Aluminium 6013: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Alloy 6013 adalah salah satu anggota seri aluminium 6xxx, yang terutama berbasis Al-Mg-Si dengan tambahan unsur yang mendukung pengerasan presipitasi. Material ini mengandung silikon dan magnesium sebagai konstituen utama pengerasan setelah pengerasan penuaan (age-hardening) serta tambahan tembaga dan mangan yang signifikan dibandingkan dengan alloy 6xxx biasa, yang mengatur kekuatan, ketangguhan, dan respons terhadap perlakuan panas.

6013 adalah alloy yang dapat diperlakukan dengan perlakuan panas dimana mekanisme penguatan utamanya adalah pengerasan presipitasi (age hardening) melalui presipitat Mg2Si dan fase-fase yang mengandung Cu yang menambah kekuatan puncak serta mengubah ketangguhan. Kontribusi sekunder dari dispersoid terdistribusi terkendali (Mn/Cr/Ti) memperhalus struktur butir dan meningkatkan resistensi terhadap deformasi dan inisiasi retak.

Ciri utama 6013 meliputi kekuatan spesifik lebih tinggi dibandingkan alloy dasar seri 6000, ketahanan korosi umum yang baik khas material Al-Mg-Si, dan kemampuan las yang layak selama praktik dan filler yang tepat digunakan. Alloy ini menawarkan keseimbangan antara kemudahan pembentukan dan kekuatan yang cocok untuk aplikasi struktural otomotif, struktur sekunder aerospace, dan aplikasi industri presisi yang membutuhkan rasio kekuatan terhadap berat tinggi dan toleransi kerusakan yang baik.

6013 dipilih dibandingkan alloy lain ketika perancang memerlukan kekuatan puncak dan kinerja kelelahan yang lebih baik dari 6061 sambil mempertahankan kemudahan pembentukan dan ketahanan korosi yang dapat diterima. Biasanya dipilih untuk komponen yang memerlukan pengerasan penuaan dengan batas luluh dan kekuatan tarik yang lebih tinggi tanpa harus beralih ke alloy seri 7xxx yang biaya lebih tinggi, namun memiliki ketahanan korosi yang lebih buruk dan kemampuan las yang rendah.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemudahan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil, keuletan maksimum untuk pembentukan
T4	Sedang	Sedang-Tinggi	Baik	Baik	Perlakuan panas larutan dan penuaan alami
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup-Baik	Baik	Didinginkan dari suhu tinggi dan penuaan buatan
T6	Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	Dilarutkan dan diproses penuaan buatan ke kekuatan puncak
T651	Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	T6 dengan relief tegangan melalui peregangan, stres residu berkurang
H14	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Dikeraskan secara strain ringan, digunakan untuk bagian yang memerlukan kekuatan sedang

Pemilihan temper memiliki dampak langsung dan dapat diprediksi terhadap kinerja mekanik; temper O dan T4 lebih mendukung operasi pembentukan sementara T6/T651 menyediakan kekuatan puncak untuk bagian struktural yang menanggung beban. T5 dan H14 menawarkan kompromi menengah saat diperlukan pertumbuhan kekuatan sebagian tanpa siklus perlakuan larutan penuh.

Rangkaian perlakuan panas dan temper berikutnya juga memengaruhi kemampuan machining dan perilaku kelelahan, dengan overaging atau penuaan yang tidak tepat menurunkan batas luluh dan memperkenalkan heterogenitas mikrostruktur. Spesifikasi temper yang cermat (termasuk stres relief seperti T651) penting untuk mengendalikan distorsi, terutama untuk fitting aerospace yang dimesin.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.4–0.8	Mendukung presipitasi Mg2Si; mengatur kekuatan dan perilaku ekstrusi
Fe	≤0.7	Unsur pengotor; Fe tinggi membentuk intermetalik yang dapat memengaruhi ketangguhan
Mn	0.3–0.8	Memperhalus butir dan meningkatkan kekuatan/ketangguhan melalui dispersoid
Mg	0.8–1.2	Unsur utama untuk presipitasi dengan Si (Mg2Si) yang menghasilkan pengerasan penuaan
Cu	0.6–1.6	Meningkatkan kekuatan dan respons penuaan; memengaruhi korosi dan SCC
Zn	≤0.2	Unsur minor; efek terbatas pada kadar rendah
Cr	0.04–0.35	Mengontrol struktur butir dan rekristalisasi, meningkatkan ketangguhan
Ti	≤0.15	Penghalus butir untuk produk cor dan bentuk
Lainnya (masing-masing)	≤0.05	Unsur jejak dan residual dengan pengaruh terbatas pada kadar rendah

