Aluminium 4045: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

Alloy 4045 adalah bagian dari seri 4xxx dari paduan aluminium, yang merupakan paduan silikon dengan silikon sebagai unsur paduan utama. Seri 4xxx ditandai oleh tambahan silikon yang menurunkan rentang leleh, meningkatkan fluiditas, serta memengaruhi kemampuan las dan brazing; 4045 termasuk dalam keluarga ini dengan kandungan silikon yang jauh lebih tinggi dibandingkan paduan hampir murni dan seringkali lebih tinggi dari paduan pengisi 4043 yang umum.

Unsur paduan utama dalam 4045 adalah silikon, yang biasanya dilengkapi dengan kandungan besi, mangan rendah, dan elemen jejak seperti titanium dan kromium. 4045 pada dasarnya adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan dengan panas; mekanisme penguatan utamanya adalah efek larutan padat dari silikon dan pengerasan regangan yang diperoleh dari pengerjaan dingin saat diproses dalam kondisi temper H.

Ciri utama 4045 meliputi kemampuan las yang baik, peningkatan fluiditas untuk aplikasi pengelasan/brazing, kekuatan sedang, dan ketahanan korosi yang dapat diterima di banyak lingkungan atmosfer dan korosif ringan. Paduan ini menunjukkan kemampuan pembentukan yang baik dalam kondisi annealed, namun kehilangan duktilitas dengan pengerasan kerja; kemampuan mesin sedang jika dibandingkan dengan aluminium murni karena silikon mendorong pengendalian pembentukan serpihan saat pemotongan.

Industri yang umumnya menggunakan 4045 adalah otomotif (sebagai pengisi atau aplikasi lapisan), HVAC dan pembuatan penukar panas, fabrikasi umum yang memerlukan kompatibilitas pengisi las/brazing, serta beberapa komponen alat rumah tangga konsumen. Insinyur memilih 4045 ketika diperlukan kemampuan las yang lebih baik, perilaku leleh yang lebih rendah, dan efek silikon pada pembasahan/aliran dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi atau aluminium sangat murni dengan konduktivitas tinggi.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Weldabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sangat dianil, ductilitas maksimum untuk pembentukan
H12	Rendah-Sedang	Sedang	Baik	Baik	Sedikit pengerasan regangan; kelenturan terbatas
H14	Sedang	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	Temper lembar kerja komersial umum dengan pengerasan kerja
H16	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Terbatas	Baik	Pengerasan kerja lebih berat untuk kekakuan
H18	Tinggi	Rendah	Buruk	Baik	Pengerasan dingin maksimum, elongasi minimal
T4 (jika berlaku)	Tidak Ada	Tidak Ada	Variabel	Variabel	Umumnya tidak dapat diperlakukan panas; kondisi mirip T4 karena proses pelarutan dalam beberapa pengolahan
T6/T651 (jarang)	Tidak Ada	Tidak Ada	Tidak Ada	Tidak Ada	Paduan 4xxx tidak termasuk paduan pengerasan presipitasi; temper ini tidak khas

Temper sangat berpengaruh pada perilaku mekanik dan kemampuan pembentukan 4045. Temper annealed (O) memaksimalkan elongasi dan formabilitas, memungkinkan proses penarikan dalam dan pembengkokan berat, sementara peningkatan nomor H pada pengerjaan dingin secara bertahap meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan duktilitas dan kelenturan.

Karena 4045 bukan paduan pengerasan presipitasi, temper “T” yang terkait dengan pengerasan usia tidak menghasilkan reaksi yang sama seperti pada paduan 6xxx atau 7xxx; pengendalian proses pengerjaan dingin dan jadwal annealing adalah metode utama untuk menyesuaikan sifat akhir pada bagian produksi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	9.0–12.5	Unsur paduan utama; mengendalikan rentang leleh, fluiditas, dan weldability
Fe	0.2–0.7	Kotoran umum; memengaruhi pembentukan intermetalik dan kekuatan
Mn	0.1–0.5	Tambahan minor; memperhalus struktur dan dapat sedikit meningkatkan kekuatan
Mg	≤0.10	Sangat rendah; membatasi penguatan larutan padat dari Mg
Cu	≤0.10	Biasanya minimal; membatasi kerentanan terhadap korosi lokal dan SCC
Zn	≤0.10	Hanya tingkat jejak; bukan kontributor penguatan
Cr	≤0.10	Elemen jejak untuk kontrol butir jika ada
Ti	≤0.10	Pereda butir dalam proses pengecoran atau pengerjaan jika digunakan secara sengaja
Lainnya (masing-masing)	≤0.05	Kotoran terkontrol lainnya; sisanya Al

Silikon mendominasi performa dengan menurunkan temperatur solidus dan liquidus serta meningkatkan fluiditas lelehan, yang memperbaiki aliran kolam las dan mengurangi sensitivitas retak panas. Elemen jejak seperti Fe dan Mn memengaruhi pembentukan partikel intermetalik yang berdampak pada kekuatan, kemampuan mesin, dan kecenderungan korosi lokal.

