Aluminium 4046: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

Alloy 4046 adalah anggota dari seri 4xxx paduan aluminium, yang merupakan paduan yang mengandung silikon dan terutama digunakan sebagai kawat pengisi las dan beberapa aplikasi bentuk. Seri 4xxx ditandai dengan silikon sebagai unsur paduan utama; pada 4046 kandungan Si relatif tinggi dibandingkan banyak paduan 4xxx lainnya, sehingga paduan ini memiliki titik leleh lebih rendah dan fluiditas yang lebih baik.

Unsur paduan utama untuk 4046 adalah silikon sebagai penambahan paduan dominan, dengan besi dan jumlah jejak mangan, magnesium, tembaga, seng, krom, dan titanium sebagai unsur minor. Paduan ini pada dasarnya tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas dan memperoleh performa mekaniknya dari komposisi paduan dan pengerjaan mekanis, bukan dari pengerasan perendaman (precipitation hardening).

Ciri utama dari 4046 adalah aliran lelehan yang sangat baik dan kecenderungan retak panas yang rendah (berguna dalam pengelasan dan brazing), kekuatan statis sedang, ketahanan korosi umum yang baik khas aluminium, serta kemampuan las yang wajar. Kemampuan bentuknya cukup baik dalam kondisi anil tetapi menurun seiring meningkatnya kandungan silikon dan pengerasan lewat pengerjaan dingin.

Industri yang umumnya menggunakan 4046 meliputi otomotif dan transportasi (sebagai bahan pengisi las dan beberapa komponen fabrikasi), HVAC dan refrigeration (sambungan brazing dan fabrikasi penukar panas), kelautan (fabrikasi dan penyambungan), serta elektronik (dimana fluiditas dan kompatibilitas untuk brazing sangat penting). Engineer memilih 4046 ketika diperlukan fluiditas kawat pengisi yang sangat baik atau ketika paduan dengan kandungan silikon tinggi memberikan integritas sambungan dan ketahanan retak solidifikasi yang lebih baik dibanding paduan silikon rendah.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil, terbaik untuk pembentukan dan brazing
H14	Sedang	Sedang	Cukup	Baik	Pengerasan kerja setengah keras; digunakan jika kekuatan sedang diperlukan
H18	Tinggi	Rendah	Buruk	Baik	Pengerasan penuh; pembentukan terbatas, kekuatan lebih tinggi lewat pengerjaan dingin
T4	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Temper T tipe solusi + penuaan alami tidak efektif untuk 4046 yang tidak bisa diperlakukan panas
T6	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Tidak Berlaku	Penuaan buatan tidak berlaku; 4046 diperkuat terutama melalui pengerasan kerja

Temper sangat mempengaruhi performa: kondisi anil (O) memberikan daktilitas maksimum dan formabilitas terbaik untuk pengepresan dalam atau pembengkokan tajam, sementara temper H meningkatkan kekuatan melalui pengerjaan dingin dengan mengorbankan elongasi. Karena 4046 tidak dapat diperlakukan panas, rangkaian T5/T6 konvensional tidak menghasilkan pengerasan perendaman seperti pada paduan seri 6xxx atau 2xxx.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	9,0–12,0	Unsur utama paduan; meningkatkan fluiditas dan mengurangi rentang leleh
Fe	0,4–1,0	Impuritas umum; membentuk intermetallic yang dapat mempengaruhi daktilitas
Mn	0,05–0,50	Minor; membantu struktur butir dan ketahanan korosi antar butir
Mg	0,05–0,30	Rendah; bukan agen penguat utama pada paduan ini
Cu	0,05–0,20	Jejak; dapat sedikit meningkatkan kekuatan tapi mempengaruhi ketahanan korosi
Zn	0,05–0,20	Jejak; biasanya terbatas pada paduan 4xxx
Cr	0,05–0,20	Jejak; dapat mengontrol struktur butir pada beberapa bentuk produk
Ti	0,02–0,10	Penambah halus butir untuk metalurgi ingot atau proses cetak/bentuk
Lainnya (masing-masing)	0,05 maks	Unsur residual termasuk Bi, Pb, Ni dll.

Kandungan silikon mendominasi perilaku mikrostruktur dan pemrosesan: menurunkan temperatur solidus dan likuidus, menghasilkan jaringan atau partikel kaya Si dalam mikrostruktur, dan meningkatkan fluiditas lelehan untuk tampilan bead las yang lebih baik serta penurunan retak panas. Besi dan mangan mengontrol morfologi dan distribusi fasa intermetallic, sementara unsur minor dijaga rendah untuk menghindari efek merugikan pada korosi dan daktilitas.