Matrix paduan 6013 disetel untuk mendukung pengerasan presipitasi (Mg + Si) sementara penambahan tembaga menggeser kimia presipitat sehingga menghasilkan kekuatan puncak lebih tinggi dan kinetika penuaan yang dimodifikasi. Unsur seperti Mn dan Cr membentuk dispersoid dan partikel intermetalik yang menstabilkan struktur butir saat pemrosesan dan meningkatkan resistensi terhadap deformasi lokal dan fractur.

Pengendalian kadar Fe dan Zn penting untuk mencegah pembentukan intermetalik kasar yang berlebihan yang dapat menjadi titik inisiasi retak kelelahan dan menurunkan kualitas permukaan pelat. Kombinasi kimia ini menghasilkan alloy yang menyeimbangkan respons pengerasan penuaan, kemampuan machining, dan ketahanan korosi yang dapat diterima untuk banyak aplikasi struktural.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 6013 sangat bergantung pada temper dan ketebalan penampang; kekuatan tarik meningkat signifikan dari kondisi dianil ke kondisi penuaan puncak karena distribusi presipitat halus. Kekuatan luluh pada temper T6/T651 jauh lebih tinggi dibanding keadaan dianil, memungkinkan penggunaan penampang lebih tipis untuk kapasitas beban yang sama, namun keuletan menurun seiring pertambahan kekuatan.

Elongasi pada temper O atau T4 cukup tinggi untuk sebagian besar operasi pembentukan, sedangkan temper penuaan puncak (T6) biasanya menunjukkan elongasi yang menurun namun ketahanan kelelahan membaik untuk penggunaan siklik struktural. Tren kekerasan mengikuti perubahan kekuatan, dengan kekerasan Brinell atau Vickers meningkat saat alloy mendekati penuaan puncak. Kinerja kelelahan diuntungkan oleh kombinasi presipitat halus dan distribusi partikel terkendali; machining dan kualitas permukaan penting untuk umur kelelahan.

Ketebalan dan bentuk produk memengaruhi properti yang dicapai karena perbedaan laju pendinginan dan penuaan alami; ketebalan tipis memperoleh sifat yang lebih seragam dan kinetika penuaan alami yang lebih cepat, sementara penampang tebal mungkin memerlukan perlakuan panas yang disesuaikan untuk memastikan larutan dan penuaan seragam.

Sifat	O/Dianil	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	120–180 MPa	330–380 MPa	Nilai T6 bervariasi dengan ketebalan penampang dan siklus penuaan
Kekuatan Luluh	40–90 MPa	300–340 MPa	Batas luluh untuk T6 bisa mendekati 300+ MPa pada pelat/ekstrusi tipikal
Elongasi	20–30%	8–14%	Keuletan menurun dengan bertambahnya kekuatan; tergantung pada faktor bentuk
Kekerasan (HB)	30–60 HB	95–130 HB	Kekerasan berkorelasi dengan kondisi penuaan dan pengerasan kerja

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.70 g/cm³	Tipikal untuk alloy aluminium bentuk; berkontribusi pada rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan
Rentang Leleh	~555–650 °C	Rentang solidus/liquidus bergantung pada konsentrasi paduan lokal
Konduktivitas Termal	~150–170 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena adanya larutan dan presipitat; tetap baik untuk penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~30–45 % IACS	Turun relatif terhadap aluminium murni; bervariasi dengan temper dan paduan
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K	Nilai tipikal untuk paduan aluminium pada suhu kamar
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Mirip dengan alloy aluminium lain; penting untuk desain termal dan penyambungan

Sifat fisik 6013 menjadikannya logam struktural ringan dengan transportasi panas yang baik dibandingkan banyak alloy yang digunakan dalam aplikasi struktural. Konduktivitas termal dan ekspansi harus diperhitungkan dalam desain heat exchanger dan rakitan yang dilem dimana ekspansi diferensial atau pemanasan lokal terjadi.