Batas kimiawi tepat bergantung pada produk dan standar; pembeli harus merujuk spesifikasi pengendali (AA, EN, JIS, atau GB/T) untuk batas komposisi yang tersertifikasi pada lot atau produk pabrik tertentu.

Sifat Mekanik

Pada perilaku tarik, 4045 dalam kondisi annealed biasanya menunjukkan kekuatan tarik ultimat sedang dan elongasi relatif tinggi, mencerminkan paduan dan ketidakhadiran pengerasan presipitasi. Saat pengerjaan dingin meningkat (temper H), kekuatan tarik dan luluh naik sementara elongasi dan ketangguhan menurun, sesuai dengan respon pengerasan kerja klasik paduan yang tidak dapat diperlakukan panas.

Kekuatan luluh dalam temper O cukup rendah namun memadai untuk banyak komponen bentuk, sementara temper H14–H18 digunakan ketika diperlukan kekakuan statis lebih tinggi atau kontrol dimensi. Nilai kekerasan meningkat seiring pengerjaan dingin; paduan mempertahankan ketahanan lelah yang wajar pada temper rendah, namun umur lelah dapat menurun dengan pengerjaan dingin lebih karena penurunan duktilitas dan lokasi cacat mikrostruktur.

Ketebalan berperan: lembaran tipis cenderung lebih kuat pada temper yang setara karena pengerjaan dingin lebih akibat proses penggilingan; bagian sangat tebal mungkin menunjukkan kekuatan yang lebih rendah dan isotropi lebih tinggi serta kemampuan pembengkokan berbeda. Sambungan las biasanya menunjukkan daerah terpengaruh panas (HAZ) yang lebih lunak dibandingkan logam dasar tergantung proses; desain harus mempertimbangkan perilaku HAZ terutama untuk komponen kritis terhadap kelelahan.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (misal H14/H16)	Catatan
Kekuatan Tarik	90–150 MPa (typical)	140–220 MPa (typical)	Nilai bervariasi dengan ketebalan, pengerjaan dingin, dan bentuk produk; verifikasi data pabrik
Kekuatan Luluh	30–70 MPa (typical)	80–160 MPa (typical)	Luluh didefinisikan oleh offset 0.2%; pengerjaan dingin meningkatkan luluh secara signifikan
Elongasi	20–35%	6–18%	Annealed memiliki ductilitas tinggi; H18 elongasi rendah cocok untuk bagian kaku
Kekerasan	HB ~25–45	HB ~40–80	Rentang Brinell perkiraan; korelasi dengan tarik melalui konversi standar

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.68–2.70 g/cm³	Kepadatan tipikal untuk paduan aluminium silikon hasil pengerjaan; sedikit meningkat dengan Si
Rentang Leleh	~577–615 °C	Silikon menurunkan solidus eutektik mendekati 577 °C untuk paduan Al–Si; rentang tergantung kandungan Si%
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan; masih tinggi untuk bagian penyebar panas
Konduktivitas Listrik	~30–45 % IACS	Berkurang dibanding aluminium murni karena Si dan kotoran
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Perkiraan dekat suhu kamar, bervariasi sedikit dengan paduan
Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal linier tipikal untuk paduan Al-Si

Kepadatan dan sifat termal 4045 menjadikannya menarik untuk komponen yang memerlukan pengurangan berat dan pengelolaan termal penting, seperti penukar panas dan housing. Konduktivitas termal menurun dibanding aluminium murni namun tetap cukup tinggi untuk banyak aplikasi perpindahan panas; perancang harus mempertimbangkan penurunan konduktivitas ini saat menentukan komponen thermal dengan sirip atau ketebalan tipis.

