Aluminium 4145: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 4145 adalah anggota dari seri 4xxx paduan aluminium, keluarga yang terutama ditandai oleh silikon sebagai elemen paduan utama. Seri 4xxx umumnya digunakan dimana diperlukan fluiditas yang lebih baik, titik leleh yang lebih rendah, dan ketahanan aus yang lebih tinggi; 4145 sesuai dengan karakteristik ini dan sering disuplai sebagai produk tempa untuk aplikasi struktural dan penyambungan.

Elemen paduan utama dalam 4145 adalah silikon; sejumlah kecil besi, mangan, dan unsur jejak seperti titanium dan kromium juga hadir untuk mengatur struktur butir dan respons mekanik. Kekuatan pada 4145 dicapai terutama melalui pengerasan larutan padat oleh silikon dan pengerasan regangan (strain hardening); ini bukan paduan aluminium yang bisa perlakuan panas secara konvensional, sehingga perlakuan pengerasan presipitasi seperti T6 memberikan manfaat yang terbatas.

Ciri utama 4145 meliputi kekuatan sedang sampai baik untuk paduan Al-Si, ketahanan luar biasa terhadap pelunakan di zona las dibandingkan beberapa paduan yang bisa perlakuan panas, konduktivitas termal yang baik untuk aplikasi pembuangan panas, dan secara umum kemampuan bentuk yang baik dalam kondisi temper annealed. Kemampuan las umumnya sangat baik dengan logam isi yang sesuai, sementara ketahanan korosi dapat diterima dalam lingkungan atmosfer dan laut yang sedikit korosif, tetapi lebih rendah dibandingkan paduan seri magnesium tinggi pada air laut yang agresif.

Industri tipikal yang menggunakan 4145 meliputi otomotif (komponen struktural dan penyambungan), bahan habis pakai pengelasan dan brazing, produk konsumen dimana kinerja termal penting, dan aplikasi struktural ringan yang membutuhkan kekuatan ekonomis dan kemampuan bentuk. Engineer memilih 4145 dibandingkan paduan lain saat diperlukan keseimbangan Al-Si: paduan ini menawarkan ketahanan pelunakan tinggi pada suhu tinggi di zona las dibandingkan banyak paduan yang diberi perlakuan panas sekaligus menyediakan kompromi antara kemampuan bentuk dan kekuatan dibanding aluminium murni atau paduan seri 5xxx.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Ketangguhan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Fully annealed, terbaik untuk pembentukan dan brazing
H12	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Setengah pengerasan regangan, sedikit peningkatan kekuatan luluh
H14	Sedang-Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Sangat Baik	Seperempat pengerasan; umum untuk aplikasi lembaran
H18	Tinggi	Rendah	Buruk	Baik	Pengerasan penuh, digunakan saat kekuatan maksimum dari pengerjaan dingin dibutuhkan
T4*	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Perlakuan perlambatan pelarutan konvensional tidak efektif untuk keluarga 4xxx
T5*	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Penuaan buatan setelah pendinginan dari suhu tinggi tidak umum

Kategori temper yang ditampilkan mencerminkan temper praktis yang dijumpai pada paduan Al-Si tempa seperti 4145. Keluarga 4xxx tidak merespon metode pengerasan umur seperti paduan 6xxx atau 7xxx, sehingga temper H-series dengan pengerasan regangan dan temper O anneal adalah kondisi produksi utama. Pemilihan temper H yang lebih keras mempertukarkan keuletan dan kemampuan bentuk dengan peningkatan kekuatan luluh dan tarik, namun membatasi proses pembentukan berikutnya.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	4.5–12.5 (tipikal)	Elemen paduan utama; mengontrol perilaku leleh dan pengerasan larutan padat
Fe	0.4–1.3	Tingkat impuritas yang membentuk intermetalik; memengaruhi kekuatan dan keuletan
Mn	0.05–0.6	Pemurni butir dan meningkatkan kekuatan tanpa penalti korosi besar
Mg	0.05–0.6	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan dan respons pengerasan kerja
Cu	≤0.25	Biasanya dijaga rendah untuk menghindari penurunan ketahanan korosi
Zn	≤0.25	Dipertahankan rendah karena memberikan penguatan minor tetapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Cr	≤0.25	Digunakan untuk pengendalian butir dan mengurangi rekristalisasi saat pemrosesan
Ti	≤0.15	Pemurni butir dalam pemrosesan cor dan tempa
Lainnya (termasuk residual Al)	Balance	Aluminium sebagai sisanya dengan residu jejak (misalnya Ni, V, Zr) terkontrol

