Aluminium 4048: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

Alloy 4048 adalah anggota dari seri 4xxx paduan aluminium, keluarga yang kaya silikon yang secara utama dicirikan oleh silikon sebagai elemen paduan utama. Paduan ini biasanya diklasifikasikan bersama dengan paduan Al-Si lain yang digunakan untuk filler las, brazing, dan beberapa bentuk ekstrusi tertentu di mana sifat fluida, rentang leleh rendah, dan karakteristik keausan yang baik diperlukan.

Elemen paduan utama dalam 4048 adalah silikon (Si) dalam kisaran persen satu digit tinggi hingga dua digit rendah, dengan tambahan kecil mangan, magnesium, tembaga, dan elemen jejak yang menyesuaikan kemampuan pengecoran dan respons mekanik. Karena silikon adalah elemen paduan dominan, penguatan sebagian besar tidak bisa dilakukan dengan perlakuan panas dan bergantung pada kontrol mikrostruktur, efek larutan padat dan, pada bentuk yang ditempa, pengerasan kerja; penguatan usia (presipitasi) terbatas dibandingkan dengan seri 6xxx dan 7xxx.

Ciri utama 4048 meliputi fluida yang baik dan rentang leleh rendah (berguna untuk filler dan brazing), ketahanan korosi yang baik dalam banyak lingkungan atmosferik dan industri, kemampuan las yang wajar bila dipadukan dengan filler yang sesuai, dan kemampuan bentuk moderat pada temper yang lebih lunak. Aplikasi industri meliputi filler las otomotif dan lapisan clad, paduan brazing, beberapa komponen ekstrusi, dan aplikasi dimana permukaan kaya silikon atau kimia brazing menguntungkan.

Insinyur memilih 4048 saat diperlukan paduan yang diperkaya silikon untuk meningkatkan fluida kolam las, mengurangi retak panas, atau menyediakan permukaan kaya silikon untuk brazing atau penyambungan. Paduan ini dipilih dibandingkan paduan yang bisa diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi ketika kebutuhan layanan menuntut fluida, kompatibilitas dengan filler Al-Si, atau ketahanan aus yang meningkat daripada kekuatan puncak.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi annealing penuh untuk pembentukan dan brazing
H12 / H14	Sedang	Moderat	Baik	Baik	Pengerasan strain ringan hingga sedang; umum untuk ekstrusi
H18 / H22	Tinggi	Rendah	Adil	Adil	Pengerasan kerja yang lebih tinggi, digunakan saat diperlukan kekuatan ekstra
T4 (jika digunakan)	Sedang	Moderat	Baik	Baik	Pengerasan alami setelah solusi; respons terbatas pada seri 4xxx
T6 (jarang)	Perolehan terbatas	Moderat	Moderat	Moderat	Pengerasan buatan menunjukkan efek terbatas; bukan jalur penguatan utama

Temper sangat mempengaruhi keuletan, kekuatan, dan kemampuan bentuk pada 4048. Temper O yang lebih lunak memaksimalkan elongasi dan kemampuan pembentukan dingin, sementara temper H yang dihasilkan melalui pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan elongasi dan kemampuan pembengkokan.

Karena 4048 pada dasarnya tidak bisa diperlakukan panas, temper T hanya menghasilkan perubahan kecil dibandingkan paduan seri 6xxx; penyesuaian sifat praktis biasanya dicapai melalui deformasi mekanik dan siklus annealing daripada perlakuan solusi-dan-pengerasan klasik.