Konduktivitas listrik bukan merupakan keunggulan utama 4045; jika dibutuhkan konduktivitas tinggi, paduan lebih murni (seri 1xxx) sebaiknya dipertimbangkan. Penurunan rentang leleh dibanding aluminium murni adalah atribut penting dalam proses pengelasan dan brazing.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3–6,0 mm	Kekuatan meningkat dengan cold rolling	O, H12, H14, H16	Bentuk dominan untuk HVAC, panel peralatan, dan plat lapis isian
Plat	>6,0 mm	Pengerasan kerja lebih rendah dibandingkan lembaran tipis	O, H14	Kurang umum karena 4045 dioptimalkan untuk produk dengan ketebalan lebih tipis
Ekstrusi	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan tergantung pada regangan pasca-ekstrusi	O, temper ringan H	Ekstrusi digunakan untuk list dan anggota struktural kecil
Tabung	Ø beberapa mm hingga 100+ mm	Mirip dengan lembaran; pilihan cold-worked	O, H14	Digunakan untuk penukar panas dan pipa HVAC
Barton/Batang	3–100 mm	Penampang lebih besar mengurangi pengerasan kerja dingin	O	Batang sering digunakan sebagai kawat isian atau brazing

Lembaran dan gulungan adalah bentuk pabrik paling umum untuk 4045 karena kekuatan utamanya terletak pada perilaku pengelasan/brazing dan kemampuan bentuk pada ketebalan tipis. Bentuk ekstrusi dan batang muncul apabila diperlukan profil khusus atau batang isian, tetapi paduan ini jarang digunakan untuk plat berat dimana kebutuhan kekuatan-terhadap-berat lebih mengarah pada keluarga paduan lainnya.

Perbedaan proses mengatur sifat akhir: rolling dan anneal terkontrol pada lembaran menghasilkan permukaan yang baik dan kemampuan bentuk, sedangkan ekstrusi memerlukan kontrol termal yang hati-hati untuk menghindari segregasi fase kaya silikon; pembuatan kawat isian menekankan konsistensi komposisi dan rendahnya inklusi agar keandalan pengelasan terjamin.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4045	USA	Penunjukan utama di bawah Aluminum Association; konsultasikan spesifikasi AA untuk batasan
EN AW	AlSi9–12 (perkiraan)	Eropa	Tidak ada padanan langsung EN AW tunggal; keluarga AlSi9 atau AlSi11 adalah cocokkan perkiraan
JIS	A4045 (perkiraan)	Jepang	Standar lokal dapat menggunakan penandaan 4xxx serupa; konfirmasikan spesifikasi JIS untuk komposisi
GB/T	AlSi10–12 (perkiraan)	Tiongkok	Penandaan coran/tempa Tiongkok dapat dipetakan ke seri AlSi; cek tabel GB/T

Padanan langsung dan penggantian untuk 4045 tidak selalu tepat antar standar regional karena toleransi berbeda dan penggunaan yang dimaksud (lembaran tempa vs kawat isian vs grade coran). Engineer disarankan membandingkan rentang komposisi tersertifikasi, uji mekanik, dan bentuk produk (lembaran, batang, isian) daripada hanya mengandalkan nama grade nominal agar memastikan kebermaknaan penggantian.

Ketahanan Korosi

4045 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik khas paduan aluminium, dengan tambahan silikon yang tidak secara signifikan merusak perlindungan oksida pelindung alami. Dalam lingkungan outdoor dan indoor biasa, komponen 4045 yang selesai dengan benar menunjukkan umur pakai panjang tanpa perlakuan kontrol korosi aktif khusus.

Pada paparan laut, 4045 tampil cukup baik namun tidak setangguh paduan aluminium kelas laut terbaik (misal seri 5xxx yang mengandung magnesium). Pitting akibat klorida dapat terjadi terutama di mana terdapat kontaminan atau pasangan galvanik; desainer harus menentukan pelapis pelindung atau penghalang korosi korban guna penggunaan dalam air asin jangka panjang.

Kerentanan retak korosi tegangan (SCC) secara umum rendah untuk paduan 4xxx rendah tembaga; faktor utama SCC — tegangan tarik tinggi, klorida korosif, dan fitur mikrostruktur tertentu — kurang menonjol pada 4045 dibanding beberapa paduan kekuatan tinggi dan perlakuan panas. Interaksi galvanik harus diperhatikan: aluminium bersifat anodis terhadap banyak logam umum termasuk tembaga dan baja; saat kontak, aluminium akan mengkorosi lebih dahulu kecuali diinsulasi atau dilindungi katodik.

