Aluminium 6020: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 6020 termasuk dalam seri 6xxx dari paduan aluminium, yang merupakan paduan aluminium‑magnesium‑silikon (Al‑Mg‑Si) yang dapat mengalami perlakuan panas. Keluarga 6xxx ini ditandai dengan pengerasan presipitasi Mg2Si; 6020 diformulasikan untuk keseimbangan performa ekstrusi, kekuatan sedang, dan hasil permukaan yang baik, menjadikannya sejajar dengan paduan seperti 6060 dan 6063 dalam ruang aplikasi.

Elemen utama paduan pada 6020 adalah silikon dan magnesium sebagai pasangan penguat, dengan tingkat terkendali dari besi, tembaga, mangan, krom dan tambahan jejak (titanium atau zirconium pada beberapa variasi pabrik) untuk mengendalikan struktur butir dan meningkatkan proses produksi. Penguatan dicapai terutama melalui perlakuan panas solusi, pendinginan cepat (quenching), dan pengerasan buatan (precipitation hardening), meskipun sifat akhir dapat dimodifikasi oleh pengerjaan dingin pada beberapa temper.

Ciri utama dari 6020 meliputi kekuatan sedang hingga baik untuk paduan yang mudah dibentuk, ketahanan korosi yang baik di lingkungan atmosfir, kemampuan ekstrusi yang sangat baik serta hasil permukaan yang mulus, dan secara umum kemampuan las yang baik dengan pilihan bahan pengisi yang tepat. Kemudahan pembentukan dan kualitas permukaannya membuatnya menarik ketika ekstrusi kompleks atau profil terbentuk diperlukan serta ketika gabungan antara hasil permukaan dan stabilitas dimensi dibutuhkan.

Industri yang biasanya menggunakan 6020 adalah ekstrusi struktural otomotif, profil arsitektur, struktur laut ringan, dan beberapa rumah elektronik di mana ekstrusi atau bagian terbentuk dengan kekuatan sedang dan hasil kosmetik yang baik diperlukan. Para engineer memilih 6020 dibandingkan paduan 6xxx dengan kekuatan lebih tinggi ketika kemampuan ekstrusi, penampilan permukaan, atau toleransi dimensi dalam proses ekstrusi dan finishing menjadi prioritas, dan dibandingkan paduan yang tidak dapat diperlakukan panas ketika peningkatan kekuatan menengah lewat aging diinginkan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%+)	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya direkristalisasi (annealed), terbaik untuk pembentukan berat
T1	Rendah–Sedang	Sedang	Sangat Baik	Sangat Baik	Didinginkan dari pengerjaan panas dengan pengeringan alami
T4	Sedang	Sedang–Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Perlakuan solusi dan penuaan alami
T5	Sedang–Tinggi	Lebih Rendah	Baik	Baik	Didinginkan dari pengerjaan panas dan penuaan buatan
T6	Tinggi	Lebih Rendah (6–15%)	Cukup–Baik	Baik	Perlakuan solusi dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak
T651	Tinggi	Lebih Rendah (6–15%)	Cukup–Baik	Baik	Relaksasi tegangan dengan peregangan setelah perlakuan solusi

Temper sangat memengaruhi performa mekanik dan perilaku pembentukan. Temper annealed (O) dan penuaan alami (T4) memberikan daktilitas terbaik dan disukai untuk pembentukan berat, sedangkan temper penuaan buatan (T5, T6) memberikan kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang lebih tinggi dengan pengorbanan regangan.

Untuk ekstrusi dan bagian struktural, pemilihan temper adalah kompromi antara kebutuhan mekanik akhir dan proses pembentukan atau penyambungan selanjutnya; T6/T651 dipilih untuk kekuatan dan stabilitas, sedangkan O atau T4 dipilih untuk memaksimalkan formabilitas dan meminimalkan retak selama pembentukan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.3–0.9	Elemen paduan utama untuk presipitasi Mg2Si
Fe	0.2–0.7	Impuritas; dikontrol untuk mempertahankan ekstrudabilitas dan ketangguhan
Mn	0.0–0.15	Jejak, memperbaiki struktur butir jika ada
Mg	0.3–0.7	Bergabung dengan Si membentuk presipitat penguat
Cu	0.0–0.15	Sering minimal; meningkatkan kekuatan tapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.0–0.2	Biasanya rendah; jumlah besar tidak disengaja
Cr	0.0–0.1	Microalloying untuk kontrol butir dan membatasi rekristalisasi
Ti	0.0–0.05	Penghalus butir dalam billet cor/ekstrusi
Lainnya	Balance Al; total elemen lain ≤0.15	Penambahan kecil/impuritas seperti Zr, V tergantung praktik pabrik