Komposisi Kimia

Elemen	Kisaran %	Catatan
Si	8.0 – 12.0	Elemen paduan utama yang mengendalikan rentang leleh, fluida, dan keausan; Si tinggi menurunkan titik leleh dan memperbaiki perilaku brazing
Fe	0.3 – 1.0	Elemen impuritas yang dapat membentuk intermetalik kaya besi yang memengaruhi keuletan dan kemampuan mesin
Mn	0.1 – 0.8	Penambahan kecil memperhalus struktur butir dan sedikit meningkatkan kekuatan serta ketahanan korosi
Mg	0.05 – 0.6	Mg kecil dapat memodifikasi kekuatan dan precipitasi; Mg berlebihan dapat mengurangi modifikasi eutektik silikon
Cu	0.05 – 0.5	Jumlah minor meningkatkan kekuatan dan dapat mengurangi ketahanan korosi; dikontrol untuk membatasi sensitivitas retak panas
Zn	≤ 0.2	Dipertahankan rendah; seng memiliki peran terbatas pada paduan 4xxx
Cr	≤ 0.1	Penambahan jejak untuk kontrol struktur butir dan penekanan rekristalisasi
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir pada pengecoran dan ekstrusi saat ditambahkan dalam jumlah terkendali
Lainnya (termasuk Sn, B, Ni)	Jumlah total hingga 0.15	Residual dan elemen jejak dijaga rendah untuk menghindari intermetalik merugikan

Komposisi kimia 4048 menentukan perilakunya: silikon mengatur karakteristik eutektik, menurunkan suhu solidus dan likuidus serta meningkatkan fluida untuk pengelasan dan brazing; mangan dan elemen transisi minor memperhalus mikrostruktur dan meningkatkan resistensi terhadap korosi lokal; magnesium dan tembaga, yang dijaga rendah, digunakan untuk menyetel kekuatan namun dibatasi untuk menghindari fase berbahaya.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 4048 menunjukkan kekuatan tarik ultimate sedang dan keuletan baik dalam kondisi annealed. Nilai tarik dan luluh meningkat secara signifikan dengan pengerjaan dingin (temper H) sementara elongasi menurun. Kekerasan mengikuti tren yang sama; material annealed relatif lunak dan mudah dibentuk, sementara temper pengerasan kerja menunjukkan peningkatan nilai Brinell atau Vickers.

Kinerja fatigue pada 4048 adalah tipikal paduan Al-Si: kekuatan fatigue meningkat dengan pengerjaan dingin dan pengurangan kekasaran permukaan, namun keberadaan fasa kaya silikon dan partikel intermetalik dapat menjadi titik awal retak. Ketebalan sangat mempengaruhi respons mekanik dan kemampuan bentuk; ketebalan tipis lebih mudah ditarik dan dibengkokkan serta merespons pengerasan strain secara lebih merata, sementara penampang tebal mempertahankan populasi intermetalik asal cor yang lebih tinggi dan bisa lebih kaku tapi kurang ulet.

Untuk pekerjaan desain, insinyur harus mendasarkan kekuatan statis pada data terukur dari temper dan bentuk produk spesifik dan menerapkan faktor keamanan yang tepat untuk fatigue dan paparan lingkungan. Proses pengelasan dan brazing dapat melembutkan atau membuat getas material secara lokal tergantung pada input panas dan kompatibilitas filler, sehingga pengujian mekanik pasca-proses direkomendasikan untuk komponen kritis.

Sifat	O / Annealed	Temper Utama (H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	80 – 130 MPa	160 – 260 MPa	Rentang tergantung ketebalan, pemrosesan dan tingkat pengerasan strain
Kekuatan Luluh	30 – 70 MPa	110 – 200 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan temper H
Elongasi	18 – 30 %	6 – 18 %	Paduan annealed memberikan keuletan tinggi; pengerjaan dingin menurunkan elongasi
Kekerasan (HB)	20 – 35 HB	45 – 90 HB	Kekerasan berbanding dengan temper dan tingkat pengerasan dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.68 – 2.72 g/cm3	Tipikal untuk paduan aluminium-silikon; sedikit tergantung kandungan Si
Rentang Leleh	~565 – 620 °C	Komposisi kaya silikon menurunkan solidus/likuidus dibandingkan aluminium murni
Konduktivitas Termal	110 – 140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun masih baik untuk manajemen termal
Konduktivitas Listrik	~28 – 40 % IACS	Turun dari aluminium murni karena paduan; konduktivitas menurun seiring peningkatan Si
Kalor Jenis	~0.90 J/g·K	Kalor jenis aluminium tipikal pada temperatur lingkungan
Ekspansi Termal	22 – 24 µm/m·K (20–100 °C)	CTE mirip dengan paduan aluminium lain; kandungan silikon sedikit menurunkan koefisien ekspansi