Kandungan silikon sangat mendefinisikan perilaku 4145: dengan Si di kisaran angka tunggal tengah sampai dua digit rendah, paduan menunjukkan fitur solidifikasi eutektik dan hampir eutektik yang menurunkan suhu mulai leleh dan meningkatkan aliran brazing/las. Besi dan mangan terutama memengaruhi morfologi intermetalik dan rekristalisasi; pengendalian mereka penting untuk ketangguhan dan kemampuan bentuk. Penambahan magnesium dan kromium minor dapat digunakan untuk menyesuaikan respons pengerjaan dingin dan kestabilan butir selama siklus termal.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 4145 dipengaruhi oleh kadar silikon dan temper. Material annealed (O) biasanya menunjukkan kekuatan tarik sedang dengan elongasi baik memberikan perilaku ulet di bawah beban quasi-statis. Temper pengerasan dingin (seri H) meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan keuletan dan dapat menimbulkan anisitropi jika banyak digulung atau diekstrusi.

Kekuatan luluh pada 4145 annealed moderat, naik secara signifikan dengan pengerasan dingin; paduan ini tidak menunjukkan pengerasan presipitasi yang berarti, sehingga peningkatan pasca fabrikasi bergantung pada deformasi plastik. Kekerasan mengikuti tren yang sama; nilai HB meningkat dengan pengerasan regangan tetapi tetap lebih rendah daripada puncak pengerasan paduan 6xxx. Performa kelelahan dipengaruhi oleh hasil permukaan dan keberadaan intermetalik kaya silikon; shot peening dan permukaan terpolish secara signifikan meningkatkan umur lelah.

Ketebalan memiliki pengaruh yang nyata pada sifat mekanik karena laju pendinginan saat pemrosesan memengaruhi ukuran dan distribusi partikel silikon; ketebalan tipis yang dihasilkan oleh quenching cepat atau penggilingan dingin cenderung memiliki dispersi silikon lebih halus dan kekuatan sedikit lebih tinggi. Pengelasan dan paparan termal dapat melembutkan lokal temper H pada zona pengaruh panas; desain parameter proses dan perlakuan mekanik pasca-las yang hati-hati dapat mengurangi pelunakan tersebut.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (H14/H18)	Catatan
Kekuatan Tarik	120–170 MPa (tipikal)	200–270 MPa (tipikal)	Rentang bergantung kuat pada kandungan Si dan tingkat pengerjaan dingin
Kekuatan Luluh	60–110 MPa (tipikal)	140–220 MPa (tipikal)	Seri H meningkatkan luluh secara signifikan lewat pengerasan regangan
Elongasi	18–30%	5–14%	Keuletan turun dengan peningkatan pengerjaan dingin dan intermetalik Si
Kekerasan (HB)	30–55	65–95	Kekerasan berkorelasi dengan temper dan morfologi silikon

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2.68–2.72 g/cm³	Agak bervariasi dengan kandungan Si tapi mendekati aluminium murni
Rentang Leleh	~577–640 °C	Eutektik Al–Si pada ~577 °C; rentang solidus–liquidus bergantung pada % Si dan elemen minor
Konduktivitas Termal	~120–180 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni karena Si mengurangi konduktivitas; baik untuk komponen pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~25–45 % IACS	Berkurang dari Al murni karena elemen paduan
Kalor Jenis	~880–910 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu ruang
Ekspansi Termal	~22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Setara dengan paduan aluminium lain; perhatikan ekspansi berbeda pada logam berbeda

