Aluminium 3A30: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

3A30 adalah salah satu anggota seri 3xxx dari paduan aluminium, secara klasik digolongkan sebagai paduan Al‑Mn di mana mangan adalah elemen paduan utama. Keluarga 3xxx tidak dapat diperlakukan dengan panas dan mendapatkan kekuatan terutama melalui pengerasan regangan (pengerasan kerja) dan efek mikro-paduan daripada pengerasan presipitasi. Penamaan komersial yang umum untuk kimia serupa meliputi AA‑3003 dan grade regional terkait; 3A30 berada di dalam ceruk rekayasa yang sama.

Elemen paduan dominan dalam 3A30 adalah mangan (Mn), yang disertai dengan jumlah terkontrol silikon (Si), besi (Fe), tembaga (Cu), magnesium (Mg), dan elemen jejak seperti titanium (Ti) dan kromium (Cr). Tambahan ini memperbaiki struktur butir, menghambat pergerakan dislokasi, dan berkontribusi pada penguatan larutan padat yang sedang sambil mempertahankan keuletan dan ketahanan korosi yang sangat baik. Oleh karena itu, 3A30 menawarkan keseimbangan antara kemampuan pembentukan dan kekuatan sedang dengan ketahanan superior terhadap atmosfer dan lingkungan korosif umum dibandingkan banyak paduan dengan kekuatan lebih tinggi.

Aplikasi khas untuk 3A30 meliputi panel arsitektur, komponen HVAC, peralatan penanganan bahan kimia, dan barang konsumen di mana kemampuan pembentukan, kemampuan las, dan ketahanan korosi diutamakan daripada kekuatan maksimum. Insinyur memilih 3A30 ketika pembentukan kompleks atau penarikan dalam diperlukan dan ketika keuntungan biaya dari paduan Al‑Mn menjadi menarik dibandingkan paduan yang dapat diperlakukan panas dengan biaya lebih tinggi. Paduan ini sering dipilih sebagai pengganti aluminium komersial murni ketika desainer membutuhkan sifat mekanik yang lebih baik tanpa mengurangi kemudahan fabrikasi yang terkait dengan temper lebih lunak.

Variasi Temper

Temper	Level Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Anneal penuh, keuletan maksimum untuk pembentukan
H14	Sedang	Sedang	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan anneal parsial; umum untuk penggunaan plat
H18	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Baik	Baik	Pengerasan regangan lebih berat untuk kekuatan lebih tinggi pada ketebalan tipis
H24	Sedang	Sedang	Sangat Baik	Sangat Baik	Distabilkan, dengan re-anneal parsial setelah pengerasan regangan
T4 / T6 / T651	Tidak berlaku/Manfaat rendah	T/A	T/A	T/A	Seri 3xxx tidak dapat diperlakukan panas; temper T tidak efektif

Temper memiliki pengaruh langsung pada kinerja manufaktur dan perilaku saat digunakan dari 3A30. Kondisi anneal O digunakan untuk kemampuan penarikan maksimum dan pembentukan dalam, sedangkan temper seri H dipilih untuk menyeimbangkan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dengan kemampuan pembentukan yang masih dapat diterima untuk proses stamping dan press kerja sedang.

Pengerasan kerja (temper H) meningkatkan nilai luluh dan tarik dengan mengorbankan elongasi dan sedikit kemampuan pembengkokan; pemilihan temper yang tepat melibatkan pencocokan langkah pembentukan dengan target sifat mekanik akhir. Kemampuan las umumnya tetap baik di seluruh temper, tetapi temper H akan menunjukkan keuletan sedikit berkurang di zona pengaruh panas pengelasan dibandingkan temper O.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.05–0.60	Dikontrol untuk membatasi cacat pengecoran dan sedikit mempengaruhi kekuatan
Fe	0.20–0.70	Impuritas khas dari peleburan; mempengaruhi struktur butir dan kekuatan
Mn	0.60–1.50	Elemen paduan utama yang memberikan penguatan larutan padat dan dispersi
Mg	0.01–0.20	Level rendah untuk ketahanan korosi; jumlah lebih besar mendekati karakteristik seri 5xxx
Cu	0.02–0.20	Penambahan kecil dapat meningkatkan kekuatan tapi mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.02–0.15	Dijaga rendah untuk menghindari kerentanan terhadap korosi tegangan
Cr	0.02–0.10	Jumlah jejak membantu pengendalian struktur butir dan rekrystaliasi
Ti	0.02–0.15	Ditambahkan sebagai penghalus butir selama proses pengecoran dan penggulungan
Lainnya (masing-masing)	Seimbang / impuritas	Sisa aluminium dengan batas ketat pada impuritas lain

