Aluminium 4017: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

4017 adalah anggota dari seri 4xxx pada paduan aluminium, sebuah keluarga yang umumnya ditandai dengan kadar silikon tinggi yang memengaruhi perilaku pencairan dan karakteristik pengelasan. Klasifikasi 4xxx menandakan silikon sebagai elemen paduan utama, dengan 4017 dikembangkan untuk menyeimbangkan kemampuan pembentukan, kemampuan las, dan kekuatan sedang untuk aplikasi struktural dan sambungan.

Elemen paduan utama dalam 4017 meliputi silikon sebagai alloyant dominan, dengan penambahan terkendali magnesium dan mangan serta sejumlah kecil besi dan titanium sebagai residual. Kekuatan pada 4017 terutama dihasilkan melalui penguatan larutan padat oleh silikon dan pengerasan plastik (strain hardening); paduan ini pada dasarnya tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas untuk penambahan kekuatan, meskipun penuaan buatan minor dapat memengaruhi stabilitas mikrostruktur pada temper tertentu.

Sifat penting 4017 adalah kekuatan tarik dan luluh sedang dibandingkan aluminium murni, kemampuan las dan brazing yang lebih baik karena silikon, serta ketahanan korosi yang baik secara umum di lingkungan atmosfer dan laut ringan. Kemampuan bentuk pada kondisi annealed sangat baik, sementara temper dan pengerasan dingin tertentu meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan keuletan.

Industri yang biasanya menggunakan 4017 termasuk komponen bodi dan sasis otomotif, rakitan yang dilas dan digabung brazing, ekstrusi arsitektural, dan fabrikasi umum di mana kombinasi kemampuan bentuk dan kemampuan las dibutuhkan. 4017 dipilih daripada beberapa paduan lain ketika kompatibilitas paduan las yang lebih baik, pengurangan kerusakan panas (hot cracking), serta keseimbangan kekuatan dan kemampuan bentuk diperlukan tanpa biaya atau kompleksitas manufaktur paduan kekuatan tinggi yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–35%)	Istimewa	Istimewa	Annealed penuh, keuletan maksimum untuk pembentukan
H12	Rendah-Sedang	Sedang (10–20%)	Baik	Istimewa	Pengerasan sebagian akibat deformasi, pembentukan terbatas
H14	Sedang	Sedang (8–15%)	Cukup-Baik	Istimewa	Pengerasan tunggal untuk kekuatan sedang
H22	Sedang	Sedang (8–15%)	Baik	Istimewa	Pengerasan akibat deformasi dan distabilisasi dengan pemanasan ringan
H24	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah (6–12%)	Cukup	Istimewa	Pengerasan deformasi ditambah penuaan/stabilisasi alami
T4	Tidak Berlaku / Terbatas	Tidak Berlaku	Sedang	Baik	Larutan panas dan penuaan alami; jarang digunakan untuk paduan 4xxx
T5	Terbatas	Sedang	Cukup-Baik	Baik	Didinginkan dari suhu tinggi dan penuaan buatan; manfaat terbatas
T6	Tidak khas	Tidak Berlaku	Buruk	Baik	Umumnya tidak berlaku; paduan 4xxx tidak dapat diandalkan untuk perlakuan panas kekuatan tinggi

Temper secara signifikan mengubah performa 4017 dengan menukar keuletan untuk kekuatan melalui pengerasan akibat deformasi dan proses stabilisasi. Kondisi annealed (O) menawarkan kemampuan bentuk terbaik untuk penarikan dalam dan pembengkokan, sementara temper seri H memberikan peningkatan bertahap pada kekuatan luluh dan tarik dengan pengurangan elongasi.