Sifat fisik mencerminkan kimia kaya silikon: pengurangan rentang leleh dan konduktivitas termal yang baik menjadikan 4048 berguna dalam aplikasi penyambungan dan termal. Konduktivitas listrik berkurang dibandingkan dengan paduan seri 1xxx dan harus diperhitungkan dalam desain jalur listrik atau termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (plat tipis)	0,3 – 6,0 mm	Responsif terhadap pengerjaan dingin; ketebalan tipis mudah dibentuk	O, H14	Umum untuk plat klad atau brazing dan sirip pertukaran panas
Plate (plat tebal)	6 – 50+ mm	Plat lebih tebal menunjukkan kandungan intermetalik as-cast yang lebih tinggi	O, H22	Digunakan saat diperlukan massa dan ketahanan aus
Ekstrusi	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan dikendalikan oleh pengerasan kerja dan regangan ekstrusi	O, H12/H14	Baik untuk penampang kompleks yang mendapat keuntungan dari permukaan diperkuat silikon
Tube (pipa)	Ketebalan dinding 0,5 – 10 mm	Geometri memengaruhi respons pengerjaan dingin dan kekuatan tahan ledak	O, H18	Digunakan untuk sistem fluida bertekanan rendah dan rakitan brazed
Bar/Rod (batang)	3 – 100 mm	Biasanya disuplai dalam temper lunak untuk machining atau drawing	O, H14	Batang lurus untuk machining atau operasi pembentukan sekunder

Bentuk produk yang berbeda diproses untuk memanfaatkan karakteristik yang dipengaruhi silikon pada 4048: plat tipis untuk permukaan brazing dan transfer panas, ekstrusi untuk penampang kompleks, dan batang/rod untuk machining. Parameter pemrosesan seperti temperatur ekstrusi, laju pendinginan, dan pengerjaan dingin pasca-ekstrusi sangat memengaruhi sifat mekanik akhir dan mikrostruktur.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4048	USA	Dikenal dalam literatur pemasok sebagai varian 4xxx kaya silikon
EN AW	AlSi9Cu (perkiraan)	Eropa	Tidak ada padanan satu-satu langsung; beberapa paduan EN memiliki kandungan Si serupa namun berbeda Cu/Mg
JIS	A4048 (tidak resmi)	Jepang	Penamaan lokal bervariasi; pastikan kimia dengan sertifikat pabrik
GB/T	4048	China	Mungkin ada grade standar lokal; periksa spesifikasi nasional untuk kisaran tepat

Kesetaraan antar standar regional bersifat perkiraan karena paduan 4xxx memiliki jendela komposisi yang luas dan variasi kecil dalam Mg, Cu, atau Mn dapat mengubah sifat. Engineer harus selalu memverifikasi sertifikat kimia dan mekanik dari pabrik sebelum menyatakan saling tukar untuk komponen kritis.

Ketahanan Korosi

4048 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik yang baik seperti paduan Al-Si lainnya karena lapisan pasif oksida aluminium terjaga dan silikon tidak secara signifikan melemahkan permukaan. Di atmosfer industri dan perkotaan, paduan ini tampil baik, dan perlakuan permukaan seperti anodizing atau pelapisan pelindung meningkatkan umur pakai lebih lanjut.

Di lingkungan laut, 4048 memiliki performa sedang; pitting akibat klorida menjadi perhatian pada permukaan tanpa perlindungan terutama di lokasi tertekan atau celah. Desain tepat untuk menghindari celah, penerapan pelapis, dan proteksi katodik dapat mengurangi korosi laut. Klad dengan lapisan aluminium murni atau sistem pengecatan umum digunakan saat paparan air laut jangka panjang diharapkan.