Jendela komposisi 3A30 disesuaikan untuk memaksimalkan efek menguntungkan mangan sambil menjaga tembaga, seng, dan magnesium cukup rendah agar ketahanan korosi dan kemampuan pembentukan terjaga. Mangan membentuk dispersi halus yang menghambat rekrystaliasi dan memberikan penguatan tanpa perlu perlakuan panas presipitasi. Elemen jejak seperti Ti dan Cr berperan sebagai penghalus butir dan penghambat untuk mengendalikan mikrostruktur selama pemrosesan termomekanik, meningkatkan kemampuan pembentukan dan kualitas permukaan.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 3A30 khas untuk paduan aluminium yang dapat dikeraskan secara regangan: material anneal menunjukkan kekuatan luluh rendah dan kekuatan tarik sedang dengan elongasi tinggi, sedangkan temper H menunjukkan peningkatan kekuatan luluh dan tarik dengan pengurangan keuletan. Kekuatan luluh sangat dipengaruhi oleh ketebalan dan temper — lembaran tipis dalam kondisi H14 dapat mencapai nilai luluh jauh lebih tinggi dibandingkan plat tebal dalam kondisi O karena pengerasan kerja yang lebih efektif saat penggulungan dingin. Paduan ini menunjukkan kurva pengerasan regangan yang relatif datar dibandingkan aluminium murni, memberikan perilaku springback yang dapat diprediksi pada operasi pembentukan.

Elongasi dalam kondisi O biasanya melebihi 20–30% pada ketebalan tipis, memungkinkan penarikan dalam dan stamping kompleks. Kekerasan mengikuti temper dan riwayat pemrosesan, dengan kekerasan Brinell atau Vickers meningkat seiring diterapkannya temper H; namun, tingkat kekerasan tetap sedang dibandingkan dengan paduan seri 6xxx atau 7xxx yang dapat diperlakukan panas. Kinerja kelelahan memadai untuk komponen struktural siklik dengan amplitudo tegangan sedang, tetapi desainer harus mempertimbangkan sensitivitas lekukan dan efek permukaan terhadap umur komponen.

Ketebalan berpengaruh signifikan pada kekuatan dan kemampuan pembentukan: seiring penurunan ketebalan, pengerasan dingin yang dapat dicapai meningkat dan kemampuan pembentukan dapat dipertahankan pada temper H yang lebih tipis. Pengelasan dan pemanasan lokal selama fabrikasi akan menghasilkan zona pengaruh panas (HAZ) yang melunak dan mengurangi kekuatan luluh secara lokal; pemilihan temper yang tepat dan pemrosesan pasca-las dapat mengurangi efek ini pada komponen kritis.

Sifat	O/Anneal	Temper Utama (H14)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	100–150	180–230	Rentang tergantung ketebalan dan batch paduan
Kekuatan Luluh (MPa)	30–70	120–160	Temper H meningkatkan kekuatan luluh secara signifikan via pengerasan regangan
Elongasi (%)	20–35	6–18	Ketebalan lebih tipis menunjukkan elongasi lebih tinggi pada kedua temper
Kekerasan (HB)	25–40	45–70	Kekerasan berkorelasi dengan temper dan tingkat pengerasan kerja dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kerapatan	~2.70–2.73 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al‑Mn komersial, sedikit lebih rendah dari baja
Rentang Leleh	~645–665 °C	Solidus/liquidus sedikit bergantung pada elemen paduan
Konduktivitas Termal	~120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi cukup tinggi untuk banyak penggunaan manajemen panas
Konduktivitas Listrik	~28–40 % IACS	Berkurang dibanding aluminium murni akibat paduan; memadai untuk beberapa konduktor
Kalor Spesifik	~880–910 J/kg·K	Tipikal paduan aluminium pada temperatur sekitar
Ekspansi Termal	~23.0–24.5 µm/m·K	Koefisien ekspansi sedang untuk desain struktural

3A30 mempertahankan banyak sifat fisik aluminium yang menguntungkan: densitas rendah memberikan kekuatan spesifik yang baik, dan konduktivitas termal/elektrik tetap dapat digunakan untuk disipasi panas dan fungsi konduktor ringan. Penurunan konduktivitas termal dibandingkan aluminium seri 1000 adalah kompromi demi peningkatan kekuatan mekanik; desainer yang membutuhkan konduktivitas maksimum dapat memilih paduan yang lebih murni.