Konduktivitas listrik bersifat sedang dan menurun setelah pengerasan penuaan; oleh karena itu 6013 bukan pilihan utama untuk aplikasi yang membutuhkan konduktivitas listrik tinggi, namun tetap berguna untuk komponen struktural dengan fungsi termal/listrik sekunder.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0.3–6 mm	Seragam pada ketebalan tipis; penuaan alami cepat	O, T4, T5, T6, T651	Sering digunakan untuk panel luar otomotif dan plat struktural
Plat Tebal (Plate)	>6 mm hingga 100 mm	Kekuatan maksimum bisa sedikit lebih rendah akibat pendinginan	O, T4, T6	Plat tebal memerlukan perlakuan larutan terkontrol untuk homogenitas
Ekstrusi (Extrusion)	Penampang 5–200 mm	Properti melalui ketebalan baik jika perlakuan panas tepat	T5, T6, T651	Profil untuk rangka struktural dan penguat
Pipa (Tube)	OD 10–200 mm	Kinerja tergantung ketebalan dinding dan perlakuan panas pasca-forming	O, T6	Digunakan untuk pipa struktural dan komponen rangka
Batang/Batang Bulat (Bar/Rod)	Dia 5–100 mm	Good machinability dalam kondisi semi-solid dan larutan	O, T6	Umum untuk fitting, pengikat, dan komponen mesin

Bentuk plat tipis dan ekstrusi adalah yang paling umum untuk 6013 karena bentuk ini memaksimalkan keunggulan kekuatan-terhadap-berat dan memungkinkan perlakuan panas yang efisien. Komponen plat dan bagian tebal perlu kontrol proses yang ketat untuk menghindari eutektik yang tertahan atau daerah yang tidak larut yang dapat merusak sifat mekanik.

Ekstrusi dan pipa dapat dibuat dengan penampang cukup kompleks berkat karakteristik aliran paduan yang baik saat pemrosesan panas, namun sifat mekanik akhir bergantung pada siklus perlakuan larutan dan penuaan serta operasi pelurusan mekanis atau pelunakan tegangan jika diterapkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6013	USA	Penunjukan resmi Aluminium Association untuk keluarga paduan ini
EN AW	6013	Eropa	Penunjukan umum Eropa; komposisi dan temper umumnya sesuai
JIS	Tidak ada padanan langsung (terdekat: 6061)	Jepang	Katalog JIS tidak selalu mencakup padanan 6013 langsung; 6061 sering paling dekat dari segi properti
GB/T	Tidak ada padanan langsung (terdekat: 6061A)	China	Standar China menggunakan seri 6061 sebagai pengganti praktis dalam beberapa spesifikasi

Padanan satu-satu langsung tidak selalu tersedia di standar regional karena komposisi 6013 dikembangkan untuk memenuhi tujuan mekanik dan proses tertentu. Jika material EN AW-6013 tidak tersedia, engineer sering mengganti dengan paduan seri 6xxx yang serupa (misalnya 6061) namun harus memperhatikan perbedaan kandungan tembaga dan mangan yang mempengaruhi perilaku penuaan dan kekuatan akhir.

Selalu konfirmasi kebutuhan properti dan urutan temper saat mengganti; pengadaan material dan spesifikasi harus menyesuaikan target mekanik daripada hanya mengandalkan nomor paduan saat cross-reference standar.

Ketahanan Korosi

6013 memberikan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik, berkat lapisan oksida aluminium pelindung yang dapat memperbaiki diri dalam kondisi layanan biasa. Performa di atmosfer industri dan perkotaan memuaskan apabila anodisasi atau pelapisan dilakukan dengan benar, serta memiliki ketahanan retak korosi tegangan (SCC) yang lebih baik dibanding banyak paduan seri 7xxx berdaya tinggi.

Di lingkungan laut, 6013 menunjukkan ketahanan wajar tapi tidak setahan paduan Al-Mg (seri 5xxx) yang dirancang khusus untuk eksposur kaya klorida. Penambahan tembaga meningkatkan kerentanan terhadap korosi lokal dan sedikit menurunkan ketahanan terhadap korosi lubang bila dibandingkan dengan paduan 6xxx rendah tembaga; pelapisan pelindung atau metode katodik anodis adalah umum untuk layanan laut jangka panjang.