Pemilihan temper kerja harus mempertimbangkan operasi penyambungan berikutnya, karena pengerasan dingin dapat memengaruhi tegangan residual dan distorsi selama pengelasan, dan beberapa temper yang distabilkan mengurangi tingkat pelunakan di zona terpengaruh panas.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	4,0–6,0	Alloyant utama; menurunkan rentang pencairan, meningkatkan kemampuan las dan brazing; meningkatkan kekuatan
Fe	0,2–0,8	Elemen impuritas; membentuk intermetalik yang memengaruhi ketangguhan dan hasil permukaan
Mn	0,2–0,8	Kontrol struktur butir dan sedikit penguatan melalui dispersi
Mg	0,2–0,8	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan via larutan padat dan presipitat minor bila seimbang dengan Si
Cu	≤0,1	Dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi dan menghindari penguatan berlebih yang mengurangi keuletan
Zn	≤0,1	Kandungan rendah untuk menghindari sensitasi dan masalah galvanik
Cr	≤0,1	Penambahan jejak untuk kontrol butir dan stabilisasi mikrostruktur
Ti	≤0,15	Penghalus butir, ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mengontrol ukuran butir cor dan ulet
Lainnya	Sisa Al; impuritas ≤0,15 masing-masing	Termasuk residual dan elemen jejak yang dikendalikan untuk konsistensi performa

Komposisi kimia pada 4017 menempatkan silikon sebagai elemen penguat dan pengolah utama, dengan magnesium dan mangan dalam jumlah sedang untuk mengatur perilaku mekanik dan mikrostruktur. Silikon mengurangi viskositas cairan dan memperbaiki aliran saat brazing dan pengelasan, sedangkan Mg dan Mn memberikan penguatan tambahan moderat dan mengontrol rekristalisasi. Kontrol ketat terhadap besi dan tembaga penting untuk mempertahankan ketangguhan dan ketahanan korosi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada 4017 dicirikan oleh respons pengerasan lumpur yang relatif datar pada temper ulet, dengan bahan annealed menunjukkan elongasi tinggi dan kekuatan luluh serta tarik yang lebih rendah. Rasio luluh-terhadap-tarik cenderung sedang, berarti ada sedikit plastisitas sebelum deformasi permanen tetapi lebih rendah daripada aluminium kemurnian komersial yang sangat lunak. Ketebalan dan sejarah proses memengaruhi kekuatan yang diukur, lembaran yang sangat pengerasan dingin menunjukkan kenaikan signifikan pada nilai luluh dan tarik.

Elongasi pada temper O biasanya melebihi 20% dan memungkinkan pembentukan yang luas, sementara temper seri H menurunkan elongasi ke kisaran belasan rendah. Kekerasan berkorelasi dengan temper dan pengerasan dingin, dengan nilai kekerasan Brinell atau Vickers meningkat secara prediktabel dengan nomor H sementara bahan annealed tetap relatif lunak. Performa kelelahan cukup untuk fabrikasi umum, tetapi kondisi permukaan, sambungan las, dan tegangan residual merupakan faktor utama yang memengaruhi umur kelelahan.

Efek ketebalan cukup signifikan; ketebalan tipis mencapai tingkat pengerasan kerja yang lebih tinggi selama pembentukan dan mungkin menunjukkan kekuatan tarik lebih tinggi pada temper yang dideformasi karena pengerasan melalui ketebalan. Sebaliknya, plat dan ekstrusi tebal kurang responsif terhadap pembentukan tarik dan mungkin lebih bergantung pada kimia paduan dan presipitasi untuk mencapai kekuatan.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal, H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	120–170 MPa	180–260 MPa	Nilai bervariasi dengan ketebalan dan tingkat pengerasan; nilai laboratorium tipikal ditampilkan
Kekuatan Luluh	50–100 MPa	120–200 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan pengerasan deformasi
Elongasi	20–35%	8–15%	Keuletan berkurang pada temper pengerasan deformasi
Kekerasan	30–55 HB	55–95 HB	Kekerasan mengikuti pengerasan dingin; paduan annealed lunak dan mudah dikerjakan/dibentuk

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density (Massa Jenis)	2,68–2,71 g/cm³	Massa jenis aluminium ringan tipikal; sedikit bervariasi dengan kandungan Si
Rentang Pencairan	~575–640 °C	Rentang eutektik dan solidus-liquidus melebar karena penambahan silikon
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi masih tinggi; Si mengurangi konduktivitas dibandingkan Al-1100
Konduktivitas Listrik	~30–45 % IACS	Berkurang dari aluminium murni akibat penambahan paduan
Kalor Spesifik	~0,88–0,90 J/g·K	Sejalan dengan paduan aluminium lain
Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Ekspansi aluminium tipikal; perlu diperhitungkan untuk sambungan material berbeda

Sifat fisik 4017 menjadikannya menarik untuk aplikasi dengan kebutuhan bobot rendah dan pengelolaan panas, sementara kandungan silikon mengatur karakteristik pencairan untuk proses penyambungan. Konduktivitas termal masih memadai untuk aplikasi pembuangan panas tetapi berkurang dibandingkan aluminium sangat murni; desainer harus memperhitungkan ini dalam analisis termal.