Sifat fisik menunjukkan kompromi dari penambahan silikon: konduktivitas dan densitas tetap menguntungkan dibanding banyak logam, namun konduktivitas termal dan listrik menurun dibanding aluminium murni. Penurunan suhu solidus yang diperkenalkan oleh silikon meningkatkan kemampuan pengecoran dan karakteristik brazing, namun memerlukan pengendalian termal yang cermat selama pengelasan dan perlakuan panas untuk menghindari peleburan lokal atau pembentukan eutektik.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,3–6,0 mm	Kekuatan bervariasi tergantung temper dan pengurangan rolling	O, H12, H14	Diproduksi secara luas; digunakan untuk panel yang terbentuk dan perakitan brazing
Plat Tebal (Plate)	6–25 mm	Keseragaman pengerasan kerja sedikit lebih rendah pada bagian tebal	O, H18	Bagian tebal dapat memiliki partikel silikon kasar yang mempengaruhi ketangguhan
Ekstrusi	Penampang sampai 200 mm	Kekuatan tergantung pada pendinginan dan peregangan setelah ekstrusi	O, H12	Profil ekstrusi digunakan untuk elemen struktural dan penukar panas
Tabung (Tube)	OD 6–150 mm	Ketebalan dinding mempengaruhi stabilitas mekanik	O, H14	Umum untuk aplikasi penukar panas dan penanganan fluida yang memerlukan brazing/pengelasan
Batang (Bar/Rod)	Diameter 3–60 mm	Batang ditarik dingin meningkatkan kekuatan dan kualitas permukaan	O, H18	Digunakan untuk komponen mesin dan pengikat di mana Si meningkatkan ketahanan aus

Perbedaan proses mempengaruhi sifat akhir: plat tipis dan strip menerima rolling dan penipisan yang lebih seragam sehingga menghasilkan dispersi silikon yang halus, sedangkan plat tebal dan ekstrusi berat dapat mempertahankan mikrostruktur kasar yang mengurangi keuletan. Ekstrusi dan tabung sering menjalani peregangan pasca-ekstrusi untuk mengurangi tegangan residual dan meningkatkan stabilitas dimensi. Pemilihan bentuk produk didasarkan pada kekakuan penampang yang dibutuhkan, tahapan pembentukan, dan proses penyambungan pasca-fabrikasi.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4145	USA	Penamaan dalam sistem Aluminum Association untuk paduan kerja Al‑Si
EN AW	Tidak ada padanan langsung	Europe	Tidak ada satu grade EN AW yang tepat sama; keluarga Al–Si terdekat meliputi AW‑4043/4047
JIS	Tidak ada padanan langsung	Japan	Penamaan lokal mungkin ada untuk komposisi Al–Si tapi tidak cocok persis dengan 4145
GB/T	Tidak ada padanan langsung	China	Standar China meliputi grade Al–Si tapi 4145 mungkin disediakan dengan spesifikasi khusus

Tidak selalu ada referensi silang satu-satu untuk 4145 dalam standar internasional karena jendela komposisi dan tujuan aplikasi berbeda secara regional. Bila diperlukan pertukaran grade secara tepat, engineer harus membandingkan tabel komposisi kimia dan sifat mekanik secara detail atau meminta sertifikasi dari pemasok. Dalam banyak kasus, grade Al–Si seperti EN AW‑4043 atau 4047 fungsional serupa untuk aplikasi las/pengisi, namun berbeda dalam kandungan Si dan keseimbangan mekanik.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosfer, 4145 menunjukkan ketahanan yang baik berkat lapisan alumina yang terbentuk secara alami; kadar silikon dan elemen paduan kecil tidak secara signifikan menurunkan performa atmosferik umum. Korosi lokal seperti pitting biasanya kurang parah dibandingkan paduan cor silikon tinggi, tetapi tidak sebaik daya tahan laut dari paduan seri 5xxx yang kaya magnesium.

Perilaku laut cukup memadai untuk komponen di atas zona percikan air atau untuk bagian yang dilindungi secara korosif dan diperiksa secara rutin. Dalam lingkungan basah terus menerus dengan kadar klorida tinggi, 4145 rentan terhadap serangan lokal dan korosi galvanik jika bersentuhan dengan logam katodik; pelapisan pelindung atau isolasi yang sesuai adalah langkah mitigasi standar.

