Aluminium 4A30: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

4A30 adalah paduan aluminium seri 4xxx, yang termasuk dalam keluarga aluminium kaya silikon yang menonjolkan kemampuan cor yang lebih baik, ekspansi termal yang lebih rendah, dan kemampuan las yang meningkat dibandingkan dengan banyak seri lainnya. Penamaan 4xxx menunjukkan bahwa silikon adalah elemen paduan utama, yang sering dilengkapi dengan tambahan magnesium, mangan, dan elemen jejak lainnya secara moderat untuk mengatur kekuatan, keuletan, dan perilaku fabrikasi.

Elemen paduan utama dalam 4A30 biasanya meliputi silikon sebagai aditif utama, dengan kadar terkendali besi, mangan, serta sedikit magnesium dan tembaga. Silikon berkontribusi pada peningkatan fluiditas dan kestabilan termal, mangan memperhalus struktur butir dan mencegah retak panas, sedangkan magnesium memberikan penguatan larutan padat yang moderat dan peningkatan pengerasan regangan pada beberapa temper.

4A30 terutama dikuatkan oleh kombinasi efek larutan padat dan pengerasan kerja, bukan oleh proses pengerasan umur klasik, sehingga secara efektif tidak dapat dilakuakn perlakuan panas untuk peningkatan kekuatan besar. Paduan ini menawarkan kombinasi kekuatan sedang, ketahanan korosi yang baik di lingkungan atmosfer, kemampuan las yang baik dengan filler kandungan silikon, dan kemampuan bentuk yang wajar pada kondisi anil, menjadikannya pilihan serbaguna untuk banyak komponen fabrikasi.

Industri yang umum menggunakan 4A30 meliputi manufaktur bodi dan aksesoris otomotif, komponen struktural dalam aplikasi transportasi dan kelautan, fabrikasi industri umum, serta beberapa bagian pengelolaan panas yang memerlukan keseimbangan antara konduktivitas dan performa mekanik. Insinyur memilih 4A30 saat desain membutuhkan kekuatan sedang yang dikombinasikan dengan kemampuan las dan bentuk yang baik, khususnya di mana manfaat silikon (pengurangan distorsi termal, kualitas cetak/ekstrusi lebih baik) lebih penting daripada puncak kekuatan pengerasan umur.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Keterangan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi anil penuh untuk keuletan maksimal
H12	Rendah-Sedang	Moderate	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan parsial, gambar terbatas
H14	Sedang	Moderate	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan kerja sedang untuk kekuatan tambahan
H16	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Cukup	Baik	Pengerasan regangan lebih tinggi, kemampuan stretching berkurang
H24	Sedang-Tinggi	Rendah-Moderate	Cukup	Baik	Pengerasan regangan kemudian distabilisasi termal
T4 (respon terbatas)	Sedang	Moderate	Baik	Sangat Baik	Perlakuan larutan dan penuaan alami; respon presipitasi terbatas
T5 (jika berlaku)	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Cukup	Baik	Didinginkan dari proses kerja panas kemudian penuaan buatan; peningkatan moderat dimungkinkan
T6 (jarang untuk 4xxx)	Sedang-Tinggi	Lebih Rendah	Buruk-Cukup	Variabel	Penuaan buatan setelah perlakuan larutan; tidak semua komposisi 4A30 menghasilkan respon T6 yang kuat

Temper yang dipilih untuk 4A30 berpengaruh besar terhadap kemampuan bentuk dan kekuatan. Kondisi anil (O) memaksimalkan regangan dan performa bending, sedangkan temper seri H menggunakan pengerasan dingin untuk meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan keuletan dan kemampuan stretching.

Perlakuan panas seperti T4 atau T5 hanya menghasilkan penguatan presipitasi yang moderat pada paduan kaya silikon seperti 4A30 dibandingkan dengan paduan seri 6xxx klasik, sehingga temper biasanya dipakai untuk menyeimbangkan tegangan sisa dan stabilitas dimensi, bukan untuk mencapai peningkatan kekuatan besar.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Keterangan
Si	0.7 – 1.3	Elemen paduan utama; meningkatkan fluiditas, mengurangi ekspansi termal, memengaruhi karakteristik pengelasan
Fe	0.2 – 0.7	Impuritas/penguatan; membentuk intermetalik yang dapat mengurangi keuletan jika kadar tinggi
Mn	0.3 – 0.9	Perhalus butir dan penguat melalui dispersi dan pembentukan subbutir
Mg	0.2 – 0.8	Memberikan penguatan larutan padat moderat dan meningkatkan respon pengerasan regangan
Cu	0.05 – 0.25	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan tapi bisa mengurangi ketahanan korosi jika berlebihan
Zn	0.05 – 0.25	Biasanya dijaga rendah untuk menghindari keretakan korosi akibat tegangan
Cr	0.02 – 0.2	Microalloying untuk mengendalikan rekristalisasi dan struktur butir
Ti	0.02 – 0.12	Digunakan dalam jumlah kecil sebagai perhalus butir khususnya pada produk cor/ekstrusi
Lainnya (masing-masing)	0.01 – 0.05	Impuritas jejak dan microalloying disesuaikan oleh pabrik

