Aluminium 4044: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ringkasan Komprehensif

Alloy 4044 adalah anggota dari seri aluminium 4xxx, yang merupakan paduan utama silikon (Si) dalam keluarga wrought. Kandungan silikon pada alloy ini cukup tinggi dibandingkan dengan alloy seri 1xxx–3xxx dan diklasifikasikan sebagai alloy yang tidak dapat diperlakukan dengan perlakuan panas (non-heat-treatable), yang mengandalkan penguatan larutan padat dan pengerasan regangan untuk peningkatan sifat mekanik.

Komponen paduan utama adalah silikon dengan tambahan terkendali dari besi, mangan, dan elemen jejak; kadar tembaga dan magnesium biasanya sangat rendah. Komposisi yang kaya Si meningkatkan kemampuan pengecoran dan pengelasan sekaligus memodifikasi perilaku leleh dan karakteristik penggabungan alloy ini.

Sifat utama 4044 meliputi kekuatan sedang, ketahanan korosi yang baik dalam berbagai lingkungan atmosfer dan cairan ringan, kemampuan las yang sangat baik, serta kemampuan bentuk yang memadai saat dalam kondisi annealed. Penggunaan umum di industri meliputi bodi otomotif dan aplikasi brazing/filler, penukar panas, komponen listrik, dan ekstrusi struktural umum di mana aliran material dan kompatibilitas filler sangat penting.

Para engineer memilih 4044 dibandingkan alloy lain ketika dibutuhkan keseimbangan antara kemampuan las, performa brazing, dan ketahanan korosi tanpa biaya tinggi, kompleksitas proses, atau pengurangan keuletan yang menyertai banyak alloy yang dapat diperlakukan dengan perlakuan panas. Kandungan silikon meningkatkan fluiditas dan mengurangi retak panas selama pengelasan dan brazing, yang menjadi alasan utama pemilihannya untuk aplikasi penggabungan dan filler.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Peregangan	Formabilitas	Weldabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Unggul	Unggul	Sepenuhnya di-anneal, keuletan dan formabilitas terbaik
H12 / H14 / H16	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Temper pengerasan regangan; tersedia dari pengerasan ringan hingga sedang
H18 / H24	Lebih Tinggi	Berkurang	Cukup	Baik	Pengerasan regangan lebih berat untuk kekuatan lebih tinggi saat formabilitas kurang kritis
T (misal, T4/T5/T6)	Tidak berlaku / Terbatas	T/A	Terbatas	T/A	Alloy seri 4xxx konvensionalnya tidak dapat diperlakukan dengan perlakuan panas; temper T jarang atau terkait proses khusus

Temper memiliki pengaruh kuat dan dapat diprediksi pada performa 4044 karena alloy ini tidak dapat diperlakukan dengan perlakuan panas dan memperoleh peningkatan kekuatan terutama dari pengerasan dingin. Perpindahan dari temper O ke temper H meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan keuletan dan formabilitas, yang mempengaruhi radius bengkok dan batas pembentukan regangan.

Untuk pekerjaan pengelasan dan brazing, material annealed (O) lebih disukai untuk pembentukan sebelum penggabungan dan meminimalkan tegangan sisa di zona las; temper H digunakan ketika dibutuhkan kekuatan produk jadi yang lebih tinggi dan operasi pasca pembentukan terbatas.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	4.0 – 6.0	Elemen paduan utama; meningkatkan fluiditas, menurunkan rentang titik leleh
Fe	≤ 0.7	Impuritas umum; mempengaruhi kekuatan dan pembentukan intermetal
Mn	≤ 0.5	Tambahan kecil menyempurnakan struktur butir dan sedikit meningkatkan kekuatan
Mg	≤ 0.20	Biasanya rendah; Mg tinggi tidak tipikal untuk 4044
Cu	≤ 0.20	Umumnya rendah untuk meminimalkan korosi dan menjaga kemampuan las
Zn	≤ 0.10	Rendah; bukan elemen penguat di sini
Cr	≤ 0.10	Elemen kontrol jejak untuk stabilitas butir
Ti	≤ 0.20	Biasanya hadir sebagai pembuang butir pada beberapa bentuk produk
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05	Residu dan elemen jejak; sisanya aluminium