Kandungan Si dan Mg menentukan fraksi volume dan komposisi presipitat Mg2Si, yang mengatur respon pengerasan presipitasi selama penuaan buatan. Tingkat rendah Fe dan Cu penting untuk menjaga ketahanan korosi dan hasil permukaan, sementara penambahan Cr/Ti digunakan untuk mengontrol struktur butir selama pengecoran billet dan ekstrusi.

Karena jendela komposisi bervariasi menurut standar dan praktik pabrik, sertifikat material akhir harus dikonsultasikan untuk batas yang tepat; perbedaan kecil Mg dan Si sangat memengaruhi kinetika penuaan dan sifat puncak.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 6020 khas untuk paduan 6xxx kekuatan sedang: pada temper penuaan puncak (T6/T651) menunjukkan kenaikan signifikan pada kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum dengan regangan yang berkurang dibandingkan temper annealed. Paduan ini menunjukkan daerah elastik yang relatif linier diikuti pengerasan regangan sedang sebelum leher stabil terbentuk; kekuatan lelah dipengaruhi oleh kondisi permukaan dan tegangan sisa dari proses ekstrusi/penuaan.

Kekuatan luluh dan regangan sangat bergantung pada temper dan ketebalan penampang; ekstrusi tipis dan lembar pada temper T6 bisa menunjukkan kekuatan luluh lebih tinggi tetapi daktilitas lebih rendah dibandingkan pelat tebal atau penampang annealed. Kekerasan berkorelasi dengan tingkat penuaan buatan dan biasanya meningkat dari nilai rendah pada kondisi O ke angka Brinell atau Vickers yang jauh lebih tinggi pada temper T6, mencerminkan pengerasan presipitasi.

Ketahanan lelah sensitif terhadap hasil permukaan, bekas mesin, dan kualitas las; performa lelah sering meningkat dengan perlakuan permukaan dan desain yang hati-hati untuk menghindari konsentrasi tegangan. Efek ketebalan penting: penampang tebal mendingin lebih lambat selama quenching, yang dapat mengurangi supersaturasi dan respon penuaan, menghasilkan kekuatan puncak sedikit lebih rendah dibandingkan penampang tipis yang diperlakukan dengan siklus identik.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~120–180 MPa	~180–260 MPa	Rentang tergantung penampang, jadwal penuaan, dan kontrol pemasok
Kekuatan Luluh	~40–90 MPa	~140–220 MPa	Kekuatan luluh naik tajam setelah perlakuan solusi + penuaan buatan
Regangan	20–35%	6–15%	Daktilitas menurun dengan temper kekuatan tinggi
Kekerasan	~30–50 HB	~60–95 HB	Kekerasan meningkat seiring fraksi volume presipitat dan waktu penuaan

Nilai di atas merupakan rentang representatif untuk bentuk produk komersial umum; datasheet pemasok spesifik dan standar memberikan nilai bersertifikat presisi untuk temper dan penampang tertentu.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.70 g/cm³	Tipe untuk paduan Al‑Mg‑Si; digunakan untuk perhitungan berat
Rentang Leleh	~555–650 °C	Solidus/liquidus tergantung kandungan minor; konsultasikan standar untuk nilai tepat
Konduktivitas Termal	~140–170 W/m·K (20 °C)	Lebih rendah dari Al murni karena paduan; ketebalan dan temper berpengaruh kecil
Konduktivitas Listrik	~30–45 %IACS	Konduktivitas sedang; berkurang dibanding Al komersial murni
Kalor Spesifik	~880–900 J/kg·K	Mendekati aluminium murni; sedikit dipengaruhi paduan
Koefisien Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Ekspansi termal linier khas paduan aluminium

Dari sisi fisik, 6020 menawarkan karakteristik ringan dan konduktivitas termal/listrik relatif tinggi khas paduan aluminium, dengan pengurangan moderat dari aluminium murni akibat hamburan solut dan presipitat. Konduksi dan ekspansi termal merupakan masukan penting dalam desain rakitan peka panas; 6020 berperilaku mirip paduan 6xxx lain dalam sistem termomekanik.