Pengurangan konduktivitas listrik berarti 4017 bukan pilihan utama untuk konduktor performa tinggi, tetapi tetap cocok untuk bagian struktural yang juga harus mengalirkan listrik pada tingkat sedang atau dapat dilas menggunakan metode aluminium standar.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0.3–6.0 mm	Ketebalan tipis merespon baik terhadap pengerjaan dingin	O, H14, H24	Digunakan untuk panel yang dibentuk, rangkaian pengelasan, dan pelapisan
Plat Tebal (Plate)	6–50 mm	Bagian yang lebih tebal menunjukkan pengerasan regangan yang lebih rendah	O, H22	Digunakan untuk komponen struktur yang dilas dan bagian yang dikerjakan mesin
Ekstrusi (Extrusion)	Profil besar hingga besar	Kekuatan tergantung rasio ekstrusi dan pendinginan	O, H14	Profil untuk rangka, rel, dan rangkaian pengelasan
Tabung (Tube)	Dinding 1–10 mm	Perilaku tergantung pada proses pembentukan (las jahitan atau seamless)	O, H12	Cocok untuk tabung hidrolik yang dilas atau struktural
Batang/Bilah (Bar/Rod)	5–50 mm	Pengerasan regangan terbatas di penampang	O, H12	Digunakan untuk komponen yang dikerjakan mesin dan fitting

Perbedaan pemrosesan antar bentuk produk berasal dari ketebalan penampang dan laju pendinginan; bagian yang lebih tipis mengeras lebih mudah melalui pengerjaan dingin sementara ekstrusi dan plat yang lebih tebal memerlukan stabilisasi mekanis atau termal untuk mencapai sifat yang diinginkan. Bagian ekstrusi dapat diproduksi dengan profil yang disesuaikan dan sering menerima perlakuan panas ringan atau siklus stabilisasi untuk mengendalikan tegangan residual serta stabilitas dimensi.

Pemilihan aplikasi bergantung pada bentuk: plat tipis untuk panel tekan dan las, ekstrusi untuk rangka struktural, serta plat atau batang untuk komponen mesin di mana sifat mekanik dan kekakuan menjadi perhatian utama.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4017	USA	Penomoran dalam Aluminum Association; komposisi dikontrol untuk sifat keluarga 4xxx
EN AW	Seri 4xxx setara (mis., EN AW-4043)	Eropa	Paduan berbasis Si serupa tersedia; kesetaraan langsung memerlukan verifikasi kimia
JIS	A4xxx (mis., A4043)	Jepang	Standar lokal menggunakan jendela komposisi serupa untuk paduan las/pengelasan
GB/T	Seri 4xxx setara	China	Standar China memiliki paduan tempa kaya Si yang serupa; pemetaan grade harus presisi

Referensi silang bersifat perkiraan karena standar nasional kadang menetapkan batas maksimum impuritas dan toleransi berbeda yang memengaruhi perilaku mekanik. Engineer dianjurkan memeriksa kimia sertifikat dan sifat terukur daripada hanya mengandalkan nomor grade saat menggantikan paduan antar standar dan wilayah.

Perbedaan kecil dalam impuritas dan elemen jejak (misalnya Fe, Cu) dapat mengubah ketahanan lelah, hasil permukaan dan kemampuan las; pengujian kualifikasi atau audit rantai pasok disarankan untuk aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

4017 menunjukkan ketahanan korosi atmosfir yang baik secara umum, berkat pembentukan film oksida aluminium yang stabil dan kandungan tembaga serta seng yang relatif rendah yang dapat mempercepat korosi lokal. Dalam kondisi luar ruangan dan atmosfir industri biasa paduan ini berperforma baik, dengan laju korosi yang sebanding dengan paduan aluminium berbasis silikon lain, bukan paduan kaya magnesium yang lebih rentan terhadap pitting.