Retak korosi tegangan bukan kegagalan utama untuk paduan Al‑Si rendah tembaga seperti 4145; namun, tegangan residual akibat pengerjaan dingin atau pengelasan yang dipadukan dengan lingkungan agresif dapat memicu perilaku mirip SCC pada geometri sangat terbatas. Interaksi galvanik perlu diperhatikan saat memadukan 4145 dengan material lebih mulia seperti baja tahan karat atau paduan tembaga khususnya di air laut, di mana aluminium akan mudah korosi kecuali terisolasi.

Dibandingkan paduan heat-treatable 6xxx atau 7xxx, 4145 menawarkan ketahanan pelunakan di zona pengaruh panas las lebih baik, tapi biasanya ketahanan korosi ultimate lebih rendah dibanding seri 5xxx pada paparan laut. Paduan ini merupakan kompromi praktis ketika ketahanan korosi dan kemampuan las keduanya menjadi kriteria desain.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

Kemudahan pengelasan 4145 umumnya sangat baik dengan proses TIG dan MIG saat menggunakan pelindung dan pengisi yang sesuai. Kandungan silikon paduan membantu wetting dan aliran dalam pengelasan fusi dan brazing, mengurangi cacat lack-of-fusion. Logam pengisi yang direkomendasikan adalah batang/kawat tipe Al‑Si (misal paduan AlSi) untuk mempertahankan kandungan silikon dan menghindari hot cracking; pengisi kaya tembaga harus dihindari. Pelunakan zona pengaruh panas kurang berat dibanding paduan pengerasan umur, tapi panas berlebih masih bisa menyebabkan meleleh lokal atau segregasi eutektik, sehingga kontrol termal sangat penting.

Kemudahan Mesin (Machinability)

Kemudahan mesin 4145 termasuk sedang; keberadaan silikon meningkatkan keausan alat dibanding aluminium murni namun memperbaiki kontrol serpihan dan stabilitas pengerjaan. Alat berbahan karbida dengan permukaan rake yang dipoles dan geometri rake positif direkomendasikan; kecepatan potong bisa sebanding dengan paduan aluminium lain namun pengumpanan perlu dikendalikan agar tidak terbentuk built-up edge. Pelumasan sering diperlukan pada kandungan Si tinggi untuk melindungi umur alat dan menjaga kualitas permukaan.

Kemudahan Pembentukan (Formability)

Formabilitas pada temper annealed O sangat baik; 4145 dapat ditarik dalam, dibengkok dan dibentuk menggunakan alat konvensional dengan radius bengkok kecil relatif terhadap paduan aluminium tebal. Pengerjaan dingin ke temper H mengurangi keuletan secara signifikan dan meningkatkan spring-back, sehingga operasi pembentukan biasanya dilakukan pada temper lunak lalu diikuti pengerasan ringan. Untuk bengkok kritis, radius bengkok dalam minimum 1–2× ketebalan praktis pada temper O, namun toleransi aktual tergantung pada ketebalan dan tooling.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan Al–Si dominan, 4145 tidak efektif dikuatkan melalui perlakuan panas presipitasi konvensional; perlakuan heat treatment pelarutan dan penuaan buatan memberikan peningkatan kekuatan yang marginal. Upaya penerapan perlakuan T6 menghasilkan respons terbatas karena silikon tidak mengendap memperkuat seperti Mg2Si pada paduan 6xxx.

Praktik perlakuan panas fokus pada pelunakan (annealing) dan pengendalian struktur butir melalui pemrosesan termal. Anneal penuh (temper O) dicapai dengan perendaman lama di atas suhu rekristalisasi diikuti pendinginan terkontrol untuk menghasilkan mikrostruktur ditekuk. Pengerasan kerja tetap menjadi cara utama peningkatan kekuatan, dan perubahan temper dilakukan lewat deformasi mekanis diikuti stabilisasi (misal H14 dari O melalui pengerjaan dingin terkontrol).