Dibandingkan dengan paduan seri 5xxx, 4045 mengorbankan sebagian ketahanan korosi lokal pada serangan klorida laut tetapi sering memberikan kemampuan las yang lebih baik dan kerentanan retak panas lebih rendah; dibandingkan seri 6xxx atau 7xxx, 4045 memiliki kekuatan puncak lebih rendah namun bisa kurang sensitif terhadap fenomena korosi terkait las tertentu berkat kandungan silikon.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

4045 sangat dihargai untuk pengelasan fusi dan sering digunakan dalam bentuk kawat isian untuk aplikasi GTAW dan GMAW. Silikon menurunkan rentang pencairan dan meningkatkan wetting serta fluiditas kolam las, mengurangi risiko retak panas dibanding banyak paduan aluminium lain. Kawat isian yang direkomendasikan untuk pengelasan aluminium-ke-aluminium umumnya mirip dengan paduan 4043/4045 tergantung kebutuhan kandungan silikon; untuk penyambungan dengan logam berbeda, brazing atau pemakaian bahan isian khusus mungkin diperlukan.

Sambungan las dapat menunjukkan pelunakan daerah terpengaruh panas (HAZ) relatif terhadap logam dasar yang sangat dikeraskan secara dingin; namun karena 4045 bukan paduan perlakuan panas, kehilangan ini umumnya berasal dari anneal pengerasan kerja bukan disolusi presipitasi. Pertimbangan sebelum dan sesudah las meliputi pengendalian distorsi, menghindari kontaminasi (oksida, minyak), dan spesifikasi kimia isian agar sesuai kebutuhan korosi dan mekanik.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 4045 bersifat sedang dan sering lebih baik daripada aluminium hampir murni dengan paduan rendah karena silikon memperbaiki kontrol serpihan dan mengurangi perilaku lengket. Pemesinan tipikal menggunakan alat carbide dengan sudut positif tinggi, kecepatan potong moderat, dan pendinginan banjir untuk mengatur panas dan mencegah tepi terbentuk. Serpihan cenderung kontinu dan perlu evakuasi baik; kecepatan pakan dan kedalaman harus dipilih agar menghindari getaran (chatter) serta mempertahankan hasil permukaan.

Bubut dan frais dapat mencapai finis permukaan baik dalam temper O; temper H yang lebih keras akan meningkatkan gaya potong dan mempercepat aus alat. Pengeboran pada bagian tebal harus mempertimbangkan partikel silikon yang dapat mengikis alat; penggunaan carbide berlapis dan siklus peck-drilling yang tepat disarankan.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik dalam kondisi anneal O; 4045 dapat ditarik dalam, dibengkokkan dan distretch-form dengan radius lengkung kecil relatif terhadap ketebalan. Saat pengerjaan dingin berlangsung (H14–H18), kemampuan bentuk menurun dan springback meningkat, memerlukan kontrol proses ketat dan radius lengkung lebih besar. Radius lengkung minimum bagian dalam yang direkomendasikan dalam temper O biasanya mulai dari 1–2× ketebalan untuk lengkung sederhana dan meningkat dengan kompleksitas atau ketebalan plat.

Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi regangan dan meningkatkan risiko retak tepi; untuk operasi pembentukan berat, spesifikasikan temper O atau lakukan anneal antara tahap sesuai kebutuhan. Pembentukan panas jarang digunakan untuk 4045 tetapi dapat diterapkan dalam operasi ekstrusi atau bending khusus untuk menghindari patah saat deformasi besar diperlukan.

Perilaku Perlakuan Panas

4045 diklasifikasikan sebagai paduan non-perlakuan panas; perlakuan larutan dan penuaan presipitasi konvensional tidak menghasilkan peningkatan kekuatan signifikan seperti pada seri 6xxx atau 7xxx. Upaya perlakuan gaya T6 klasik tidak menghasilkan pengerasan usia yang berarti karena paduan ini kurang unsur utama Mg dan/atau Cu sebagai pelarut.

Kontrol sifat mekanik utamanya dicapai melalui pengerjaan dingin (strain hardening) dan siklus annealing. Annealing (rekristalisasi) dilakukan dengan pemanasan ke rentang suhu yang sesuai (umumnya 300–415 °C tergantung produk dan praktik pabrik) untuk mengembalikan keuletan. Paparan termal saat pengelasan dapat menganneal pengerasan kerja secara lokal dan harus dipertimbangkan dalam desain agar menghindari zona lunak.

Jika pemrosesan termal digunakan untuk pelepasan tegangan atau homogenisasi bagian bentuk, waktu pada suhu dan kecepatan pendinginan dikontrol untuk mencegah pengerasan fase kaya silikon yang dapat merusak keuletan dan hasil permukaan.

