhatian terhadap mismatch termal saat digabungkan dengan baja atau komposit.

Konduktivitas listrik berkurang dibanding aluminium komersial murni, sehingga 3A18 biasanya tidak dipilih untuk konduktor listrik utama; melainkan dipilih ketika keseimbangan performa mekanik dan ketahanan korosi ringan menjadi prioritas utama.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Lembaran (Sheet)	0,2–6,0 mm	Sesuai dengan perilaku seri O/H	O, H14, H18	Bentuk paling umum untuk panel arsitektur dan peralatan
Plat	6–50 mm	Stivitas penampang lebih tinggi; pembentukan dingin terbatas	O, H24	Digunakan ketika ketebalan dan kekakuan lebih diperlukan
Ekstrusi	Profil hingga 200 mm	Kekuatan bervariasi sesuai penampang dan temper	O, H12	Ekstrusi digunakan untuk bingkai dan bagian struktural; pengendalian dimensi penting
Tabung	Ketebalan dinding 0,5–10 mm	Formabilitas baik untuk tabung tarik/las	O, H14	Digunakan pada housing penukar panas dan tabung kelautan tidak bertekanan
Batang	Diameter 3–50 mm	Kekuatan tergantung pada riwayat pengerjaan dingin/penuaan	O, H18	Umum untuk komponen mesin dan fitting

Stok plat lembaran adalah bentuk produk yang paling banyak diproduksi dan memiliki kualitas permukaan konsisten untuk penggunaan arsitektur dan peralatan, sedangkan plat diproduksi untuk panel struktural dan biasanya dijual dalam temper yang lebih lunak untuk memungkinkan pembentukan terbatas. Ekstrusi dan tabung diproduksi dengan perhatian pada aliran butir dan penyelesaian permukaan; profil ekstrusi sering mengalami peregangan pasca-ekstrusi ringan atau pengerjaan dingin untuk menstabilkan dimensi dan meningkatkan kekuatan luluh.

Rute pembentukan berbeda menurut produk: plat lembaran biasanya dibentuk dengan roll forming, stamping, atau deep drawing; ekstrusi didorong dan ditarik, kemudian distabilkan dengan penuaan atau pengerasan kerja jika diperlukan; plat tebal biasanya diproses dengan pembentukan mekanis dan pengelasan dibandingkan deep drawing.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3A18	China / Regional	Penamaan standar China yang digunakan dalam rantai pasokan domestik
EN AW	3003 (mirip)	Eropa	EN AW-3003 secara komposisi sangat dekat; bukan persilangan tepat tapi berguna untuk perbandingan spesifikasi
JIS	A3003 (perkiraan)	Jepang	Grade JIS Al–Mn menyediakan analog fungsional untuk kesetaraan desain
GB/T	3A18	China	Pemetaan standar nasional biasanya menggunakan penomoran 3A18 secara langsung

Kesetaraan satu-ke-satu yang tepat antar standar regional tidak selalu ada karena perbedaan kecil namun penting pada tingkat impuritas yang diizinkan dan praktik temper yang ditentukan. Saat mengkonversi spesifikasi, engineer sebaiknya membandingkan data komposisi bersertifikat dan mekanik, bukan hanya mengandalkan nama grade, serta memasukkan klausul pengujian penerimaan untuk menangkap perbedaan kritis antara konten Mn, batas Fe, dan kualitas permukaan.

Ketahanan Korosi

3A18 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang kuat seperti pada paduan Al–Mn karena terbentuknya lapisan alumina pelindung yang menempel; lapisan ini membatasi korosi seragam dan mempertahankan penampilan permukaan di lingkungan luar ruangan. Kandungan tembaga dan seng yang rendah mengurangi kerentanan terhadap pitting lokal dan serangan intergranular dibandingkan dengan paduan yang mengandung tembaga.

Dalam lingkungan laut dan yang mengandung klorida, 3A18 berkinerja baik dibandingkan banyak paduan non-heat-treatable lainnya, meskipun perendaman jangka panjang dan kondisi arus bocor akan mempercepat degradasi; perancangan detail yang tepat, pelapisan, dan isolasi dari logam berbeda disarankan untuk penggunaan jangka panjang. Retak korosi tegangan (SCC) bukan masalah utama untuk paduan Al–Mn dibandingkan paduan aluminium heat-treatable dengan kekuatan tinggi; namun, tegangan sisa tarik tinggi yang dikombinasikan dengan lingkungan korosif klorida masih dapat menginisiasi retak pada komponen dengan detail buruk.