Retak korosi akibat tegangan bukan mode kegagalan utama untuk 4048 dibanding paduan heat-treatable kekuatan tinggi, tapi embrittlement lokal dapat terjadi di sekitar las atau sambungan brazed jika heterogenitas mikrostruktur dan tegangan sisa tinggi. Interaksi galvanik dengan logam berbeda harus dinilai: 4048 anodis terhadap baja tahan karat dan katodis terhadap logam mulia, sehingga bahan isolasi dan pemilihan pengikat penting.

Dibandingkan dengan keluarga paduan lain, 4048 umumnya lebih unggul dari paduan Cu-kaya kekuatan tinggi dalam ketahanan korosi namun sedikit kurang tahan dibanding paduan seri 1xxx tingkat kemurnian tinggi. Kandungan silikon memberikan efek menguntungkan untuk beberapa perlakuan permukaan dan proses brazing, yang memengaruhi performa korosi positif dalam rakitan.

Sifat Fabrikasi

Ke las-an (Weldability)

4048 banyak digunakan sebagai paduan pengisi untuk proses TIG dan MIG karena kandungan silikon tinggi yang meningkatkan fluiditas dan mengurangi retak panas di kolam las. Saat digunakan sebagai paduan dasar, GTAW/GMAW konvensional dapat diterapkan dengan kawat serasi atau filler jenis ER4043 untuk mengontrol pencampuran silikon dan sifat mekanik. Zona terpengaruh panas dapat melunak atau mengalami perubahan mikrostruktur tergantung temper dasar dan input panas, sehingga kontrol temperatur antar-passing dan pra/pasca pemanasan dianjurkan untuk sambungan kritis.

Daya mesin (Machinability)

Machining 4048 bersifat sedang; paduan kaya silikon cenderung menghasilkan serpihan abrasif dan tidak kontinu serta lebih agresif terhadap alat potong dibanding aluminium murni. Alat carbida dengan pelapis sesuai (TiN, TiAlN) dan pengaturan kaku dengan kecepatan potong sedang hingga tinggi serta pendinginan cukup menghasilkan hasil terbaik. Strategi pengendalian serpihan dan kecepatan umpan konservatif mengurangi aus alat; hasil permukaan tergantung temper dan distribusi partikel silikon.

Daya bentuk (Formability)

Daya bentuk terbaik dicapai pada temper annealed (O) dimana radius tekuk bisa kecil dan drawing dalam dimungkinkan. Dengan bertambahnya pengerjaan dingin (temper H), radius tekuk harus diperbesar dan tahapan pembentukan diterapkan untuk menghindari retak. Untuk operasi pembentukan berat, anneal antar tahap biasanya digunakan untuk mengembalikan duktualitas, dan desainer harus menargetkan radius tekuk minimum yang terkait dengan ketebalan plat dan temper yang dimaksud.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan seri 4xxx, 4048 pada dasarnya tidak heat-treatable dalam arti pengerasan penghantaran konvensional. Perlakuan larut dan penuaan buatan hanya menghasilkan peningkatan terbatas karena silikon tidak memendapkan fase penguat seperti pada paduan seri 6xxx atau 7xxx. Upaya menerapkan perlakuan gaya T6 memberikan keuntungan marginal dan jarang ekonomis untuk perubahan sifat massal.

Pengerasan kerja adalah cara utama peningkatan kekuatan: deformasi dingin terkontrol (temper H) menaikkan kekuatan luluh dan tarik dengan mengorbankan duktualitas. Annealing digunakan untuk mengembalikan duktualitas dan menghilangkan tegangan sisa; siklus annealing tipikal dilakukan sedikit di bawah temperatur eutektik untuk bahan corot agar menghindari pembesaran butir dan menjaga hasil permukaan. Untuk aplikasi brazing atau filler, pemanasan lokal dan pendinginan terkontrol digunakan sebagai ganti perlakuan larut skala penuh.