Kandungan silikon adalah faktor dominan yang mengontrol mikrostruktur 4044, perilaku solidus-liquidus, dan pembentukan fase kaya Si. Kandungan besi dan mangan kecil menghasilkan intermetal yang memengaruhi sifat suhu tinggi dan kemampuan mesin, sedangkan Mg dan Cu sengaja rendah untuk mempertahankan ketahanan korosi dan kemampuan las. Performa keseluruhan adalah fungsi penguatan larutan padat oleh Si ditambah kontrol mikrostruktur melalui pemrosesan termo-mekanis.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik untuk 4044 khas alloy Al-Si yang tidak dapat diperlakukan dengan perlakuan panas: keuletan relatif tinggi dalam kondisi annealed dan kekuatan luluh serta tarik yang meningkat secara progresif dengan pengerasan regangan. Kekuatan luluh rendah pada kondisi O tetapi naik secara signifikan dengan temper H; nilai elongasi tertinggi pada kondisi O dan menurun saat material mengalami pengerasan kerja. Kekerasan mengikuti tren yang sama; temper H menunjukkan kekerasan lebih tinggi karena akumulasi dislokasi dan kemungkinan presipitasi fase impuritas halus.

Performa lelah (fatigue) sedang dan sangat bergantung pada kualitas permukaan, ketebalan, dan keadaan tegangan sisa yang diinduksi oleh pembentukan atau pengelasan. Material dengan ketebalan lebih tipis cenderung menunjukkan umur lelah yang lebih rendah jika tidak dibersihkan (deburring) dan dihilangkan tegangan sisa dengan baik; zona pengaruh panas las dan inklusi dari proses dapat menjadi titik nukleasi retak lelah. Desainer harus memperhitungkan perilaku tergantung ketebalan dan pengaruh sambungan las atau brazed pada umur siklik.

Heterogenitas mikrostruktur dari pengecoran atau ekstrusi, seperti distribusi partikel Si, memengaruhi kemampuan mesin dan ketahanan aus; bagian yang lebih tebal dapat mempertahankan partikel Si yang lebih kasar dan keuletan yang lebih rendah dibandingkan lembaran tipis yang diproduksi dan digulung dingin ke temper H.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (misal H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	70 – 110 MPa (tipikal)	130 – 180 MPa (tipikal)	Nilai bervariasi menurut temper dan ketebalan; temper H jauh lebih tinggi
Kekuatan Luluh	30 – 60 MPa (tipikal)	100 – 150 MPa (tipikal)	Kekuatan luluh naik tajam dengan pengerasan dingin
Elongasi	20 – 35%	5 – 15%	Keuletan menurun akibat pengerasan regangan
Kekerasan (HB)	25 – 40 HB	55 – 75 HB	Brinell sebagai indeks perbandingan, bervariasi dengan pengerasan kerja

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipikal untuk alloy aluminium; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan
Rentang Leleh	≈ 577 – 635 °C	Leleh dipengaruhi eutektik akibat kadar Si; rentang tepat bergantung pada tingkat Si
Konduktivitas Termal	≈ 120 – 160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni; Si dan impuritas mengurangi konduktivitas
Konduktivitas Listrik	≈ 35 – 55 % IACS	Paduan menurunkan konduktivitas dibanding seri 1xxx
Kalor Spesifik	≈ 880 – 910 J/kg·K	Tipikal untuk aluminium pada suhu kamar
Koefisien Ekspansi Termal	≈ 23 – 24 ×10⁻⁶ /K	Mirip dengan alloy aluminium lain, penting untuk desain mismatch termal