Komposisi 4A30 sengaja diatur agar memanfaatkan efek positif silikon sambil menghindari kadar besi dan tembaga yang tinggi yang dapat membentuk fase intermetalik rapuh. Silikon dan magnesium bersama-sama memungkinkan fenomena presipitasi moderat namun tidak menghasilkan respon pengerasan umur T6 seperti paduan 6xxx kecuali komposisi dan perlakuan termal dioptimalkan secara khusus.

Pengontrolan mangan dan jejak kromium/titanium sangat penting untuk mencapai struktur butir yang halus dan stabil selama pengerjaan panas dan pembentukan dingin berikutnya, yang meningkatkan ketangguhan, mengurangi anizotropi, dan membatasi retak panas pada operasi pengelasan dan ekstrusi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 4A30 ditandai oleh kekuatan tarik akhir yang sedang dengan mode patah ulet pada kondisi anil dan kenaikan batas leleh secara bertahap seiring pengerasan kerja diterapkan. Rasio batas leleh terhadap kekuatan tarik biasanya menguntungkan untuk struktur penyerapan energi, dengan regangan menurun saat kekuatan meningkat melalui temper seri H. Ketebalan dan riwayat pemrosesan sangat memengaruhi nilai tarik; lembaran tipis sering menunjukkan batas leleh tampak lebih tinggi karena penggilingan dingin.

Tren kekerasan mengikuti data tarik: material anil menunjukkan kekerasan Brinell atau Vickers rendah, sedangkan temper H dan kondisi penuaan buatan menunjukkan kenaikan yang terukur. Performa kelelahan umumnya baik untuk komponen dengan permukaan halus dan tingkat stres desain konservatif, tetapi umur lelah dapat berkurang oleh cacat permukaan, heterogenitas zona terpengaruh panas (HAZ) pengelasan, dan partikel intermetalik kasar.

Ketebalan mempengaruhi keuletan dan kekuatan: bagian yang lebih tipis lebih mudah dibentuk dingin dan dapat mencapai kekuatan pengerasan kerja yang lebih tinggi melalui penggilingan, sedangkan komponen yang lebih tebal mempertahankan heterogenitas mikrostruktur hasil cor/ekstrusi lebih banyak dan menunjukkan keuletan sedikit lebih rendah. Pengelasan menyebabkan pelemahan lokal pada HAZ atau heterogenitas yang harus dipertimbangkan dalam desain kritis kelelahan.

Properti	O/Anil	Temper Utama (misal H14/T5)	Keterangan
Kekuatan Tarik	~80 – 140 MPa	~160 – 260 MPa	Rentang luas tergantung ketebalan, pengerjaan dingin dan kimia batch spesifik
Batas Leleh	~35 – 70 MPa	~120 – 200 MPa	Batas leleh naik tajam dengan pengerasan kerja; lebih rendah kondisi anil
Regangan	~25 – 35%	~6 – 18%	Keuletan menurun seiring kenaikan kekuatan; variasi rentang temper H tergantung pemrosesan
Kekerasan (HB)	~20 – 45 HB	~50 – 95 HB	Kekerasan berkorelasi dengan pengerjaan dingin dan penuaan buatan jika ada

Nilai di atas adalah rentang indikatif rekayasa yang diperoleh dari produksi tipikal dan harus diverifikasi dengan sertifikat uji material serta data pabrik untuk desain komponen kritis.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Keterangan
Massa Jenis	2.68 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium-silikon; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan
Rentang Leleh	~555 – 640 °C	Silikon menurunkan titik leleh padatan sedikit dibandingkan aluminium murni; interval leleh tergantung kandungan Si
Konduktivitas Termal	~120 – 170 W/m·K	Lebih rendah daripada aluminium murni namun masih menguntungkan untuk pembuangan panas dibandingkan banyak paduan lain
Konduktivitas Listrik	~25 – 45 % IACS	Silikon dan zat larut lainnya menurunkan konduktivitas dibanding aluminium murni; masih dapat diterima untuk banyak aplikasi bus/termal
Kalor Jenis	~880 – 920 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium; digunakan untuk pemodelan termal transien
Ekspansi Termal	~22 – 24 µm/m·K (20–200 °C)	Sedikit lebih rendah oleh silikon dibandingkan paduan seri 1xxx, menguntungkan untuk stabilitas dimensi