Rentang leleh dan temperatur solidus relevan untuk proses pengelasan dan pengecoran/brazing; pengendalian input panas dan laju pendinginan yang tepat saat pengelasan diperlukan untuk menghindari penuaan berlebih lokal atau pelunakan pada daerah HAZ.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Tempers Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0.5–6.0 mm	Baik, sensitif terhadap temper	O, T4, T6	Digunakan untuk panel dan komponen yang dibentuk
Plate (Plat)	>6 mm sampai 50 mm	Kekuatan puncak lebih rendah pada bagian tebal	O, T4, T6	Bagian tebal dapat menunjukkan efisiensi penuaan yang berkurang
Extrusion (Ekstrusi)	Profil tipis hingga kompleks besar	Baik, kondisi ekstrusi mengendalikan properti	O, T5, T6, T651	Digunakan luas untuk profil arsitektur dan otomotif
Tube (Pipa)	Ø10 mm–500 mm	Serupa dengan ekstrusi; ketebalan dinding memengaruhi properti	O, T4, T6	Umum untuk penggunaan struktural dan perpipaan fluida
Bar/Rod (Batang)	Ø2 mm–200 mm	Bentuk yang dapat dikerjakan mesin; properti bervariasi dengan penampang	O, T4, T6	Digunakan untuk komponen mesin dan pengikat

Lembaran dan ekstrusi tipis memungkinkan quench cepat dan penuaan efektif, menghasilkan kekuatan puncak lebih tinggi dibanding plat yang sangat tebal. Proses ekstrusi melibatkan kimia billet, desain die, dan strategi pendinginan ke dalam mikrostruktur akhir; produsen sering menetapkan kimia paduan sedikit berbeda untuk kualitas billet dan kontrol permukaan.

Pemilihan bentuk produk sering dipengaruhi oleh geometri dan kebutuhan permukaan: ekstrusi memungkinkan penampang kompleks dan penguatan integral, plat menawarkan bentuk lebih sederhana dengan ketebalan besar, dan lembaran menyeimbangkan kemampuan bentuk dan kualitas permukaan untuk komponen yang dicat atau dianodisasi.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6020	USA/Internasional	Penamaan paduan yang dikenal dalam banyak daftar pemasok
EN AW	6020	Europa	EN AW-6020 digunakan untuk ekstrusi dan penampang tarikan
JIS	A6020	Jepang	Varian JIS ada dengan kimia dan properti serupa
GB/T	6020	China	Varian standar China sering diselaraskan dengan kimia EN/AA

Label grade setara biasanya mirip di berbagai wilayah, tetapi spesifikasi proses dan toleransi yang diperbolehkan dapat berbeda berdasarkan standar dan praktik pabrik. Perbedaan halus pada batas impuritas atau mikro-paduan jejak (Zr, V) dapat mengubah perilaku rekristalisasi, kualitas permukaan, dan kinetika penuaan, sehingga pemeriksaan silang sertifikat material penting saat mengganti pemasok.

Ketika diperlukan penggantian yang tepat untuk komponen yang terverifikasi, minta sertifikat pabrik dan catatan perlakuan panas untuk memastikan batas mekanik dan kimia memenuhi standar penerima.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosfer dari 6020 umumnya baik untuk paduan seri 6xxx karena kandungan tembaga relatif rendah dan besi terkendali; paduan ini tahan terhadap serangan atmosfer umum dan membentuk lapisan oksida pelindung yang setara dengan 6060/6063. Kualitas permukaan dan anodisasi baik, menjadikan 6020 cocok untuk aplikasi arsitektur dan eksterior di mana penampilan dan ketahanan penting.

