Aluminium 4049: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Umum Lengkap

Alloy 4049 termasuk dalam seri 4xxx dari paduan aluminium, keluarga yang ditandai dengan silikon sebagai elemen paduan utama. Penamaan 4xxx menunjukkan komposisi Al-Si di mana silikon ditambahkan terutama untuk menurunkan suhu leleh, meningkatkan fluiditas untuk pengecoran dan pengelasan, serta mengurangi ekspansi termal pada beberapa aplikasi. Penggunaan khas dari keluarga 4xxx meliputi material pengisi untuk pengelasan dan brazing, ekstrusi, serta aplikasi di mana ketahanan aus yang lebih baik atau rentang leleh yang rendah diperlukan.

Elemen paduan utama pada 4049 adalah silikon, yang biasanya hadir pada tingkat yang lebih tinggi dibandingkan aluminium murni; sejumlah kecil besi, tembaga, mangan, titanium, dan elemen jejak terkontrol juga mungkin ada. Kekuatan pada 4049 diperoleh melalui penguatan larutan padat dan, bila mengalami pengerjaan dingin, melalui pengerasan regangan; alloy ini pada dasarnya tidak dapat diperlakukan dengan panas dan tidak mengembangkan pengerasan presipitasi signifikan seperti seri 6xxx atau 7xxx. Perilaku ini menghasilkan kekuatan statis sedang dipadukan dengan duktilitas baik dan kemampuan las sangat baik.

Ciri utama 4049 meliputi fluiditas yang baik dan rentang leleh rendah yang bermanfaat untuk pengelasan dan brazing, ketahanan korosi atmosfer yang wajar dan sebanding dengan banyak paduan aluminium komersial, serta kemudahan pembentukan dalam kondisi annealed. Kemampuan las merupakan keunggulan khusus: silikon menurunkan rentang leleh dan mengurangi kerentanan retak panas pada pengelasan fusi, sehingga 4049 dan material pengisi terkait banyak digunakan untuk menyambung komponen aluminium. Industri tipikal meliputi otomotif (material pengisi las dan rakitan brazed), kelautan (fitting dan batang perbaikan), barang konsumen (ekstrusi dan trim), serta bengkel fabrikasi yang memerlukan material pengisi las yang andal.

Para engineer memilih 4049 dibandingkan paduan lain saat desain membutuhkan material pengisi atau basis dengan kemudahan las dan fluiditas unggul, toleransi untuk kekuatan sedang, serta kemampuan pemberian material yang baik ke dalam sambungan selama pengelasan fusi. Paduan ini sering diprioritaskan daripada paduan yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi ketika penting untuk menghindari perlakuan panas pasca las, dan dibanding aluminium murni ketika diperlukan perilaku leleh yang lebih baik dan risiko retak yang berkurang.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil; formabilitas dan duktilitas terbaik
H12	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Ringan pengerasan regangan; umum untuk ekstrusi
H14	Sedang	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Dikeraskan regangan ke tingkat luluh terkontrol
H18	Lebih Tinggi	Lebih Rendah	Terbatas	Sangat Baik	Dikeraskan dingin secara berat untuk kekuatan lebih tinggi jika diperlukan
F (sebagaimana difabrikasi)	Variabel	Variabel	Variabel	Istimewa	Kondisi khas untuk produk pengisi/kawat
T5 (terbatas)	Sedang	Sedang	Cukup	Istimewa	Diktekan secara artifisial setelah pendinginan dari suhu tinggi (jarang untuk 4049)

Temper berpengaruh langsung pada perilaku mekanik dan respons pembentukan. Temper annealed (O) menawarkan duktilitas tertinggi dan kemampuan drawing paling dalam, sementara temper seri H memperkenalkan pengerasan regangan untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan mengorbankan elongasi dan sebagian formabilitas.