Sifat fisik ini membuat 4044 cocok digunakan ketika konduktivitas termal baik diinginkan namun konduktivitas listrik absolut tidak kritis. Nilai ekspansi termal dan konduktivitas penting saat mendesain penukar panas, housing elektronik, atau rakitan multi-material untuk mengelola ekspansi diferensial. Titik leleh relatif rendah akibat eutektik Si juga menentukan jendela proses pengelasan, brazing, dan pengecoran/penggabungan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0.3 – 6.0 mm	Uniform; responsif terhadap pengerjaan dingin	O, H14, H24	Digunakan untuk panel, heat sink, plat brazing
Plat Tebal (Plate)	6 – 25 mm	Respons pengerjaan dingin sedikit lebih rendah	O, H18	Ketebalan lebih berat, distribusi Si kasar dapat mengurangi keuletan
Ekstrusi	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan arah yang baik	O, H14	Si membantu aliran dan hasil permukaan pada dies ekstrusi
Tabung	Berbagai kombinasi OD/ketebalan dinding	Perilaku mirip plat tipis	O, H14	Digunakan untuk heat exchanger brazed dan tabung struktural
Batang / Rod	Diameter hingga ~100 mm	Kekuatan lebih tinggi saat baru diekstrusi	O, H12	Sering digunakan untuk proses machining atau forging berikutnya

Perbedaan proses antara plat tipis, ekstrusi, dan plat tebal dikontrol oleh laju pendinginan dan jadwal pengerjaan yang mempengaruhi distribusi partikel Si dan ukuran butir. Produk ketebalan tipis yang digulung dingin ke temper H menunjukkan kekuatan lebih tinggi dan regangan lebih rendah dibandingkan plat dengan kondisi annealed. Bentuk ekstrusi memanfaatkan fluiditas yang disebabkan oleh Si untuk menghasilkan bagian dinding tipis yang kompleks sambil menjaga hasil permukaan dan stabilitas dimensi untuk proses pembentukan atau penyambungan selanjutnya.

Grade Setara

Standar	Grade	Region	Catatan
AA	4044	USA	Penamaan oleh Aluminum Association
EN AW	4044	Eropa	Penamaan umum di Eropa; batas komposisi bisa sedikit berbeda
JIS	A4044 (perkiraan)	Jepang	Standar lokal mungkin menggunakan penamaan Al–Si serupa
GB/T	Al4044 (perkiraan)	Tiongkok	Standar Tiongkok mungkin mencantumkan paduan Al–Si dengan kandungan Si yang sebanding

Label grade setara biasanya menunjukkan kimia yang secara umum mirip, namun standar regional dapat berbeda dalam kisaran yang diperbolehkan untuk impuritas dan elemen jejak. Toleransi ini mempengaruhi sifat seperti konduktivitas listrik, kemudahan machining, dan performa brazing; engineer harus merujuk tabel standar spesifik untuk pengadaan dan kualifikasi akhir. Saat mengganti atau substitusi, verifikasi laporan uji sertifikasi untuk properti kritis seperti kandungan Si, data tarik, dan dampak paduan tambahan.

Ketahanan Korosi

4044 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik yang baik secara umum, setara dengan banyak paduan aluminium komersial, berkat lapisan pelindung Al2O3 yang terbentuk secara alami pada permukaan aluminium. Penambahan silikon tidak secara signifikan merusak film pasif ini, dan 4044 bekerja baik di atmosfer industri maupun pedesaan dengan tingkat polutan moderat.

Dalam lingkungan laut, paduan ini menunjukkan ketahanan wajar terhadap korosi seragam, tetapi korosi lokal dapat terjadi di celah dan air laut yang stagnan jika terjadi kopling galvanik dengan logam yang lebih mulia (misalnya baja tahan karat atau paduan tembaga). Persiapan permukaan, pelapisan, dan pertimbangan katodik/anodik diperlukan untuk masa pakai jangka panjang di lingkungan laut yang keras.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking pada 4044 rendah dibandingkan paduan seri 2xxx dan 7xxx yang kuat dan dapat diperlakukan panas karena tingkat kekuatannya moderat dan silikon tidak mendorong mekanisme serangan antarbutir yang sama. Namun, sambungan las atau brazing harus dirancang dengan cermat karena mikrostruktur heterogen dan tegangan residual tarik dapat mempercepat proses korosi lokal dibandingkan logam dasar.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

4044 sangat bisa dilas dan sering digunakan sebagai bahan pengisi dalam pengelasan dan brazing aluminium karena silikon memperbaiki fluiditas dan mengurangi kecenderungan retak panas. Proses umum seperti GMAW (MIG) dan GTAW (TIG) bekerja dengan baik ketika kawat pengisi yang tepat (ER4043/ER4044) dipilih; ER4044 banyak digunakan untuk aplikasi otomotif dan brazing. Zona terpengaruh panas mungkin menunjukkan pelunakan lokal pada temper yang sangat dikerjakan, dan pemanasan awal atau perlakuan pasca-las kadang digunakan untuk mengurangi tegangan residual.