Rentang pelelehan dan karakteristik pemadatan memengaruhi praktik pengecoran dan penyambungan; interval pelelehan yang relatif sempit mempermudah pengendalian brazing dan pengelasan fusi. Koefisien ekspansi termal mendekati paduan Al‑Mn lain, yang harus diperhitungkan saat menyambung dengan material berbeda untuk menghindari stres termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,2–6,0 mm	Formabilitas sangat baik dalam kondisi O; kekuatan lebih tinggi pada temper H	O, H14, H24	Diproduksi luas untuk panel, cladding, dan bagian dalam otomotif
Plat Tebal (Plate)	6–50 mm	Pengerjaan dingin terbatas; biasanya disuplai dalam kondisi O	O	Plat digunakan saat diperlukan ketebalan tetapi tidak untuk deep drawing
Ekstrusi	sampai penampang besar	Kekuatan bervariasi tergantung penampang dan pengerasan kerja	O, H18	Ekstrusi digunakan untuk profil arsitektural dan bentuk pendingin panas
Tabung (Tube)	OD kecil sampai 200 mm	Kekuatan tergantung ketebalan dinding dan temper	O, H14	Umum untuk pipa HVAC dan pipa struktural
Batang/Kawat (Bar/Rod)	Diameter hingga 200 mm	Pengerasan dingin terbatas pada penampang tebal	O, H14	Komponen mesin dan pengikat untuk penggunaan struktural ringan

Jalur pembentukan berbeda secara signifikan antar produk: plat tipis dan strip sering diproses pengerjaan dingin untuk mencapai temper H setelah proses penggilingan, sementara plat tebal dan batang biasanya tetap dalam kondisi annealed karena efisiensi pengerjaan dingin yang terbatas. Ekstrusi memerlukan kontrol ketat terhadap temper billet dan desain die untuk menyeimbangkan hasil permukaan, toleransi dimensi, dan perilaku mekanik akhir.

Praktik pengelasan dan penyambungan dipengaruhi oleh faktor bentuk; untuk plat tipis, pengelasan titik resistansi dan MIG/TIG umum digunakan, sedangkan ekstrusi dan tabung yang lebih besar mungkin menggunakan orbital atau brazing tergantung pada kebutuhan desain. Ketersediaan dan biaya umumnya menguntungkan untuk plat dan coil, dengan ukuran khusus memerlukan waktu tunggu untuk produksi kustom.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3A30	USA	Penamaan komersial yang serasi dengan karakteristik keluarga 3xxx
EN AW	3003	Eropa	Grade yang paling mendekati secara kimia dan sifat mekanik
JIS	A3003	Jepang	Paduan berbahan Mn yang serupa untuk fabrikasi umum
GB/T	3A30	Cina	Penamaan lokal yang secara kimia menyerupai keluarga AA‑3003

Grade setara di atas merupakan kecocokan terdekat, bukan pengganti satu-satu yang persis; standar berbeda menentukan batas kotoran, kandungan elemen maksimum, dan metode pengujian sifat mekanik yang sedikit berbeda. Insinyur pengadaan harus meninjau sertifikat standar spesifik dan laporan uji pabrik untuk memastikan batas elemen jejak dan sifat mekanik yang dijamin. Pada aplikasi kritis, disarankan melakukan uji coupon dan uji las untuk memastikan grade setara sesuai dengan perilaku pembentukan, penyambungan, dan ketahanan korosi yang diharapkan.

Ketahanan Korosi

3A30 menawarkan ketahanan korosi atmosfer yang baik berkat kadar elemen paduan agresif seperti Cu dan Zn yang rendah serta sifat pasif dari aluminium oksida. Di atmosfer pedesaan dan perkotaan, alloy ini memiliki performa setara dengan seri 3xxx lainnya, tahan terhadap korosi lubang dan korosi umum selama masa pakai panjang jika didetailkan dan dilapisi dengan benar. Paduan ini sering digunakan untuk fasad bangunan, atap, dan cladding yang terkena paparan hujan dan kelembaban rutin.

Dalam lingkungan laut, 3A30 memiliki ketahanan semu terhadap semprotan garam jika dibandingkan dengan paduan Al‑Mg, namun tidak setangguh grade laut khusus (seri 5xxx dengan kadar Mg lebih tinggi). Korosi lokal bisa terjadi di celah dan sambungan logam berbeda bila terdapat pasangan galvanik; perancang disarankan menghindari penggabungan 3A30 secara langsung dengan logam mulia atau menggunakan isolasi penghambat. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan rendah relatif terhadap alloy perlakuan panas berkekuatan tinggi, tetapi pelarutan anodis di lingkungan klorida agresif tetap mungkin terjadi di bawah tegangan tarik dan harus diperhitungkan untuk komponen struktural.