Kemampuan las tetap kuat di seluruh temper umum karena silikon menurunkan kerentanan retak saat pembekuan; namun, temper H biasanya memerlukan gaya pembentukan lebih besar dan kurang toleran terhadap radius tekukan yang ketat. Untuk aplikasi pengisi dan kawat las, kondisi F dan O mendominasi praktik manufaktur dan aplikasi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	6.0–12.0	Elemen paduan utama; meningkatkan fluiditas dan menurunkan rentang leleh
Fe	0.2–1.0	Impuritas umum; membentuk intermetalik yang dapat memengaruhi duktilitas
Mn	0.05–0.5	Tambahan minor; dapat memurnikan butir dan memengaruhi ketangguhan
Mg	0.01–0.3	Tingkat rendah; sedikit meningkatkan kekuatan tetapi terbatas pada paduan 4xxx
Cu	0.01–0.4	Jumlah kecil mungkin ada; meningkatkan kekuatan dan menurunkan ketahanan korosi
Zn	0.05–0.3	Jejak sampai rendah; umumnya bukan aditif sengaja pada 4049
Cr	0.01–0.2	Tambahan jejak untuk pengendalian butir pada beberapa batch
Ti	0.01–0.2	Digunakan sebagai pemurni butir pada produk cor/las
Lainnya	Seimbang hingga 100%	Elemen jejak dan residu dikendalikan sesuai spesifikasi

Silikon mendominasi kimia alloy dan secara langsung mengendalikan rentang leleh, karakteristik pembekuan, dan kemampuan las. Besi dan impuritas lain membentuk fase intermetalik yang dapat membuat mikrostruktur menjadi rapuh bila berlebihan; level terkontrol dan proses yang tepat menjaga fase ini tetap halus dan tersebar. Penambahan kecil Mn, Ti, atau Cr digunakan untuk memurnikan struktur butir dan menstabilkan sifat mekanik selama siklus termal.

Sifat Mekanik

Alloy 4049 biasanya menunjukkan kekuatan tarik dan luluh sedang dengan duktilitas cukup tinggi dalam kondisi annealed. Perilaku tarik ditandai dengan respons pengerasan regangan yang relatif datar: setelah luluh, material memanjang secara signifikan sebelum mengalami kegagalan tarik ultimat, sehingga toleran dalam pembentukan dan pengelasan. Elongasi pada produk annealed sering cukup untuk drawing dalam dan banyak operasi pembentukan lembaran.

Nilai kekerasan rendah sampai sedang pada kondisi annealed dan meningkat secara prediktif dengan pengerjaan dingin; kekerasan berhubungan dengan kenaikan luluh pada temper H. Kekuatan kelelahan pada 4049 umumnya lebih rendah daripada paduan heat-treatable berkekuatan tinggi karena kekuatan statis yang lebih rendah dan keberadaan fase kaya Si yang bisa menjadi titik inisiasi retak; desain untuk beban siklik harus memasukkan faktor keamanan konservatif dan perhatian pada kualitas permukaan serta las. Efek ketebalan penting: bagian yang lebih tipis mendingin lebih cepat saat pengelasan dan mungkin lebih rentan terhadap fitur pembekuan; bagian yang lebih tebal menyimpan panas dan dapat menghasilkan mikrostruktur kasar.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (misal, H14/T5)	Catatan
Kekuatan Tarik	90–140 MPa	120–180 MPa	Rentang luas mencerminkan bentuk produk dan tingkat pengerjaan dingin
Kekuatan Luluh	40–70 MPa	70–140 MPa	Temper H menunjukkan kenaikan signifikan melalui pengerasan regangan
Elongasi	10–25%	5–15%	Kondisi annealed menunjukkan duktilitas tertinggi
Kekerasan	25–45 HB	35–70 HB	Kekerasan meningkat dengan pengerjaan dingin; efek T5 modest jika ada

Nilai di atas adalah rentang indikatif untuk bentuk produk yang diolah atau pengisi; sifat tepat bergantung pada bentuk produk, sejarah proses, dan komposisi kimia tepat. Untuk desain kritikal, verifikasi sifat dari sertifikat supplier dan lakukan pengujian aplikasi spesifik seperti evaluasi kelelahan atau ketangguhan patahan.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2.68 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium; berguna untuk perhitungan massa
Rentang Leleh	~570–615 °C	Lebih rendah dari Al murni akibat Si tinggi; pengaruh eutektik pada interval solidus-liquidus
Konduktivitas Termal	120–160 W/m·K	Lebih rendah daripada Al murni; Si menurunkan konduktivitas namun tetap baik untuk pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	30–45 %IACS	Menurun dibanding aluminium murni; cukup untuk beberapa konduktor namun tidak optimal
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Nilai tipikal dekat suhu kamar untuk paduan aluminium
Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K	Sedikit berkurang oleh Si; penting untuk siklus termal dan desain sambungan