Performa Suhu Tinggi

Penurunan kekuatan 4145 menjadi signifikan di atas kira-kira 150–200 °C karena proses pemulihan dan rekristalisasi menyebabkan pelunakan dan pembesaran fase kaya silikon. Penggunaan terus menerus di atas sekitar 200 °C umumnya dihindari untuk aplikasi menahan beban, walau paparan sementara saat brazing dan pengelasan dapat diterima berkat karakter melting paduan yang menguntungkan.

Oksidasi pada suhu tinggi dibatasi oleh lapisan alumina, namun fase kaya silikon dapat mengubah daya lekat oksida secara lokal; paparan suhu tinggi jangka panjang dapat menyebabkan pengerasan rapuh dan pengelupasan skala pada kondisi termal siklik. Zona pengaruh panas las dapat menunjukkan respon suhu tinggi berbeda akibat perubahan mikrostruktur; area ini perlu diperhatikan bila komponen beroperasi mendekati batas suhu paduan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 4145
Otomotif	Sirip dan bracket penukar panas	Konduktivitas termal dan formabilitas baik; ramah brazing/pengelasan
Kelautan	Bracket dan fitting struktural non-kritis	Ketahanan korosi memadai dengan kekuatan ekonomis
Dirgantara	Fitting struktural sekunder, klip	Rasio kekuatan-terhadap-berat dan kemudahan las yang baik untuk struktur non-primer
Elektronik	Heat sink dan chassis	Konduktivitas termal dan kemudahan pembentukan sirip dan rakitan
Peralatan Konsumen	Rumah peralatan masak dan penukar panas	Gabungan formabilitas dan perilaku termal yang baik

Kombinasi perilaku termal yang didorong silikon, kemudahan pengelasan, dan sifat mekanik yang wajar membuat 4145 menjadi pilihan praktis untuk komponen yang memerlukan manajemen termal dengan biaya produksi ekonomis. Keseimbangan sifatnya memungkinkan desainer meminimalkan pengerjaan mesin dan menggunakan rakitan terbentuk atau brazed.

Wawasan Pemilihan

Pilih 4145 bila Anda memerlukan paduan Al‑Si yang mudah dibrazing dan dilas, menawarkan konduktivitas termal yang baik, dan memberikan kompromi antara formabilitas dan kekuatan. Ini sangat cocok untuk komponen penukar panas, rumah yang dibentuk, dan rakitan yang dilas di mana pengerasan umur temper T tidak dibutuhkan.

Dibandingkan dengan aluminium kemurnian komersial (1100), 4145 menawarkan konduktivitas listrik dan termal yang sedikit berkurang untuk kekuatan yang lebih tinggi serta perilaku aus dan brazing yang lebih baik. Dibandingkan dengan paduan yang diperkeraskan secara mekanis seperti 3003 atau 5052, 4145 biasanya memberikan performa termal yang lebih tinggi dan ketahanan korosi yang serupa atau sedikit lebih rendah, sekaligus memberikan kekuatan kompetitif setelah pengerjaan dingin. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 4145 lebih disukai ketika stabilitas pengelasan/H A Z yang unggul dan kemampuan brazing lebih penting daripada mencapai kekuatan puncak tertinggi yang mungkin.

Dalam pengadaan, pertimbangkan ketersediaan dan biaya terhadap kondisi temper yang dibutuhkan; karena 4145 mengandalkan pengerjaan dingin daripada pengerasan usia, menyimpan stok temper O dan satu temper H sudah mencakup sebagian besar kebutuhan desain, yang berpotensi menyederhanakan logistik rantai pasokan.

Ringkasan Penutup

Paduan aluminium 4145 tetap menjadi pilihan rekayasa praktis dimana manfaat silikon—kemampuan brazing yang baik, konduktivitas termal yang baik, dan perilaku zona las yang kuat—diperlukan bersamaan dengan sifat mekanik dan kemampuan bentuk yang wajar. Niche-nya ditentukan oleh aplikasi yang membutuhkan kompromi Al–Si yang tahan lama daripada kekuatan pengerasan usia maksimum, dan paduan ini tetap relevan di industri yang menuntut solusi aluminium yang ekonomis, dapat dilas, dan memiliki konduktivitas termal tinggi.