Interaksi galvanik masuk kategori sedang: 3A30 secara umum bersifat anodis relatif terhadap baja tahan karat dan katodis relatif terhadap logam lebih aktif; pemilihan pengikat yang tepat dan bahan isolasi dapat mengurangi arus galvanik. Dibandingkan dengan seri 1xxx (aluminium murni komersial), 3A30 menukar sedikit penurunan konduktivitas listrik dengan peningkatan kekuatan mekanik tanpa mengorbankan ketahanan korosi secara berarti, menjadikannya pilihan serbaguna yang baik untuk lingkungan eksterior dan korosi ringan.

Properti Fabrikasi

Dapat Dilas

3A30 mudah dilas menggunakan proses fusi umum seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW), menghasilkan lasan yang duktile dengan kecenderungan retak panas minimal. Paduan isi dari rentang 3xxx yang sejenis atau seri Al‑Si 4xxx biasa digunakan untuk menyesuaikan sifat mekanik dan karakteristik aliran; penggunaan filler 4xxx dapat meningkatkan kelembapan bead pada sambungan tumpang. Zona pengaruh panas pada temper H akan mengalami pelunakan akibat annealing lokal; perancang harus mempertimbangkan penurunan kekuatan di sekitar jahitan las pada komponen yang menahan beban.

Dapat Dimachining

Pemrosesan mesin pada 3A30 bersifat sedang dibandingkan dengan paduan aluminium tempa; dalam kondisi annealed, bahan dapat diproses dengan bersih dan hasil permukaan baik, sedangkan temper H yang lebih keras dapat sedikit mempercepat ausnya alat. Alat carbide dengan geometri rake positif disarankan untuk kecepatan potong lebih tinggi dan pengaturan pembuangan serpihan, serta penggunaan cairan pendingin meningkatkan hasil akhir dan mengurangi edge built‑up. Indeks mesin untuk paduan Al‑Mn berada di bawah paduan 6xxx/7xxx free‑cutting namun di atas aluminium murni dalam hal produktivitas mesin konvensional.

Dapat Dibentuk

Formabilitas adalah kekuatan utama 3A30: temper O menunjukkan kemampuan deep drawing dan stretch forming yang sangat baik, sedangkan temper H mempertahankan kemampuan membengkok yang baik untuk banyak operasi stamping. Radius tekuk minimum yang dianjurkan bergantung pada temper dan ketebalan, biasanya berkisar antara 1–3× ketebalan material untuk temper H dan 0,5–1,5× ketebalan untuk temper O pada ketebalan plat umum. Perlu diperhitungkan springback dalam desain die; temper pengerasan kerja menghasilkan springback lebih besar dibandingkan material annealed dan dapat memerlukan kompensasi pada tooling.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan non-heat-treatable, 3A30 tidak merespon perlakuan larutan dan aging buatan seperti paduan 6xxx atau 7xxx yang dapat pengerasan presipitasi. Upaya aging tipe T tradisional memberikan penguatan tambahan minimal; oleh karena itu, penyesuaian sifat dilakukan terutama melalui deformasi mekanik, penggilingan terkontrol, dan annealing stabilisasi. Paparan termal di atas suhu sedang akan menyebabkan pemulihan dan rekristalisasi, mengurangi pengerasan dingin dan melunakkan material.

Praktik perlakuan panas industri untuk 3A30 berfokus pada siklus annealing untuk mengembalikan keuletan atau menstabilkan sifat: anneal penuh (O) pada suhu sekitar 350–415 °C diikuti pendinginan terkendali menghasilkan kondisi pelunak maksimal. Untuk temper pengerasan kerja H, anneal parsial (variasi H2x/H3x) dapat digunakan untuk menyeimbangkan kekuatan dan formabilitas atau meredakan tegangan sisa setelah proses pembentukan. Perlakuan panas pasca las umumnya tidak digunakan untuk memulihkan kekuatan zona pengaruh panas; sebagai gantinya, perencanaan desain memperhitungkan pelunakan lokal tersebut.