Sifat Mekanik

Dalam pengujian layanan dan laboratorium, 4046 menunjukkan kekuatan tarik sedang dan daktilitas wajar dalam kondisi anil, dengan kekuatan tarik meningkat seiring pengerasan kerja. Kekuatan luluh mengikuti tren yang sama; karena paduan ini tidak dapat diperkuat dengan perendaman, pengerasan kerja dingin (temper H) adalah metode utama untuk menaikkan kekuatan luluh. Elongasi tinggi pada kondisi O dan menurun signifikan saat kekerasan naik; kondisi pengerasan penuh memiliki elongasi yang sangat terbatas dan memerlukan radius pembengkokan yang lebih besar.

Kekerasan berkorelasi dengan temper dan pengerasan kerja; 4046 anil memiliki nilai kekerasan rendah sementara kondisi H14–H18 menunjukkan peningkatan yang terukur sesuai kenaikan kekuatan luluh dan tarik. Performa kelelahan dapat diterima untuk beban siklik non-struktural tapi sensitif terhadap finish permukaan dan kualitas sambungan saat digunakan sebagai logam pengisi atau kawat las. Efek ketebalan ada: material tipis lebih mudah dibentuk dan mendingin cepat setelah pengelasan, sedangkan bagian tebal cenderung mempertahankan mikrostruktur kasar dan memerlukan parameter pengelasan berbeda.

Properti	O/Anil	Temper Utama (H14 / H18)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	90–130	120–180	Nilai bergantung pada ketebalan, bentuk produk, dan pengerjaan dingin; perkiraan untuk produk bentuk umum
Kekuatan Luluh (MPa)	35–70	80–150	Kekuatan luluh meningkat tajam dengan pengerasan; tidak ada pengerasan perendaman
Elongasi (%)	20–30	3–12	Elongasi turun seiring pengerasan; penipisan mengurangi daktilitas lebih jauh
Kekerasan (HB atau HV)	25–50 HB	60–95 HB	Kekerasan meningkat pada temper H; nilai diukur bervariasi sesuai standar pengujian

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2,66–2,70 g/cm³	Sedikit lebih rendah dari beberapa paduan Al karena kandungan silikon; rentang densitas aluminium tipikal
Rentang Leleh	~577–615 °C	Rentang dipengaruhi eutektik karena silikon tinggi; solidus lebih rendah dari aluminium murni
Konduktivitas Termal	110–140 W/m·K	Lebih rendah dibanding aluminium murni; silikon menurunkan konduktivitas secara moderat
Konduktivitas Listrik	~30–40 %IACS	Paduan mengurangi konduktivitas dibanding aluminium murni komersial
Kalor Jenis	~880–910 J/kg·K	Tipekal untuk paduan aluminium pada suhu kamar
Koefisien Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien serupa banyak paduan aluminium; sedikit menurun dengan silicon tinggi

Set sifat fisik ini membuat 4046 cocok untuk aplikasi dimana fluiditas lelehan dan perpindahan panas penting, seperti brazing dan pengelasan penukar panas. Rentang leleh yang lebih rendah dan konduktivitas yang berkurang dibanding aluminium murni adalah kompromi untuk meningkatkan kemampuan las dan penyambungan dalam proses fabrikasi tertentu.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,2–6,0 mm	Plat tipis lebih mudah untuk proses annealing dan pembentukan	O, H14	Digunakan saat pembentukan atau sebagai material pelapis / basis brazing
Plat Tebal (Plate)	6–50 mm	Bagian yang lebih tebal menunjukkan struktur yang lebih kasar	O, H18	Digunakan dalam rakitan struktural atau pengelasan dimana ketebalan diperlukan
Ekstrusi	Profil hingga penampang besar	Pengerjaan dingin selama ekstrusi meningkatkan kekuatan	O, temper H setelah ekstrusi	Ekstrudabilitas sedang; kandungan silikon mempengaruhi keausan die
Tabung (Tube)	Berbagai diameter / ketebalan dinding	Perilaku mirip dengan plat atau pipa dengan ketebalan setara	O, temper H	Sering digunakan dalam aplikasi heat-exchanger dan pipa HVAC
Batang / Rod	Diameter dari beberapa mm hingga besar	Dapat dikerjakan dingin hingga temper H	O, H	Biasanya disuplai sebagai kawat/rod pengisi untuk pengelasan dan brazing; varian rod pengisi dengan silikon tinggi adalah standar