Interaksi galvanik harus diperhatikan ketika 6013 digabungkan dengan material lebih mulia (misalnya baja tahan karat); material isolasi atau pelapis sangat disarankan untuk mencegah korosi akselerasi pada paduan aluminium. Secara keseluruhan, 6013 berada di antara seri 5xxx yang sangat tahan korosi dan seri 7xxx yang lebih kuat namun lebih rentan SCC dalam hal perilaku korosi dan retak.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

6013 dapat dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG dengan desain sambungan dan pemilihan filler yang tepat, meskipun kandungan tembaga memerlukan perhatian khusus terhadap komposisi filler untuk meminimalkan retakan panas dan pelemahan pasca-las. Paduan filler dengan tambahan silikon (misalnya filler tipe Al-Si) sering digunakan untuk meningkatkan aliran dan mengurangi kecenderungan retak; pilihan tergantung pada kekuatan pasca-las dan performa korosi yang dibutuhkan.

Zona terpengaruh panas (HAZ) pada lasan biasanya menunjukkan pelunakan relatif terhadap logam induk T6 karena presipitat menjadi kasar dan larut selama pengelasan, menurunkan kekuatan luluh lokal. Perlakuan panas pasca-las kadang digunakan untuk mengembalikan kekuatan pada aplikasi kritis, namun deformasi dan tegangan sisa harus dikontrol selama perlakuan tersebut.

Machinability (Kemampuan Mesin)

6013 memiliki machinability yang baik dibanding banyak paduan aluminium berdaya tinggi karena kekerasannya yang relatif sedang dalam kondisi larutan dan anil. Alat potong karbida dengan sudut positif dan pelapisan yang sesuai (TiAlN/PVD) menghasilkan laju pemotongan tinggi; kecepatan potong harus konservatif dibanding aluminium free-machining untuk menghindari pengerasan kerja dan pembentukan tepi baut.

Kontrol serpihan umumnya dapat dikelola tetapi serpihan kontinu dapat terbentuk; penggunaan pendingin banjir dan pemutus serpihan direkomendasikan untuk menjaga akurasi dimensi dan umur alat. Hasil akhir halus yang dapat dicapai setelah penuaan membuat 6013 cocok untuk fitting mesin presisi dan komponen dirgantara.

Formabilitas

Operasi pembentukan mengutamakan temper O dan T4 pada 6013; kondisi ini memungkinkan radius tekuk lebih kecil dan operasi stamping kompleks tanpa retak. Pada kondisi puncak-penuaan (T6), elongasi berkurang membatasi pembentukan berat; dalam kasus tersebut, bagian sering dibentuk dalam temper lebih lunak kemudian dilakukan perlakuan larutan/penuaan atau dibentuk setelah urutan penuaan parsial.

Sebagai panduan, radius tekuk luar minimum untuk komponen yang ditarik atau dibengkokkan biasanya berkisar 2× hingga 4× ketebalan material pada temper yang sesuai, tergantung peralatan, pelumasan, dan orientasi butiran. Springback sedang dan harus diperhitungkan dalam pengembangan cetakan untuk bagian presisi.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 6013 dikuatkan melalui perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan yang menghasilkan presipitat tersebar halus. Temperatur perlakuan larutan umumnya antara 525–555 °C, dipilih untuk melarutkan Mg, Si, dan Cu dalam larutan padat tanpa melewati titik lebur parsial komponen yang memiliki titik lebur rendah; quenching air digunakan untuk mempertahankan larutan supersaturated sebelum penuaan.

Penuaan buatan pada temper T6 biasanya dilakukan pada suhu 150–180 °C selama beberapa jam, membentuk presipitat koheren dan semi-koheren yang meningkatkan baik kekuatan luluh maupun tarik; tembaga mengubah urutan presipitasi dan kadang mempercepat penuaan puncak dibanding sistem biner Mg-Si. Temper T5 (pendinginan dari suhu tinggi, penuaan buatan) digunakan bila perlakuan larutan penuh tidak praktis, namun menghasilkan sifat puncak sedikit lebih rendah.

Overaging meningkatkan keuletan dan menurunkan kekuatan serta dipakai ketika diperlukan ketahanan korosi tegangan atau stabilitas dimensi yang lebih baik. Penunjukan seperti T651 menunjukkan pelurusan tegangan (regangan atau pemanasan suhu rendah) setelah perlakuan larutan untuk mengontrol tegangan sisa pada bagian presisi.