Paparan laut meningkatkan risiko serangan korosi lokal jika deposit mengandung klorida tetap ada di permukaan; namun, 4017 tahan korosi seragam dengan baik dan sering berperforma memadai di zona percikan dan lingkungan pesisir jika dilindungi oleh pelapis atau anodizing. Korosi tersembunyi dan di bawah deposit dapat menjadi masalah pada sambungan las di mana residu fluks atau kontaminan tertinggal.

Retak korosi akibat tegangan (SCC) bukan mode kegagalan utama untuk keluarga 4xxx; 4017 lebih tahan SCC dibanding beberapa paduan 7xxx yang mengandung magnesium dengan tegangan tinggi. Interaksi galvanik harus diperhatikan saat 4017 dipadukan dengan paduan lebih mulia seperti baja tahan karat atau tembaga; perlindungan anodik atau pemisah isolasi disarankan pada sambungan logam campuran untuk menghindari percepatan korosi komponen aluminium.

Dibanding paduan 5xxx berbasis magnesium, 4017 mengorbankan sebagian ketahanan korosi pengorbanan demi kemudahan las dan kerentanan lebih rendah terhadap pengelupasan pasca-las, sedangkan dibanding seri 6xxx performa korosi kompetitif namun sangat dipengaruhi oleh hasil permukaan dan riwayat perlakuan panas.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

4017 sangat mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG karena silikon mengurangi kecenderungan retak panas serta meningkatkan aliran kolam las. Bahan pengisi yang direkomendasikan adalah paduan pengisi berbasis silikon (misalnya Al-Si serupa EN AW-4043) untuk memastikan kesesuaian metalurgi serta mengurangi risiko porositas dan retak saat pengelasan fusi. Pelunakan daerah terpengaruh panas relatif ringan dibanding paduan yang dapat diperlakukan panas, namun area yang dikerjakan dingin dapat kehilangan sebagian penguatan saat dilas atau terpapar panas pasca-las.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 4017 sedang sampai baik; kandungan silikon memicu pembentukan serpihan yang dapat diprediksi dan mendukung kecepatan potong lebih tinggi dibanding paduan sangat lunak, sambil tetap memungkinkan hasil permukaan halus. Alat potong berbahan karbida dengan sudut rake positif direkomendasikan, dan penggunaan pendingin atau pelumasan kabut meningkatkan umur alat serta kualitas permukaan. Kontrol serpihan dipengaruhi ketebalan penampang dan temper; silikon lebih tinggi dapat menghasilkan perilaku abrasif sehingga pemilihan alat harus mempertimbangkan keausan abrasif.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan bentuk dalam kondisi annealed O sangat baik, memungkinkan penarikan dalam, pembengkokan, dan pembentukan regangan dengan radius lengkung relatif besar. Radius lengkung minimum yang direkomendasikan biasanya 1–3 kali ketebalan material untuk operasi pembentukan umum pada temper O, meningkat untuk temper seri H. Respon pengerjaan dingin menguntungkan dan dapat diprediksi, memungkinkan penguatan bertahap melalui pembentukan, namun pegas balik harus dipertimbangkan dalam desain dan tooling untuk mencapai target dimensi.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang terutama tidak dapat diperlakukan panas, 4017 tidak merespon perlakuan solusi plus penuaan buatan konvensional seperti paduan seri 6xxx atau 7xxx. Upaya menerapkan perlakuan panas gaya T6 memberikan penguatan terbatas karena kandungan silikon dan keseimbangan Mg:Si tidak mendukung pengerasan signifikan melalui presipitasi Mg2Si.

Pengerasan kerja adalah metode utama untuk meningkatkan kekuatan dalam 4017; pengerjaan dingin terkendali diikuti oleh stabilisasi atau overaging ringan (seri H2x–H3x) digunakan untuk mengunci sifat dan meminimalkan efek penuaan alami. Annealing penuh (O) mengembalikan paduan ke kondisi paling lunak dan duka untuk operasi pembentukan, sedangkan annealing penghilang tegangan digunakan untuk mengurangi tegangan residual dari pembentukan atau pengelasan. Untuk kondisi layanan khusus, penuaan buatan terkendali (T5/T4) dapat digunakan untuk menstabilkan mikrostruktur namun hanya memberikan peningkatan kekuatan moderat.

Pengendalian proses selama siklus termal—pengelasan, brazing, atau tahapan fabrikasi yang melibatkan panas—penting untuk membatasi pembesaran partikel silikon dan mempertahankan kualitas permukaan serta ketahanan korosi.