Sifat fisik tersebut membuat 4A30 menarik dimana diperlukan keseimbangan antara perpindahan panas dan stabilitas dimensi, misalnya pada penukar panas atau rakitan las yang mengalami gradien termal sedang. Konduktivitas termal tetap tinggi dibanding baja namun berkurang dari aluminium murni akibat paduan; ini sering kali merupakan kompromi yang dapat diterima saat performa mekanik atau proses meningkat dibutuhkan.

Rentang leleh sedang dan kandungan silikon juga meningkatkan karakteristik pengecoran dan brazing untuk beberapa rute pemrosesan tertentu, sementara pengurangan konduktivitas listrik harus diperhatikan saat merancang komponen penghantar arus.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet	0,3 – 6 mm	Formabilitas baik pada temper O; kekuatan lebih tinggi pada H14/H16	O, H12, H14	Banyak digunakan untuk panel dan bagian berbentuk; ketebalan tipis dapat digulung dingin dengan baik
Plate	6 – 50 mm	Duktibilitas lebih rendah pada bagian tebal; variasi sifat sepanjang ketebalan	O, H24	Bagian berat digunakan untuk elemen struktural, mungkin memerlukan annealing setelah pemrosesan
Extrusion	Ketebalan dinding 1 – 20 mm	Stabilitas dimensi baik; sifat dapat dikontrol	O, T5, H12	Silikon membantu kemampuan ekstrusi dan mengurangi risiko hot-tear
Tube	Diameter 6 – 200 mm	Mirip lembaran/pipa; penarikan dingin meningkatkan kekuatan	O, H14	Digunakan untuk pipa struktural dan inti penukar panas
Bar/Rod	Diameter hingga 200 mm	Kekuatan meningkat dengan penarikan atau penggulungan dingin	H14, H16	Digunakan untuk bagian yang dikerjakan mesin dengan kebutuhan kekuatan sedang

Lembar dan ekstrusi merupakan bentuk produk yang paling umum untuk 4A30 dan sering disediakan dalam bentuk gulungan atau potongan untuk operasi stamping dan pembentukan. Plat dan bagian berat dapat memerlukan pemrosesan termal/mekanis tambahan untuk menghomogenkan sifat sepanjang ketebalan, terutama ketika bahan baku tempa atau cor mengandung intermetalik hasil pengecoran.

Ekstrusi diuntungkan oleh efek silikon pada fluiditas, memungkinkan profil kompleks dengan cacat yang lebih sedikit; namun, pelurusan pasca-ekstrusi dan pelepasan tegangan adalah hal umum untuk meminimalkan distorsi residual sebelum fabrikasi akhir.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	4A30	USA	Penamaan yang digunakan dalam literatur pabrik; bukan nomor AA yang diakui AIAG secara langsung di semua katalog
EN AW	~AlSi1MgMn	Eropa	Komposisi kimia mendekati grade tempa Al-Si-Mg-Mn dengan silikon rendah; periksa tabel paduan EN untuk kecocokan tepat
JIS	A###	Jepang	Standar Jepang mungkin mencantumkan komposisi paduan tempa silikon rendah di bawah label berbeda
GB/T	4A30	China	Penamaan domestik China; gunakan sertifikat GB/T untuk memastikan komposisi dan persyaratan mekanik

Kesetaraan satu-satu langsung tidak selalu tersedia karena standar regional dapat mendistribusikan unsur paduan dengan berbeda serta mendefinisikan temper dengan metode pengujian yang berbeda. Engineer sebaiknya melakukan cross-reference sertifikat pabrik dan membandingkan sifat—terutama parameter tarik, korosi dan kemampuan las—sebelum mengganti paduan antar standar.

Jika diperlukan kesetaraan tepat untuk kualifikasi, mintalah laporan komposisi dan pengujian mekanik bersertifikat dari pemasok dan, bila perlu, lakukan pengujian aplikasi-spesifik untuk bagian yang kritis terhadap korosi atau kelelahan.