Interaksi galvanik harus dipertimbangkan saat menggabungkan 3A18 dengan logam lebih mulia seperti baja tahan karat atau tembaga; penggunaan penghalang isolasi, pelapisan pelindung, atau pengikat kompatibel dapat mengurangi serangan galvanik. Dibandingkan seri 5xxx (Al–Mg), 3A18 memberikan performa atmosfer serupa tapi biasanya penampilan permukaan lebih baik dan ketahanan yang setara terhadap eksfoliasi; dibandingkan seri 6xxx (Al–Mg–Si), ketahanan korosi sebanding tetapi keunggulan dalam pemrosesan dan formabilitas mungkin menguntungkan 3A18 untuk bentuk kompleks.

Properti Fabrikasi

Keberhasilan Pengelasan

Perilaku pengelasan 3A18 baik dengan proses TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) konvensional; kolam las mengalir baik dan porositas dapat dikendalikan dengan pembersihan yang benar. Paduan elektroda yang direkomendasikan meliputi variasi Al–Mn dan logam pengisi komersial umum seperti 4043 (Al–Si) atau 5356 (Al–Mg) tergantung pada kebutuhan ketahanan korosi pasca-las dan kecocokan mekanik; 5356 memberikan kekuatan lebih tinggi tapi dapat sedikit menurunkan ketahanan korosi di beberapa lingkungan.

Risiko retak panas rendah dibandingkan beberapa paduan seri 2xxx atau 7xxx karena kimia dan karakteristik pemadatan paduan ini, namun perancangan sambungan dan persiapan yang baik tetap diperlukan untuk meminimalkan konsentrator tegangan. Zona pengaruh panas hanya mengalami pelunakan sejauh temper pengerjaan dingin di-anneal secara lokal; karena penguatan tidak berbasis presipitasi, pemulihan kekuatan pasca-las melalui perlakuan panas tidak berlaku.

Kemampuan Mesin

Sebagai paduan Al–Mn yang relatif duktile, 3A18 memiliki kemampuan mesin yang cukup baik tapi bukan grade 'free-cutting'; kontrol serpihan dan usia alat lebih optimal dengan peralatan tajam dan kecepatan potong sesuai. Alat dari carbide atau baja kecepatan tinggi berlapis dengan sudut rake positif tinggi dan pendinginan yang memadai menghasilkan hasil permukaan terbaik; kecepatan harus sedang untuk menghindari pembentukan lapisan tebal pada pahat yang umum pada pemesinan aluminium.

Pengerasan kerja pada antarmuka alat dapat terjadi jika kecepatan makan atau pembuangan serpihan kurang, jadi alat dan jig harus meminimalkan gesekan dan memungkinkan pembuangan serpihan yang lancar. Untuk pemesinan produksi, penggunaan pembatas belakang, pemecah serpihan berbentuk sikat, dan inspeksi alat berkala meningkatkan stabilitas siklus kerja.

Formabilitas

Formabilitas sangat baik dalam kondisi annealed, memungkinkan deep drawing, stamping kompleks, dan stretch forming dengan radius kecil; radius lengkung dalam minimum yang dianjurkan untuk temper O biasanya 1–2× tebal untuk kelengkungan ringan dan 2–3× tebal untuk lengkungan rapat, tergantung alat dan finishing permukaan. Temper H yang dikeraskan dingin sangat menurunkan elongasi; pembentukan sebaiknya dilakukan sebelum pengerasan atau dikompensasi dengan radius lebih besar dan bending bertahap.

Springback lebih tinggi pada temper H dan pada penampang tebal; kompensasi cetakan dan strategi pembentukan bertahap umum digunakan untuk memenuhi toleransi dimensi. Untuk bagian yang ditarik atau ditekan, pelumasan dan pemilihan perlakuan permukaan berpengaruh besar pada umur alat, gesekan, dan penampilan akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

3A18 diklasifikasikan sebagai paduan non-heat-treatable di mana properti mekanik diatur terutama melalui pengerjaan dingin dan annealing, bukan melalui perlakuan larutan dan penuaan presipitasi. Siklus perlakuan larutan/penuaan konvensional seperti pada paduan 6xxx atau 7xxx tidak efektif karena elemen paduan utama (Mn) tidak membentuk presipitat metastabil yang menguatkan dan merespon penuaan buatan.

Annealing dicapai dengan pemanasan pada kisaran sekitar 300–415 °C (tergantung ketebalan penampang dan praktik pabrik) untuk mengembalikan duktibilitas, merekristalisasi mikrostruktur, dan mengurangi tegangan internal akibat pengerjaan dingin. Pendinginan terkontrol setelah anneal digunakan untuk menghindari distorsi; annealing penuh akan menurunkan kekuatan hasil pengerasan kerja mendekati tingkat temper O.

Pengerasan kerja (roll dingin, menarik, atau stamping) adalah metode praktis untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik; anneal parsial berikutnya (temper menengah seperti H24) memungkinkan pemasok dan fabrikator menyesuaikan keseimbangan formabilitas dan kekuatan dengan tempering struktur hasil pengerjaan dingin.