Performa Suhu Tinggi

Pada temperatur tinggi, 4045 mengalami kehilangan kekuatan bertahap khas paduan aluminium; di atas sekitar 150–200 °C, sifat mekanik menurun signifikan dan creep jangka panjang dapat menjadi perhatian desain. Eutektik suhu rendah dan fase kaya silikon membatasi pemakaian pada suhu tinggi berkelanjutan dibanding beberapa paduan aluminium tahan panas atau paduan berbasis besi tertentu.

Oksidasi relatif rendah dan biasanya terbatas pada lapisan tipis aluminium oksida; namun paparan suhu tinggi lama dalam atmosfer agresif dapat menyebabkan pembentukan skala dan mempengaruhi tampilan permukaan. HAZ pada bagian las akan menunjukkan mikrostruktur yang berubah saat terpapar suhu tinggi selama pemakaian, berpotensi mengurangi umur kelelahan dan mengubah stabilitas dimensional.

Untuk aplikasi yang memerlukan layanan terus-menerus di atas 150 °C atau beban termomekanik siklik, paduan alternatif yang dirancang khusus untuk performa suhu tinggi atau sistem logam selain aluminium mungkin diperlukan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 4045 Digunakan
Otomotif	Kawat pengisi untuk pengelasan body dan trim	Kelancaran kolam las yang baik dan pengurangan retak panas; kompatibilitas dengan plat aluminium
Kelautan/HVAC	Sirip dan pipa penukar panas	Kondutivitas termal dan kemampuan proses bentuk yang baik untuk ketebalan tipis
Aerospace (non primer)	Fitting sekunder, fairing	Rasio kekuatan-terhadap-berat sedang dan perilaku korosi baik untuk komponen non-kritis
Elektronik	Heat sink dan housing	Kinerja termal dikombinasikan dengan kemudahan pembentukan dan penyambungan
Fabrikasi Umum	Panel peralatan, trim, rakitan brazing	Logam pengisi/pengelasan yang ekonomis dengan gabungan kemampuan bentuk dan kelancaran aliran

Kegunaan 4045 lebih sering terkait dengan perilaku penyambungan dan fabrikasi daripada sebagai paduan struktural dengan kekuatan tertinggi. Material ini dipilih ketika diperlukan keseimbangan antara kemampuan las yang baik, kelancaran aliran logam cair, dan kinerja mekanik yang memadai untuk pembuatan komponen yang dapat diproduksi dan dirawat.

Wawasan Pemilihan

Pilih 4045 ketika kemampuan las dan fluiditas logam cair menjadi prioritas serta karakteristik paduan kaya silikon yang tidak dapat diolah dengan perlakuan panas sesuai dengan kebutuhan komponen. Paduan ini sangat cocok untuk aplikasi kawat pengisi dan bagian berbentuk tipis yang memerlukan kemampuan aliran dan wettability yang baik dalam proses penyambungan.

Dibandingkan dengan aluminium komersial murni (1100), 4045 menukar sebagian konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk maksimal dengan kemampuan las/brazing yang lebih baik serta kekuatan yang sedikit lebih tinggi pada temper dingin. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 4045 biasanya memberikan duktilitas yang serupa atau sedikit lebih rendah namun dengan kelancaran kolam las yang lebih baik dan ketahanan terhadap beberapa mode retak panas tertentu. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 4045 memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah namun sering dipilih saat kemampuan las yang sangat baik dan sifat leleh yang lebih rendah sangat penting, atau ketika kompatibilitas pengerasan presipitasi tidak diperlukan.

Gunakan logika pemilihan berdasarkan kebutuhan manufaktur (pengelasan/brazing vs. kekuatan struktural), lingkungan korosi, dan kemampuan pasca-proses (apakah Anda dapat melakukan annealing atau mengandalkan pengerasan kerja?), serta selalu konfirmasi ketersediaan dan harga dari pemasok, karena beberapa varian 4xxx diproduksi khusus untuk aplikasi pengisi atau khusus dan mungkin memiliki bentuk stok terbatas.

Ringkasan Akhir

Aluminium 4045 tetap menjadi paduan teknik yang praktis ketika kemampuan las yang didorong oleh silikon, karakteristik leleh yang terkendali, dan kemampuan bentuk yang baik dalam kondisi annealed diperlukan. Sifatnya yang tidak dapat dipanas-olah memandu perancang untuk mengandalkan pengerasan kerja dingin dan kontrol proses guna memenuhi target kekuatan, menjadikannya pilihan utama untuk logam pengisi, komponen HVAC, dan rakitan fabrikasi di mana kemudahan manufaktur dan kinerja kompatibel dengan korosi lebih diutamakan daripada kekuatan pada suhu tinggi.