Di lingkungan laut atau yang kaya klorida, 6020 berperforma cukup untuk banyak penggunaan struktural tetapi tidak setahan korosi seperti beberapa paduan 5xxx (Al-Mg); perhatian pada kopling galvanik dan pelapisan pelindung sangat penting untuk daya tahan jangka panjang di dekat air asin. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) sedang: temper kekuatan tinggi dan tegangan tarik yang tinggi dikombinasikan lingkungan korosif dapat meningkatkan risiko SCC, sehingga desain dan pemilihan temper harus mempertimbangkan paparan klorida dan sisa tegangan.

Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium standar: 6020 yang bersentuhan dengan logam lebih mulia (baja tahan karat, tembaga) akan cenderung korosi lebih dulu kecuali diisolasi secara elektrik. Dibanding seri 1xxx, 6020 menukar sedikit konduktivitas logam murni untuk kekuatan yang lebih baik dan ketahanan korosi yang setara; dibanding seri 5xxx, ia menukar sebagian ketahanan SCC untuk kemampuan pengecatan dan kualitas ekstrusi yang lebih baik.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

6020 dapat dilas dengan baik menggunakan proses fusi umum (TIG/MIG) jika praktik standar diikuti; pembersihan pra-las dan pilihan tambahan kawat las yang tepat meminimalkan porositas dan retak. Pengisi yang direkomendasikan adalah tipe Al-Si (misal 4043) untuk pelekatan baik dan pengurangan retak panas, atau pengisi Al-Mg-Si (misal varian 5356/5183) jika kekuatan mekanik kawat las diprioritaskan, meskipun ada beberapa perbedaan perilaku korosi pasca-las.

Pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ) adalah tipikal pada paduan pengerasan presipitasi: penurunan kekuatan lokal terjadi di sekitar las akibat pelarutan atau penuaan berlebih presipitat. Perlakuan panas larutan dan penuaan ulang setelah las jarang praktis pada rangkaian besar; kompensasi desain dan pengendalian urutan las adalah strategi mitigasi umum.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 6020 sedang; lebih baik dari banyak paduan kekuatan tinggi tetapi kurang dibanding grade aluminium yang mudah diproses mesin. Alat potong carbide dengan pelapis TiN atau AlTiN dan tata letak kaku menghasilkan hasil terbaik, dengan kecepatan dan umpan konservatif pada penampang besar untuk menghindari buildup edge. Penggunaan pendingin dan alat tajam mengurangi smear permukaan dan meningkatkan hasil akhir; kontrol serpihan umumnya dapat dikelola dengan alur dan geometri alat yang direkomendasikan.

Indeks kemampuan mesin tipikal menempatkan paduan 6xxx di posisi menengah; pemilihan umpan dan kecepatan harus mempertimbangkan temper dan bentuk produk, dengan temper lebih keras memerlukan pemotongan lebih lambat dan alat lebih kuat.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper annealed (O) dan T4, memungkinkan pembengkokan ketat dan penarikan dalam dengan risiko retak berkurang. Pada temper T6/T5, radius bengkok minimum meningkat dan springback lebih besar; rekomendasi radius bengkok dalam biasanya 1–2× ketebalan untuk temper annealed dan 2–3× ketebalan untuk temper puncak-penuaan pada operasi lembaran.

Respons pengerjaan dingin dapat diprediksi: pengerasan kerja meningkatkan kekuatan namun mengurangi keuletan; jika deformasi signifikan diperlukan, lakukan proses pembentukan pada temper O atau T4 lalu lakukan perlakuan panas larutan/penuaan ke temper akhir sesuai kebutuhan.

Perilaku Perlakuan Panas

6020 adalah paduan Al-Mg-Si yang dapat diperlakukan panas dan mengikuti rute perlakuan panas 6xxx konvensional: perlakuan larutan, quench, dan penuaan buatan adalah proses utama pengendalian kekuatan. Suhu perlakuan larutan tipikal berkisar 510–540 °C (bergantung ukuran penampang dan rekomendasi pemasok) dengan quench cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh.