Rentang leleh yang lebih rendah dibanding aluminium murni merupakan karakteristik fisik utama yang membuat 4049 menarik sebagai material pengisi las dan untuk pengecoran di mana kontrol pembekuan diperlukan. Konduktivitas termal dan listriknya lebih rendah dari aluminium murni komersial tetapi tetap berguna untuk manajemen panas pada housing dan penyebar panas dimana performa mekanik dan sambungan penting.

Kepadatan dan ekspansi termal tetap serupa dengan banyak paduan aluminium lainnya, memungkinkan perhitungan berat dan tegangan termal yang dapat diprediksi dalam rakitan. Engineer harus memperhitungkan perilaku leleh yang berubah saat melakukan pengelasan paduan berbeda atau merancang sambungan untuk mengontrol pembekuan dan tegangan sisa.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3–6,0 mm	Moderat; bergantung pada ketebalan	O, H12, H14	Umum digunakan untuk trim, rumah pelindung, dan struktur las
Plat	6–25 mm	Kekuatan menurun dengan bertambahnya ketebalan akibat mikrostruktur mirip pengecoran	O, H18	Kurang umum; digunakan saat massa termal las diterima
Ekstrusi	Penampang sampai 200 mm	Stabilitas dimensi baik; kekuatan tergantung pada penampang dan temper	O, H12	Digunakan untuk profil yang membutuhkan kemampuan las dan kualitas permukaan yang baik
Tabung	Ketebalan dinding 0,5–10 mm	Formabilitas baik pada tabung dinding tipis; tabung las menggunakan paduan pengisi	O, H14	Produksi tabung biasanya mengandalkan pengelasan/paduan pengisi yang kompatibel dengan 4049
Batang/Bilog	Ø2–25 mm	Kekuatan batang padat bervariasi dengan pengerjaan dingin	F, O	Bentuk umum untuk batang pengisi dan kawat las; ukuran disesuaikan untuk las manual atau otomatis

Produk lembaran dan ekstrusi 4049 dipilih ketika kemampuan las dan pembentukan lebih diutamakan dibandingkan kekuatan maksimal. Ekstrusi mendapat manfaat dari pengaruh silikon terhadap aliran selama ekstrusi panas dan hasil permukaan, sementara produk plat kurang umum karena kegunaan paduan ini yang spesifik.

Batang pengisi dan kawat las merupakan bentuk produk penting untuk kimia 4049; diproduksi dengan kontrol ketat pada komposisi dan rentang leleh untuk memastikan perilaku kolam las yang konsisten dan meminimalkan retak panas.

Grade Setara

Standar	Grade	Region	Catatan
AA	4049	USA	Penamaan umum di standar Amerika dan klasifikasi pengisi
EN AW	4049	Eropa	Sering tercantum di bawah EN untuk bentuk pengisi dan cor/bentuk dengan variasi spesifikasi lokal
JIS	A4049	Jepang	Implementasi regional dapat mengatur tingkat impuritas secara berbeda
GB/T	4049	Tiongkok	Grade standar Tiongkok mendekati 4049 internasional tetapi perlu verifikasi

Perbedaan halus antar penamaan setara biasanya berhubungan dengan batas impuritas yang diizinkan, rentang silikon yang tepat, dan persyaratan sertifikasi/ujian. Standar regional dapat menyesuaikan maksimum Fe dan Cu atau mengharuskan kontrol tambahan terhadap hidrogen dan porositas saat 4049 diproduksi sebagai kawat las atau batang pengisi. Selalu cek lembar standar dan sertifikasi pemasok secara tepat saat mengganti antara grade regional.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosfer, 4049 menunjukkan ketahanan korosi yang sebanding dengan banyak paduan aluminium serba guna; film oksida pasif terbentuk kembali dengan mudah dan memberikan perlindungan di sebagian besar atmosfer perkotaan dan industri. Kehadiran silikon tidak secara inheren menurunkan ketahanan korosi umum, meskipun intermetalik kasar dari besi atau impuritas lain dapat bertindak sebagai situs katodik lokal dan mempromosikan pitting di lingkungan agresif.