Performa Suhu Tinggi

4048 kehilangan kekuatan secara progresif dengan kenaikan temperatur, dengan penurunan signifikan di atas sekitar 150–200 °C; suhu kerja mendekati atau melewati 300 °C secara nyata menurunkan performa mekanik dan stabilitas dimensi. Oksidasi pada suhu tinggi umumnya terbatas pada pembentukan oksida aluminium; skala tebal tidak umum pada eksposur layanan tipikal namun harus diperhitungkan untuk tugas suhu tinggi jangka panjang.

Zona terpengaruh panas akibat pengelasan dapat menyebabkan pelunakan lokal dan embrittlement; eksposur suhu tinggi mempercepat perubahan distribusi silikon yang digerakkan difusi dan dapat memperbesar partikel intermetalik rapuh. Untuk komponen yang memerlukan stabilitas pada suhu tinggi, pilih paduan yang dirancang khusus untuk tahan creep daripada 4048.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 4048 Digunakan
Otomotif	Pengisi las untuk sambungan bodi dan struktural	Kandungan Si tinggi meningkatkan fluiditas kolam las dan mengurangi retak panas
Kelautan	Penukar panas dan fitting brazed	Brazeabilitas baik dan ketahanan korosi dengan pelapisan yang tepat
Aerospace	Fitting non-kritis, sealant, dan lapisan klad	Kesesuaian dengan brazing Al-Si dan rasio kekuatan-berat sedang
Elektronik	Sirip heat sink dan rakitan brazed	Konduktivitas termal dan brazeabilitas sesuai untuk manajemen panas

4048 sering dipilih saat performa penyambungan dan brazing atau kompatibilitas filler las sangat penting. Kombinasi daya bentuk pada temper lunak dan kekuatan pada temper pengerjaan dingin memungkinkan alloy ini mengisi celah antara aluminium murni dan paduan heat-treatable kekuatan tinggi.

Wawasan Pemilihan

Pilih 4048 ketika kebutuhan utama menekankan fluiditas las/brazing, tahan retak panas, dan ketahanan korosi layanan tanpa kebutuhan puncak pengerasan presipitasi. Paduan ini sangat efektif sebagai material filler atau klad dan saat permukaan kaya silikon atau kimia brazeable dibutuhkan.

Dibanding aluminium komersial murni (1100), 4048 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal serta daya bentuk dengan kekuatan lebih tinggi dan perilaku brazing/las yang lebih baik. Dibanding paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 4048 biasanya menawarkan duktualitas serupa atau sedikit lebih rendah namun fluiditas las/brazing lebih baik dan ketahanan korosi sebanding di banyak atmosfer. Dibanding paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 4048 memberikan kekuatan puncak lebih rendah tapi dipilih saat kompatibilitas penyambungan, pengurangan retak panas, dan sifat permukaan diperkuat silikon lebih penting daripada kekuatan tarik maksimum.

Saat memilih antar material, pertimbangkan komprominya: bila butuh kekuatan tinggi setelah perlakuan panas, pilih paduan 6xxx; bila butuh daya bentuk dan konduktivitas luar biasa, pilih seri 1xxx; untuk performa penyambungan dan brazing dengan ketahanan korosi solid, 4048 sering jadi pilihan praktis.

Ringkasan Penutup

Aluminium 4048 tetap relevan di mana sifat yang dipengaruhi oleh silikon—seperti kelancaran las dan brazing yang lebih baik, pengurangan retak panas, dan ketahanan lingkungan yang baik—dibutuhkan bersama dengan kekuatan dan kemampuan bentuk yang sedang. Perannya sebagai filler, lapisan, dan paduan tempa khusus menjadikannya solusi praktis dalam rangkaian yang mengutamakan performa penyambungan dan perilaku korosi yang andal dibandingkan dengan kekuatan tertinggi dari perlakuan panas.