Performa Suhu Tinggi

Seperti kebanyakan paduan Al–Mn, 3A18 mengalami penurunan progresif kekuatan mekanik pada suhu tinggi; di atas sekitar 150 °C hingga 200 °C terjadi penurunan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik, membatasi pemakaian beban pada aplikasi suhu tinggi. Ketahanan creep pada suhu tinggi berkelanjutan terbatas; untuk aplikasi struktural yang terpapar furnace atau suhu lingkungan tinggi, engineer harus memilih paduan yang dirancang khusus untuk layanan suhu tinggi.

Oksidasi terbatas pada lapisan alumina pelindung tipis yang terbentuk cepat dan memperlambat serangan lanjut; tidak terjadi pembentukan skala signifikan seperti pada baja, namun paparan suhu tinggi berkepanjangan dapat memengaruhi penampilan permukaan dan integritas mekanik. Zona pengaruh panas pada sambungan las dapat mengalami pelunakan lokal jika suhu kerja mendekati suhu annealing, sehingga desainer harus mempertimbangkan beban mekanik dan termal secara bersama.

Untuk paparan tidak berkelanjutan atau aplikasi hingga ~100–120 °C, 3A18 mempertahankan sebagian besar duktibilitas dan kekuatan suhu ruang, membuatnya cocok untuk komponen ruang mesin, housing, dan enclosure di mana lonjakan suhu moderat dan bersifat sementara.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Mengapa 3A18 Digunakan
Otomotif	Panel interior; trim dekoratif	Formabilitas baik dan kekuatan meningkat dibandingkan Al murni untuk komponen stamping
Kelautan	Fitting dek non-struktural; panel housing	Ketahanan korosi di lingkungan basah dan cipratan air
Aerospace	Fitting sekunder; bracket	Rasio kekuatan terhadap berat yang baik dan kemudahan fabrikasi untuk perangkat non-kritis
Peralatan Konsumen	Panel kulkas; drum pengering	Potensi permukaan yang sangat baik dan formabilitas untuk enclosure stamping
Elektronik	Enclosure dan penyebar panas beban sedang	Keseimbangan konduktivitas termal dan ketahanan korosi sesuai kebutuhan fabrikasi

3A18 paling sering dipilih ketika dibutuhkan kombinasi formabilitas yang baik, kekuatan struktural memadai, dan ketahanan korosi yang tinggi dalam paduan yang efisien secara biaya. Material ini sangat cocok untuk komponen stamping dan penarikan yang menuntut tampilan permukaan baik dan performa jangka panjang tanpa biaya dan kompleksitas proses perlakuan panas dari paduan kekuatan tinggi yang dapat di-heat treat.

Wawasan Pemilihan

Ketika memilih 3A18, prioritaskan aplikasi yang membutuhkan titik tengah antara aluminium murni komersial dan paduan kekuatan tinggi yang dapat di-heat treat: 3A18 menawarkan kekuatan luluh dan tarik jauh lebih tinggi dari 1100 sambil mempertahankan formabilitas dan ketahanan korosi yang jauh lebih baik dibanding banyak paduan kekuatan tinggi. Gunakan 3A18 saat kompleksitas pembentukan, hasil permukaan dan ketahanan terhadap paparan atmosfer jangka panjang lebih penting daripada kekuatan maksimal yang dapat dicapai.

Dibandingkan dengan 1100 (aluminium murni komersial): 3A18 menukar sedikit konduktivitas listrik/termal dan ketahanan korosi sedikit lebih rendah dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan efek springback lebih rendah, sehingga menjadi pilihan lebih baik untuk komponen stamping struktural. Dibandingkan dengan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052: 3A18 biasanya memberikan kekuatan dasar lebih tinggi dengan ketahanan korosi serupa; 5052 unggul dalam kekuatan di lingkungan kelautan namun dengan pertimbangan pembentukan dan penyambungan berbeda. Dibandingkan paduan heat-treatable umum seperti 6061 atau 6063: pilih 3A18 saat diperlukan operasi pembentukan kompleks atau ketika biaya dan ketahanan korosi lebih diutamakan daripada pencapaian kekuatan tarik/luluh puncak dari penguatan presipitasi.

Ringkasan Penutup

3A18 menempati posisi pragmatis dalam portofolio paduan aluminium, memberikan kekuatan mekanik yang lebih baik dibanding aluminium murni sambil mempertahankan formabilitas dan performa ketahanan korosi yang kritis bagi banyak aplikasi industri. Sifatnya yang tidak dapat di-heat treat menyederhanakan jalur fabrikasi dan membuatnya pilihan ekonomis untuk komponen stamping, penarikan, dan pengelasan dengan kekuatan sedang, perilaku lelah yang baik, dan performa handal jangka panjang di luar ruangan.