Performa pada Suhu Tinggi

Suhu layanan untuk 3A30 biasanya dibatasi di bawah 150–200 °C untuk aplikasi jangka panjang guna menghindari penurunan kekuatan dan pemulihan yang cepat. Pada suhu tinggi, mikrostruktur pengerasan kerja akan mengendur, menurunkan kekuatan luluh dan tarik serta berpotensi meningkatkan deformasi creep di bawah beban terus-menerus. Oksidasi terbatas pada pembentukan film alumina tipis, namun pada suhu tinggi terjadi skala dan pertumbuhan oksida yang dapat memengaruhi hasil permukaan dan proses finishing berikutnya.

Sambungan las yang terpapar suhu tinggi dapat menunjukkan pelunakan lebih besar pada zona pengaruh panas, dan sifat mekanik pasca las harus dievaluasi untuk aplikasi kritis yang melibatkan panas atau beban termal siklik. Untuk paparan suhu tinggi jangka pendek atau intermittent, 3A30 mempertahankan sebagian besar integritasnya, namun perancang sebaiknya mempertimbangkan paduan alternatif jika kekuatan tinggi pada suhu tinggi diperlukan terus-menerus.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 3A30
Otomotif	Panel interior, pelindung panas	Formabilitas dan ketahanan korosi baik dengan biaya lebih rendah
Kelautan	Enclosure non-struktural, saluran udara	Ketahanan korosi di lingkungan atmosfer dan laut ringan
Dirgantara	Fairing, braket interior	Rasio kekuatan terhadap berat yang baik dan formabilitas luar biasa untuk bentuk kompleks
Elektronik	Chassis, penyebar panas	Konduktivitas termal memadai dengan kemudahan fabrikasi

3A30 banyak digunakan di mana diperlukan kombinasi formabilitas baik, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang dalam bahan ringan. Keseimbangan sifatnya membuat alloy ini sangat cocok untuk panel yang dibentuk, enclosure, dan komponen yang memerlukan pembentukan kompleks tanpa biaya tinggi atau batasan fabrikasi dari paduan perlakuan panas berkekuatan tinggi.

Wawasan Pemilihan

Ketika memilih 3A30, prioritaskan aplikasi yang memerlukan kemampuan bentuk yang sangat baik, kemampuan las yang baik, dan kekuatan sedang dengan ketahanan korosi yang kuat. Pilih temper O untuk proses pembentukan dalam (deep drawing) dan bentuk kompleks, serta temper H untuk bagian stamping yang membutuhkan kekuatan luluh lebih tinggi tanpa mengorbankan terlalu banyak keuletan. Biaya dan ketersediaan lembaran serta coil yang luas juga menjadi keuntungan praktis tambahan dalam produksi.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 3A30 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi serta ketahanan terhadap aus dan penyok yang lebih baik, sambil mempertahankan kemampuan bentuk yang sebanding. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 3A30 berada dalam rentang praktis yang sama; biasanya menawarkan keseimbangan ketahanan korosi dan kekuatan yang baik, lebih kuat daripada 1100 dan seringkali sebanding dengan 3003, meskipun tidak sebaik ketahanan korosi 5052 yang tinggi kandungan Mg-nya. Dibandingkan dengan paduan yang dapat perlakuan panas (misalnya 6061, 6063), 3A30 memberikan kemampuan bentuk yang superior dan seringkali ketahanan korosi yang lebih baik pada biaya yang serupa atau lebih rendah, sehingga menjadi pilihan yang lebih baik untuk bagian dengan pembentukan kompleks walaupun kekuatan tarik puncak yang dapat dicapai lebih rendah.

Pilih 3A30 saat rute manufaktur menekankan pembentukan dan pengelasan dibandingkan kekuatan suhu tinggi atau target kekuatan tarik maksimal, dan verifikasi temper, finishing, serta sertifikasi pemasok untuk penggunaan struktural kritis atau aplikasi kelautan. Gunakan uji kualifikasi singkat (uji kemampuan bentuk, sampel las, uji perendaman korosi) untuk mengonfirmasi bahwa temper dan pemasok yang dipilih memberikan performa sesuai yang diharapkan selama pemakaian.

Ringkasan Penutup

3A30 tetap menjadi paduan aluminium yang praktis dan serbaguna untuk insinyur yang mencari keseimbangan antara kemampuan bentuk, ketahanan korosi, dan kekuatan mekanis sedang dalam paket biaya yang efisien. Perilaku pengerasan regangan yang dapat diprediksi, karakteristik penyatuan yang baik, serta ketersediaan produk yang luas menjadikannya andalan untuk aplikasi arsitektural, otomotif, kelautan, dan fabrikasi umum yang memerlukan pembentukan kompleks dan masa pakai yang panjang.