Ketahanan Korosi

4A30 biasanya menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik berkat keberadaan silikon dan magnesium dalam kadar sedang yang secara bersama membentuk film oksida stabil serta memperlambat laju korosi umum. Dalam atmosfer industri dan pedesaan, paduan ini berperforma sebanding dengan paduan seri 4xxx lainnya, dengan daya tahan jangka panjang saat dicat atau dianodisasi dengan benar.

Pemaparan laut merupakan lingkungan yang lebih agresif; 4A30 tahan terhadap korosi seragam dengan cukup baik tetapi rentan terhadap korosi pitting dan crevice lokal dalam kondisi air laut stagnan atau tinggi klorida. Pelapisan pelindung, isolasi katodik, dan desain untuk menghindari celah adalah mitigasi standar pada aplikasi kelautan.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) umumnya lebih rendah daripada paduan kaya tembaga atau seng berdaya tahan tinggi, tetapi risiko SCC meningkat dengan tegangan tarik lebih tinggi dan keberadaan impuritas tertentu. Interaksi galvanik dengan logam tak serupa—terutama baja dan paduan tembaga—harus diminimalkan melalui lapisan isolasi atau anoda korban untuk mencegah serangan lokal yang dipercepat di titik kontak langsung.

Dibandingkan dengan keluarga 3xxx (Mn) dan 5xxx (Mg), 4A30 menukar beberapa ketahanan korosi absolut untuk stabilitas termal dan performa pengelasan yang lebih baik. Biasanya dipilih ketika kemampuan las dan stabilitas dimensi saat siklus termal lebih dihargai dibanding ketahanan maksimal terhadap air laut.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan las
4A30 dapat dilas dengan baik menggunakan proses TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) karena silikon memperkecil rentang pendinginan dan membantu menghindari retak panas. Logam pengisi standar berbasis silikon seperti ER4043 atau ER4047 direkomendasikan untuk mencocokkan kimia dan mengurangi risiko retak serta porositas. Zona terdampak panas (HAZ) las dapat menunjukkan pelemahan pada temper kekuatan tinggi; desain sambungan dan stabilisasi pasca las mungkin diperlukan untuk fabrikasi dengan toleransi ketat.

Kemudahan mesin
Kemudahan mesin 4A30 tergolong sedang dan umumnya lebih baik daripada paduan aluminium berdaya tinggi yang mengandung tembaga atau seng signifikan. Alat potong karbida dengan lapisan keras (TiAlN atau TiN) dan kecepatan spindle sedang sampai tinggi dengan pelumas pendingin yang cukup menghasilkan hasil permukaan baik. Kontrol cipratan biasanya dapat diterima tetapi bisa terpengaruh oleh partikel intermetalik; optimalisasi kecepatan pakan untuk menghindari built-up edge dan memastikan alat potong tajam meningkatkan produktivitas.

Formabilitas
Pada temper annealed O, 4A30 memiliki kelenturan bengkok dan kemampuan cetak dalam yang sangat baik, memungkinkan radius bengkok ketat dan geometri stamping yang kompleks. Pengolahan dingin ke temper H meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi formabilitas; rekomendasi minimum radius bengkok dalam tergantung ketebalan dan temper, namun biasanya berkisar 1–3× ketebalan untuk temper O dan bertambah untuk seri H. Pembentukan hangat dapat memperluas jendela formabilitas untuk bagian tebal dimana pengendalian springback diperlukan.

Perilaku Perlakuan Panas

4A30 sebenarnya merupakan paduan yang tidak dapat diperlakukan panas sepenuhnya: respons pengerasan presipitasi yang besar seperti pada seri 6xxx atau 2xxx tidak umum kecuali komposisi secara khusus dioptimalkan untuk presipitasi Mg-Si. Perlakuan solusi diikuti quenching (T4) dapat memberikan homogenisasi mikrostruktur dan penuaan alami ringan, tetapi penuaan buatan (T5/T6) hanya menghasilkan peningkatan kekuatan terbatas pada sebagian besar komposisi 4A30.

Saat perlakuan panas digunakan, suhu solusi biasanya dalam rentang 510–540 °C diikuti quenching cepat untuk mempertahankan unsur terlarut dalam larutan padat jenuh; penuaan buatan pada suhu 150–200 °C mungkin meningkatkan kekerasan dan kekuatan secara moderat. Dalam praktik rekayasa, perlakuan panas terutama digunakan untuk melepaskan tegangan setelah pembentukan atau pengelasan, atau untuk menstabilkan sifat daripada untuk mendapatkan lonjakan kekuatan besar.