Performa Suhu Tinggi

6013, seperti paduan seri 6xxx lainnya, mengalami penurunan kekuatan yang nyata di atas ~125–150 °C karena presipitat menjadi kasar dan kehilangan koherensi; desain terhadap creep dan beban tahan lama pada suhu tinggi harus memakai tegangan yang diizinkan secara konservatif. Paparan jangka pendek pada suhu lebih tinggi mungkin ditoleransi, namun layanan jangka panjang di atas suhu penuaan akan menyebabkan penurunan kekuatan permanen dan potensi perubahan dimensi.

Oksidasi pada suhu layanan terbatas karena aluminium membentuk lapisan oksida pelindung; namun, pada suhu tinggi oksidasi dapat meningkatkan kekasaran permukaan dan mempersulit penyatuan termal. HAZ dari sambungan las atau brazing dapat sangat rentan terhadap perubahan sifat di bawah siklus pemanasan, sehingga perlakuan temper pasca proses atau toleransi desain diperlukan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 6013
Otomotif	Rangka kursi, penguat struktural	Kekuatan-terhadap-berat tinggi dan performa kelelahan baik
Kelautan	Braket struktural kecil dan fitting	Perpaduan tahan korosi dan kekuatan seimbang
Dirgantara	Fitting struktural sekunder, rumah aktuator	Kekuatan spesifik tinggi dan machinabilitas baik
Elektronik	Kemasan dan pembawa panas	Konduktivitas termal cukup dan stabilitas dimensi

6013 unggul ketika perancang membutuhkan kekuatan lebih tinggi dibanding paduan 6xxx standar namun ingin menghindari kerugian korosi dan kesulitan fabrikasi dari paduan seri 7xxx berdaya tinggi. Kombinasi respons pengerasan umur dan machinabilitas menjadikannya bernilai untuk komponen struktural tugas sedang di otomotif, dirgantara, dan peralatan industri.

Wawasan Pemilihan

Pilih 6013 ketika Anda membutuhkan paduan 6xxx yang lebih kuat dan dapat diperlakukan panas dengan kinerja kelelahan dan kemampuan mesin yang lebih baik dibandingkan paduan dasar. Paduan ini sangat menarik ketika diperlukan peningkatan kekuatan puncak yang moderat dan ketahanan patah yang lebih baik tanpa mengorbankan kemampuan las dan ketahanan korosi secara umum.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 6013 mengorbankan konduktivitas listrik dan kemampuan pembentukan yang sangat tinggi untuk kekuatan tarik dan luluh yang jauh lebih baik, sehingga memungkinkan desain struktural yang lebih ringan dan kaku. Jika dibandingkan dengan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, 6013 memberikan kekuatan puncak yang lebih tinggi dan respons kelelahan yang lebih baik, namun memerlukan perlakuan panas serta temper yang terkontrol, dan sedikit lebih sensitif terhadap korosi lokal.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 6013 dipilih karena tambahan tembaga dan mangan memberikan respons penuaan yang terarah dan peningkatan envelope kekuatan/kelelahan meskipun terdapat tumpang tindih temper. Gunakan 6013 ketika keseimbangan yang ditargetkan antara kemudahan pemesinan, kekuatan T6 yang dicapai, dan ketahanan korosi yang dapat diterima lebih diutamakan dibandingkan biaya terendah atau konduktivitas listrik maksimum.

• Pilih 6013 untuk bagian mesin atau cetak dengan kekuatan sedang hingga tinggi yang membutuhkan umur kelelahan yang baik.
• Utamakan temper O/T4 untuk pembentukan yang kompleks dan T6/T651 untuk performa struktural akhir.
• Konfirmasi ketersediaan dan kemampuan pemasok untuk temper dan bentuk yang diperlukan sebelum pengesahan desain.

Ringkasan Akhir

Paduan 6013 tetap menjadi pilihan praktis ketika insinyur membutuhkan aluminium yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi dan performa kelelahan yang ditingkatkan dibandingkan paduan 6xxx dasar sekaligus mempertahankan kemampuan pembentukan dan pengelasan yang baik. Komposisi kimia yang disesuaikan dan opsi temper menjadikannya serbaguna untuk komponen otomotif, dirgantara, kelautan, dan industri di mana keseimbangan antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan manufaktur sangat penting.