Perbedaan proses terutama dipengaruhi oleh kandungan silikon: paduan dengan Si tinggi seperti 4046 memiliki aliran cair baik yang membantu proses brazing dan pengelasan, tetapi Si tinggi menyebabkan pembentukan dingin yang berat menjadi lebih sulit. Proses ekstrusi dan rolling memerlukan perhatian pada keausan tooling dan pengendalian pendinginan untuk menghindari partikel Si kasar. Ketersediaan produk lebih banyak pada kawat/rod pengisi dan plat tipis untuk aplikasi penyambungan dan pembuatan heat-exchanger.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4046	USA	Penamaan umum untuk produk tempa dan basis formulasi kawat pengisi
EN AW	4046	Eropa	Sering tercantum sebagai EN AW-4046 dalam katalog Eropa untuk produk tempa
JIS	A4046 (atau setara)	Jepang	Standar lokal bisa merujuk pada komposisi Al-Si setara tanpa harus presisi angka
GB/T	4046	China	Standar China mencakup varian paduan Al-Si yang sepadan dengan AA 4046

Tabel ekuivalensi menunjukkan komposisi nominal, namun rute manufaktur dan batasan kandungan impuritas berbeda berdasarkan wilayah dan standar. Perbedaan ini dapat mempengaruhi sifat seperti keuletan, morfologi intermetalik, dan kinerja kawat pengisi las, sehingga desainer disarankan memverifikasi sertifikasi material dari pemasok serta datasheet produk saat melakukan substitusi antar standar.

Ketahanan Korosi

4046 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik khas paduan aluminium karena terbentuknya lapisan oksida pelindung pada permukaan aluminium. Penambahan silikon tidak banyak mengurangi ketahanan korosi seragam, tetapi dapat mengubah perilaku elektrokimia lokal dan distribusi partikel intermetalik yang dapat menciptakan titik mikro-galvanik terutama di lingkungan agresif yang mengandung klorida.

Pada lingkungan laut atau paparan semprotan garam, 4046 bekerja cukup baik untuk banyak aplikasi, namun tidak sekuat paduan magnesium tinggi tertentu yang membentuk film pasif lebih kuat atau paduan aluminium-mangan yang dioptimalkan untuk ketahanan pitting. Retak korosi akibat tegangan bukan mode kegagalan utama pada 4046 dibandingkan paduan heat-treatable berdaya tinggi; namun serangan lokal pada las dan sambungan dapat terjadi jika ada kontaminan permukaan atau tegangan residual.

Saat dipasangkan galvanik dengan logam berbeda, 4046 bersifat anod terhadap stainless steel dan tembaga; desain yang hati-hati dengan penghalang isolasi atau proteksi katodik diperlukan dalam rakitan logam campuran. Dibanding seri 5xxx (Al-Mg), 4046 menawarkan ketahanan korosi umum yang serupa namun mengorbankan sebagian kemampuan bentuk dan keuletan demi karakteristik las / filler yang lebih baik.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Las

4046 banyak digunakan sebagai kawat filler untuk pengelasan TIG dan MIG aluminium dan paduannya karena kandungan silikon tinggi mempersempit rentang solidifikasi dan meningkatkan aliran logam cair. Proses TIG dan MIG dengan gas pelindung yang tepat menghasilkan lasan bersih; kawat ER4046 sering direkomendasikan untuk pengelasan logam dasar Al-Mg dan Al-Si saat filler kompatibel silikon diperlukan. Risiko retak panas lebih rendah dibanding filler silikon rendah, tetapi parameter las harus dikontrol untuk menghindari porositas berlebihan dan menjaga profil bead.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 4046 moderat dan dipengaruhi oleh kandungan Si yang meningkatkan abrasivitas dan keausan alat dibandingkan paduan silikon rendah. Alat karbida dengan sudut rake positif dan setup kaku direkomendasikan; kecepatan potong harus konservatif untuk penampang besar dan pemotongan terputus-putus. Permukaan hasil mesin biasanya baik jika menggunakan kecepatan makan dan alat tajam, tetapi umur alat berkurang sehingga diperlukan strategi pendinginan/coolant atau blower udara untuk mengendalikan panas.

Kemudahan Bentuk

Kemudahan bentuk dalam temper O baik untuk operasi pembentukan ringan tetapi memburuk pada temper H karena mikrostruktur kaya silikon mengurangi keuletan dan meningkatkan risiko retak saat pembengkokan tajam. Rekomendasi radius bend harus konservatif dibandingkan paduan aluminium lebih lunak; pada operasi pembentukan kritis annealing ke temper O biasanya dilakukan sebelum membentuk. Untuk stamping dingin dan deep drawing, desain proses serius dan kemungkinan penggunaan pelumasan atau teknik hemming diperlukan untuk mengatasi berkurangnya kemampuan regangan.