Untuk produksi non-perlakuan panas, pengerasan kerja dan annealing terkontrol adalah alat utama. Annealing pada sekitar 300–400 °C (atau sesuai pedoman pabrik) mengembalikan duktibilitas dan menghomogenkan mikrostruktur; anneal parsial dapat digunakan untuk mencapai temper H tertentu dengan kekuatan dan duktibilitas menengah.

Performa Suhu Tinggi

Sifat mekanik 4A30 menurun seiring kenaikan suhu, dengan pengurangan signifikan terjadi di atas ~100–150 °C dan kehilangan kekuatan yang nyata mendekati 250–300 °C. Paparan suhu tinggi jangka panjang mempercepat coarsening dispersoid dan partikel intermetalik yang mengurangi kekuatan luluh dan meningkatkan kerentanan creep pada bagian yang menahan beban.

Ketahanan oksidasi pada suhu tinggi umumnya baik karena aluminium membentuk lapisan alumina pelindung; namun, paduan kaya silikon dapat membentuk lapisan oksida campuran yang mempengaruhi emisivitas dan karakteristik permukaan. Pengelasan dekat zona layanan suhu tinggi dapat menghasilkan pelemahan HAZ dan konsentrasi tegangan residual yang mempercepat kerusakan creep dan kelelahan.

Untuk aplikasi yang memerlukan operasi kontinu pada suhu sedang tinggi atau di bawah siklus termal, faktor derating harus diterapkan dan pemilihan dapat mengutamakan paduan lebih tahan panas (misalnya beberapa seri 2xxx atau 7xxx) jika penahanan mekanik kritis. 4A30 tetap cocok untuk paparan suhu tinggi tak teratur di mana konduktivitas termal dan stabilitas dimensi lebih penting dibanding kekuatan tinggi yang dipertahankan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 4A30
Otomotif	Panel bodi, anggota struktur dalam	Formabilitas baik dalam kondisi O temper, kemampuan las, dan ekspansi termal terkendali
Kelautan	Panel superstruktur, bracket beban sedang	Ketahanan korosi yang cukup dan kemampuan las dengan pelapisan
Aerospace	Fitting sekunder, fairing	Rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dan stabilitas termal untuk struktur non-primer
Elektronik	Heat spreader, housing	Kombinasi konduktivitas termal dan kemudahan fabrikasi
Industri Umum	Heat exchanger, pipa dan saluran udara	Silicon membantu performa ekstrusi dan perilaku termal

4A30 sering dipilih untuk komponen yang membutuhkan keseimbangan antara formabilitas, kemampuan las, dan performa mekanis yang wajar tanpa proses pengerasan penuaan yang rumit. Kegunaannya dalam profil ekstrusi dan aplikasi lembaran menjadikannya pilihan ekonomis untuk komponen struktural dan manajemen termal kelas menengah.

Wawasan Pemilihan

Saat memilih 4A30, prioritaskan pada aplikasi di mana kemampuan las, stabilitas termal, dan pembentukan baik dalam kondisi annealed penting serta hanya diperlukan kekuatan sedang. Kandungan silikon mengurangi distorsi termal dan meningkatkan perilaku ekstrusi serta pengelasan dibandingkan dengan paduan rendah silikon.

Jika dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 4A30 menukar sebagian konduktivitas listrik dan kemuluran maksimum dengan kekuatan yang lebih tinggi serta stabilitas dimensi lebih baik pada siklus termal. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 4A30 menawarkan stabilitas termal dan kemampuan las yang serupa atau sedikit lebih baik dengan kekuatan menengah yang sebanding tergantung temper dan proses. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 4A30 biasanya memiliki kekuatan puncak penuaan yang lebih rendah, namun bisa dipilih bila kebutuhan mengutamakan kelancaran pengelasan, ekspansi termal rendah, dan kemudahan ekstrusi/pembentukan daripada kapasitas tarik maksimum.

Pilih 4A30 ketika geometris komponen, kebutuhan pengelasan, dan ekonomi proses lebih penting daripada kekuatan maksimum, dan selalu verifikasi sertifikat pabrik dari pemasok serta lakukan pengujian pada tingkat aplikasi terutama untuk desain yang kritis terhadap korosi atau kelelahan.

Ringkasan Akhir

4A30 tetap relevan sebagai paduan aluminium berperforma menengah yang menyeimbangkan formabilitas, kemampuan las, dan perilaku termal untuk berbagai bagian fabrikasi. Kimia berbasis silikon dan mikroalloying terkontrol menjadikannya pilihan praktis dan ekonomis bagi engineer yang membutuhkan performa dimensi stabil dan karakteristik fabrikasi andal daripada kekuatan penuaan maksimum.