Perilaku laut umumnya dapat diterima untuk paparan jangka pendek hingga menengah, tetapi perendaman lama di lingkungan yang mengandung klorida membutuhkan desain dan perlindungan permukaan yang cermat. 4049 bukan termasuk paduan aluminium dengan ketahanan korosi tertinggi untuk penggunaan struktural laut jangka panjang; anodisasi, pelapisan, atau perlindungan korban mungkin diperlukan demi masa layanan yang lama.

Kemampuan terhadap retak korosi tegangan rendah bila dibandingkan dengan paduan seri 2xxx dan 7xxx yang berkekuatan tinggi karena kekuatan nominal dan kimia paduan 4049 tidak mendukung mekanisme SCC yang sama. Tetapi zona las harus dikelola untuk tegangan residu dan potensi pasangan galvanik, terutama saat digabungkan dengan baja tahan karat atau paduan kaya tembaga. Dalam interaksi galvanik, 4049 berperilaku seperti paduan Al-Si lainnya dan akan bersifat anodik terhadap logam yang lebih mulia; isolasi sambungan dan pemilihan material yang hati-hati meminimalkan korosi yang dipercepat.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

4049 sangat mudah dilas dengan proses TIG dan MIG/GMAW dan banyak digunakan sebagai paduan pengisi pengelasan aluminium karena kandungan silikon mengurangi kecenderungan retak panas dan meningkatkan aliran logam cair. Kawat pengisi ER4049 umum direkomendasikan saat mengelas paduan dasar seri 6xxx atau kimia serupa untuk meningkatkan fluiditas dan mencegah retak pada pengecoran dan bagian tempa aluminium. Risiko retak panas rendah dibandingkan dengan las ber silikon rendah, tapi pemasangan sambungan yang baik, pembersihan yang benar, dan kontrol input panas tetap penting untuk menghindari porositas dan cacat.

Kecepatan Mesin

Machinabilitas 4049 termasuk sedang; paduan kaya silikon dapat membentuk intermetalik abrasif yang mempercepat keausan alat dibanding aluminium komersial murni yang lunak. Alat carbide dengan geometri rake positif dan evakuasi serpihan yang kuat direkomendasikan. Kecepatan potong lebih tinggi memungkinkan karena paduan relatif lunak dibanding paduan Al berkekuatan tinggi, tetapi kecepatan makan dan kedalaman potong harus diseimbangkan antara hasil permukaan dan masa pakai alat. Pendinginan dengan cairan atau semburan udara membantu mengurangi tepi tajam yang menempel dan memperbaiki integritas permukaan.

Formabilitas

Formabilitas dalam kondisi annealed sangat baik, memungkinkan proses bending, deep drawing, dan stretch dengan putback atau springback yang moderat. Radius tekuk minimum tipikal untuk lembaran temper O berkisar 1–2× ketebalan untuk tekukan sederhana, meningkat untuk temper H. Pengerjaan dingin (temper H) meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi elongasi dan dapat mengharuskan annealing antara tahap untuk pembentukan kompleks. Untuk operasi deep draw, temper O lebih disukai guna meminimalkan robek dan penipisan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai anggota seri 4xxx yang tidak dapat diperlakukan panas, 4049 tidak merespon perlakuan panas larutan dan penuaan seperti paduan 2xxx, 6xxx, atau 7xxx. Upaya perlakuan larutan konvensional dan penuaan buatan menghasilkan penguatan presipitasi minimal karena silikon tidak membentuk presipitat penguat seperti sistem berbasis magnesium atau tembaga. Oleh karena itu, sifat mekanik dikendalikan terutama oleh kimia dan pengerjaan dingin.