Performa Suhu Tinggi

Suhu tinggi secara signifikan mengurangi kekuatan 4017 dibandingkan nilai pada suhu ruang; batas suhu layanan biasanya ditetapkan konservatif di kisaran 100–150 °C untuk aplikasi pembebanan berkelanjutan. Di atas suhu ini, intermetalik dan dispersi silikon-aluminium dapat membesar, menyebabkan penurunan kekuatan luluh dan ketahanan lelah.

Oksidasi aluminium bersifat terbatas sendiri, sehingga pembentukan skala minimal dibandingkan paduan ferrous, namun paparan lama pada suhu tinggi dapat mendorong kekasaran permukaan dan kerapuhan pada bagian dengan detail halus. Daerah terpengaruh panas di sekitar las rentan terhadap perubahan mikrostruktur pada suhu tinggi yang dapat mengurangi ketangguhan lokal dan ketahanan lelah.

Untuk lonjakan suhu tinggi intermiten, 4017 dapat digunakan dengan memperhitungkan degradasi kekuatan dan potensi perubahan dimensi; faktor keamanan rekayasa dan tahapan stabilisasi termal harus dimasukkan untuk layanan suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Menggunakan 4017
Otomotif	Panel bodi luar, subframe las	Kemampuan bentuk dan las baik serta kekuatan sedang dengan massa rendah
Kelautan	Bracket struktural, rangka non-kritis	Ketahanan korosi seimbang dan kemampuan las di lingkungan pesisir
Aerospace	Fitting sekunder, anggota struktural interior	Kekuatan terhadap berat baik dan kompatibilitas dengan pengelasan/brazing
Elektronik	Chassis dan penyebar panas	Konduktivitas termal baik dan kemudahan fabrikasi dengan kontrol hasil permukaan

4017 biasa digunakan ketika kombinasi fabrikasi las, pembentukan, dan kekuatan mekanik yang cukup diperlukan tanpa kompleksitas paduan dapat perlakuan panas. Penggunaannya pada bagian struktural sekunder dan rangkaian fabrikasi memanfaatkan sifat seimbang dan kemudahan manufakturnya.

Wawasan Pemilihan

4017 adalah pilihan praktis ketika engineer membutuhkan kemampuan las dan brazing yang superior di samping kemampuan pembentukan dan kekuatan yang wajar. Material ini sangat cocok digunakan di mana operasi penyambungan mendominasi proses fabrikasi dan di mana pembentukan atau stamping skala besar pada keadaan temper anil diperlukan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 4017 menukar sebagian konduktivitas listrik dan kemampuan pembentukan akhir dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi serta peningkatan ketahanan terhadap retak panas pada hasil las. Jika dibandingkan dengan paduan kerja keras umum seperti 3003 atau 5052, 4017 biasanya menawarkan kemampuan las yang lebih baik dan kekuatan sedikit lebih tinggi untuk perakitan yang dilas atau dibrazing sambil tetap mempertahankan ketahanan korosi yang kompetitif. Berbeda dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 4017 tidak mencapai kekuatan puncak yang sama tetapi lebih disukai ketika fabrikasi didorong oleh proses las, dengan kerentanan lebih rendah terhadap pelemahan HAZ dan proses yang lebih sederhana menjadi prioritas lebih tinggi daripada kekuatan maksimum.

Pertimbangkan kendala biaya dan ketersediaan: 4017 sering tersedia dalam stok plat dan ekstrusi untuk bengkel fabrikasi, tetapi penggantian harus selalu divalidasi dengan memeriksa data kimia dan uji sifat dari pemasok sesuai dengan kebutuhan aplikasi.

Ringkasan Penutup

4017 tetap relevan sebagai paduan aluminium tempa pengandung silikon yang memberikan keseimbangan pragmatis antara kemampuan las, kemampuan pembentukan, dan kekuatan sedang untuk aplikasi yang banyak melibatkan proses fabrikasi. Komposisi material dan fleksibilitas prosesnya menjadikannya pilihan yang tahan lama di mana operasi penyambungan, kemampuan manufaktur, dan kinerja korosi harus diseimbangkan untuk memenuhi tuntutan teknik dan produksi.