Kemudahan Machining

Kemudahan machining 4044 bersifat sedang; partikel silikon meningkatkan stabilitas dalam proses pemotongan dan dapat memperbaiki kontrol serpihan dibanding aluminium murni namun meningkatkan keausan alat dibanding paduan yang sangat lunak. Alat carbide dengan pelapisan TiN atau TiAlN dan geometri positif pada punggung mata potong dianjurkan untuk pemotongan stabil pada kecepatan sedang. Hasil permukaan baik jika serpihan dikeluarkan dengan bersih; pembentukan built-up edge kurang bermasalah dibanding paduan yang mengandung tembaga.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan sangat baik dalam kondisi O, memungkinkan radius tekuk kecil dan aplikasi deep drawing apabila distribusi partikel Si dan ukuran butir terkendali. Pengerasan kerja mengurangi kelenturan pada temper H, sehingga pembentukan biasanya dilakukan dalam kondisi annealed diikuti (jika perlu) pengerasan deformasi untuk mencapai kekuatan yang dibutuhkan. Radius tekuk dalam minimum yang direkomendasikan bergantung pada ketebalan dan temper, namun sebaiknya ditentukan secara empiris untuk set alat dan batch coil paduan tertentu.

Perilaku Perlakuan Panas

4044 diklasifikasikan sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; sifat mekaniknya tidak dapat ditingkatkan dengan perlakuan pelarutan dan penuaan buatan konvensional seperti pada keluarga 6xxx atau 7xxx. Rute penguatan utama adalah pengerjaan dingin (strain hardening) dikombinasikan dengan efek larutan padat dari silikon. Upaya penerapan perlakuan T-type memberikan manfaat terbatas dan terutama terkait dengan pemrosesan produk spesifik daripada siklus penguatan.

Pengerolan ulang dan rekristalisasi efektif untuk mengembalikan keuletan: anneal penuh (O) melarutkan struktur dislokasi yang dihasilkan pengerjaan dan memperbesar presipitat halus atau dispersoid Si untuk memberikan karakteristik pembentukan terbaik. Siklus stabilisasi dan pelepasan tegangan digunakan secara industri untuk mengontrol tegangan residual setelah pengelasan, brazing, atau pembentukan, bukan untuk menaikkan kekuatan.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan 4044 menurun dengan naiknya suhu, dengan perilaku struktural yang dapat digunakan umumnya terbatas pada suhu di bawah ~150 °C untuk beban berkelanjutan. Di atas rentang ini, mobilitas dislokasi meningkat dan kontribusi pengerasan larutan padat serta pengerasan kerja terhadap kekuatan menurun cepat, sehingga perancang harus membatasi operasi kontinu pada suhu lebih rendah atau menggunakan penampang lebih tebal untuk mengkompensasi.

Oksidasi tidak parah untuk paduan aluminium pada suhu sedang karena lapisan Al2O3 bersifat pelindung, namun paparan berkepanjangan pada suhu tinggi mempercepat pertumbuhan oksida dan pengerasan mikrostruktur akibat difusi fase Si. Sambungan las dan brazing yang terkena suhu kerja tinggi mungkin mengalami pelunakan di HAZ dan harus dievaluasi untuk creep atau relaksasi tegangan jika terdapat beban siklik atau tegangan berkelanjutan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 4044
Otomotif	Pengisi brazing dan sirip heat exchanger	Fluiditas sangat baik dan kompatibilitas las/brazing; ketahanan korosi
Kelautan	Saluran HVAC dan komponen struktural non-kritis	Ketahanan korosi dan kemudahan fabrikasi
Aerospace	Non