Perilaku Perlakuan Panas

4046 diklasifikasikan sebagai paduan non-heat-treatable dan karenanya tidak merespon perlakuan pelarutan / penuaan buatan seperti paduan 6xxx atau 2xxx. Upaya menerapkan perlakuan T6 konvensional tidak akan menghasilkan penguatan presipitasi sebagaimana pada keluarga tersebut. Paparan termal pada suhu tinggi cenderung menghilangkan kerja dingin dan menurunkan kekuatan, tetapi tidak menghasilkan pengerasan usia stabil.

Annealing untuk mengembalikan keuletan dilakukan dengan pemanasan pada rentang anneal aluminium biasa (biasanya 300–420 °C selama waktu yang cukup tergantung ketebalan) lalu didinginkan dengan udara; ini mengembalikan material ke temper O. Peningkatan kekuatan dicapai melalui pengerjaan dingin mekanis (temper H) dan dipertahankan sampai annealing atau pemanasan berikutnya menyebabkan pemulihan dan rekristalisasi.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan mekanik 4046 menurun secara bertahap dengan kenaikan suhu, dengan pelemahan nyata mulai terjadi di atas kira-kira 150–200 °C; retensi kekuatan jangka panjang di atas suhu ini buruk. Oksidasi aluminium terbatas pada pembentukan oksida pelindung pada suhu layanan normal, tetapi pada suhu tinggi sifat perlindungannya dapat terganggu oleh fluks atau kontaminan selama brazing atau pengelasan.

Zona terdampak panas (HAZ) di sekitar lasan dapat menunjukkan perubahan sifat mekanik akibat siklus termal dan pemasakan mikrostruktur; namun karena 4046 tidak pengerasan presipitasi, pelemahan HAZ tidak sedrastis pada paduan heat-treatable, tetapi material induk yang bekerja dingin dapat mengalami annealing selama pengelasan. Untuk layanan struktural suhu tinggi, dianjurkan penggunaan paduan lain yang dioptimalkan untuk creep atau kekuatan suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Memilih 4046
Otomotif	Kawat pengisi las untuk bodi dan subframe	Kemudahan las sangat baik dan aliran cair, mengurangi retak panas
Kelautan	Sambungan brazing HVAC/heat-exchanger	Fluiditas baik untuk brazing dan ketahanan korosi memadai
Aeronautika	Fitting non-kritis, material pengisi	Integritas sambungan baik dan kompatibilitas untuk rakitan aluminium
Elektronik	Sirip heat-exchanger dan sambungan brazing	Transfer panas dan karakteristik brazing baik

4046 umum digunakan dimana perilaku aliran logam cair dan integritas sambungan sangat penting, terutama pada brazing dan sebagai kawat pengisi las untuk kombinasi Al-Mg dan Al-Si. Biasanya tidak dipilih untuk struktur utama kekuatan tinggi tetapi sangat relevan pada penyambungan, perbaikan, dan fabrikasi dimana kualitas las dan pengurangan retak menjadi prioritas.

Wawasan Pemilihan

Pilih 4046 saat membutuhkan paduan aluminium kaya silikon untuk pengelasan atau brazing dengan aliran cair unggul dan pengurangan risiko retak solidifikasi. Sangat berguna untuk penyambungan komponen aluminium yang memerlukan penetrasi bead dan aliran yang baik, serta saat kekerasan berlebih tidak diinginkan.

Dibandingkan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 4046 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta kemudahan bentuk demi kekuatan lebih baik dan kinerja las/filler jauh lebih unggul. Dibandingkan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 4046 memiliki sifat korosi serupa tapi dengan aliran cair dan kemampuan penyambungan lebih baik; secara umum kurang ulet dibanding paduan tersebut dalam temper keras. Dibandingkan paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 4046 tidak mencapai kekuatan puncak usia sama, tetapi lebih disukai saat kemudahan las, rendah kecenderungan retak panas, dan kompatibilitas brazing menjadi kriteria utama.

Ringkasan Penutup

Alloy 4046 tetap menjadi pilihan aluminium yang praktis di mana kandungan silikon tinggi memberikan fluiditas lelehan yang superior, performa pengelasan dan brazing yang baik, serta pembentukan sambungan yang andal, menjadikannya paduan filler dan fabrikasi utama di industri transportasi, HVAC, dan elektronik. Desainer dan pembuat fabrikasi menetapkan 4046 ketika karakteristik penyambungan yang kuat dan kekuatan sedang dipadukan dengan ketahanan korosi yang dapat diterima lebih penting daripada kemampuan pengerasan puncak akibat proses age-hardening.