Annealing adalah perlakuan panas utama untuk melunakkan 4049, mengembalikan keuletan, dan menghomogenisasi mikrostruktur; siklus annealing biasanya melibatkan pemanasan hingga 300–400 °C dan pendinginan lambat untuk meredakan tegangan residu. Work hardening (temper H) adalah metode rutin untuk meningkatkan kekuatan; kekuatan tarik dan luluh meningkat secara prediktif melalui deformasi dingin. Beberapa produsen menyediakan produk penuaan buatan (T5) untuk stabilitas dimensi setelah ekstrusi, tetapi efek temper T terhadap kekuatan terbatas dibandingkan paduan yang benar-benar dapat diperlakukan panas.

Performa Suhu Tinggi

4049 mengalami penurunan kekuatan progresif dengan peningkatan suhu; sifat mekanik yang berguna menurun signifikan di atas 150 °C dan paduan ini umumnya tidak direkomendasikan untuk penggunaan struktural berkelanjutan di atas ~200 °C. Oksidasi dikendalikan oleh skala aluminium oksida pelindung, tetapi pada suhu tinggi pengelupasan dan pembesaran intermetalik meningkat, menyebabkan degradasi perilaku mekanik.

Zona terdampak panas (HAZ) pada rakitan las cenderung tetap ductile karena tidak ada matriks pengerasan presipitasi yang mengalami overage, tetapi pembesaran fase kaya silikon dapat mengubah perilaku mekanik dan kelelahan secara lokal. Untuk kondisi siklik suhu tinggi, harapkan umur lelah berkurang dan desain harus konservatif, atau pertimbangkan paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas atau material suhu tinggi sebagai alternatif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 4049 Digunakan
Otomotif	Pengisi las untuk rakitan bodi dan batang perbaikan	Kemampuan las yang sangat baik dan fluiditas; risiko retak panas rendah
Kelautan	Fitting kecil, perbaikan, rakitan solder	Ketahanan korosi dan performa penggabungan yang baik
Aerospace	Fitting dan bracket non-primer	Formabilitas dan kemampuan las yang menguntungkan untuk struktur sekunder
Elektronik	Rumah pelindung dan heatsink untuk perangkat berdaya rendah	Konduktivitas termal memadai dengan kemudahan pembentukan dan penyambungan

4049 sangat berharga ketika kualitas sambungan dan perilaku logam cair lebih diutamakan daripada kekuatan struktural puncak. Perannya sebagai paduan pengisi untuk pengelasan dan solder adalah aplikasi utama, namun bentuk tempa digunakan untuk profil ekstrusi dan bagian berbentuk yang membutuhkan hasil permukaan baik, kemampuan las, serta kekuatan sedang.

Wawasan Pemilihan

Pilih 4049 saat kemampuan las dan fluiditas logam cair menjadi faktor desain kritis, ketika perancang membutuhkan paduan pengisi atau dasar yang meminimalkan retak panas dan mendorong fusi bersih tanpa perlakuan panas pasca-las. Paduan ini adalah pilihan pragmatis untuk batang perbaikan, kawat las, dan komponen bentuk yang tidak akan mengalami beban berat dalam layanan struktural.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 4049 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta sedikit lebih mudah dibentuk untuk perilaku pencairan yang lebih baik dan peningkatan kekuatan yang moderat. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 4049 biasanya menawarkan kompatibilitas pengisi las dan fluiditas yang lebih baik, tetapi dapat memiliki ketahanan korosi yang serupa atau sedikit lebih rendah tergantung pada lingkungan dan kondisi temper. Dibandingkan dengan paduan yang bisa diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 4049 memberikan kemampuan las yang unggul tanpa memerlukan proses solusinisasi pasca-las, sehingga lebih disukai ketika kemudahan penyambungan dan distorsi termal minimal lebih penting daripada kebutuhan kekuatan puncak maksimal.

Ringkasan Penutup

Aluminium 4049 tetap merupakan paduan yang relevan dan banyak digunakan, di mana kimia kaya silikon memberikan kemampuan las yang luar biasa, perilaku pencairan yang terkontrol, dan kemampuan bentuk yang baik, menjadikannya pilihan utama untuk aplikasi logam pengisi dan komponen yang dilas atau diekstrusi yang menuntut penyambungan yang andal serta performa mekanik yang praktis.