Penuaan buatan (T6/T5) biasanya dilakukan pada 160–200 °C selama beberapa jam untuk mengembangkan presipitat Mg2Si; jadwal penuaan mengendalikan keseimbangan antara kekuatan puncak dan ketangguhan/ketahanan retak korosi. Penuaan berlebih menurunkan kekuatan namun dapat meningkatkan keuletan dan ketahanan SCC; oleh karena itu penuaan menjadi parameter penyetelan berdasarkan kondisi layanan yang diharapkan.

Transisi temper T mengikuti nomenklatur standar: T4 (perlakuan larutan + penuaan alami) digunakan saat pembentukan diperlukan setelah perlakuan larutan, sedangkan T6 (larutan + penuaan buatan) digunakan untuk kekuatan puncak. Untuk proses non-perlakuan panas seperti pengerasan kerja, annealing ke temper O dilakukan untuk mengembalikan keuletan.

Performa Suhu Tinggi

Di atas suhu kamar, kekuatan 6020 menurun secara progresif akibat presipitat mengalami koarsening dan perubahan kinetika pelarutan; penurunan kekuatan signifikan terlihat di atas ~150 °C untuk pemakaian jangka panjang. Eksposur jangka pendek hingga ~200 °C dapat ditoleransi tanpa kehilangan properti yang fatal, tetapi creep dan pelunakan jangka panjang membuat 6020 kurang cocok untuk tugas struktural suhu tinggi berkelanjutan.

Oksidasi aluminium terbatas pada lapisan pelindung Al2O3 dan biasanya bukan faktor pembatas untuk 6020 di udara sampai suhu tinggi. Pada rakitan yang dilas, zona terpengaruh panas (HAZ) sangat rentan terhadap pelunakan pada lonjakan suhu tinggi, dan properti pasca-ekspose tergantung suhu puncak dan durasi suhu.

Perancang harus bersikap hati-hati pada suhu layanan di atas 100–120 °C, dan mempertimbangkan paduan yang dirancang khusus untuk kekuatan suhu tinggi atau menerapkan margin desain mekanik apabila eksposur termal diperkirakan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 6020
Otomotif	Frame jendela, ekstrusi struktural	Kemudahan ekstrusi, hasil permukaan, dan kekuatan sedang
Kelautan	Anggota struktural non-kritis dan profil	Ketahanan korosi dan ringan untuk struktur sekunder
Aeronautika	Perlengkapan interior, perlengkapan non-primer	Kekuatan terhadap berat yang baik dan hasil permukaan sangat baik
Elektronik	Rumah dan heatsink	Konduktivitas termal dan hasil akhir kosmetik baik
Arsitektur	Profil curtain wall, trim	Kemudahan ekstrusi, kualitas anodisasi, dan stabilitas dimensi

6020 umum digunakan di mana kombinasi kualitas ekstrusi, tampilan permukaan, dan kinerja struktural sedang diperlukan ketimbang kekuatan tertinggi. Keseimbangan propertinya sangat berharga untuk trim arsitektur yang terlihat, komponen ekstrusi otomotif dengan penampang kompleks, serta profil struktural ringan.

Ketika hasil akhir dan stabilitas dimensi menjadi prioritas, 6020 lebih disukai dibandingkan beberapa paduan 6xxx dengan kekuatan lebih tinggi karena kualitas permukaan ekstrusi yang lebih baik dan respons penuaan yang konsisten.

Wawasan Pemilihan

Saat memilih 6020, prioritaskan aplikasi yang membutuhkan kemampuan ekstrusi yang baik, hasil permukaan yang halus, dan kekuatan tahan penuaan yang sedang; ini sangat menarik untuk profil kompleks yang akan dianodisasi atau dicat. Pertimbangkan temper T4/O jika diperlukan pembentukan, dan T5/T6 saat kekuatan tinggi dibutuhkan, dengan tetap mengingat kompromi antara keuletan dan ketahanan korosi tegangan (SCC).

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya, 1100), 6020 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta sedikit penurunan kemampuan bentuk demi kekuatan yang jauh lebih tinggi dan performa struktural yang lebih baik. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 6020 memberikan kekuatan pengerasan penuaan yang lebih tinggi dengan kemampuan pengecatan yang sebanding, tetapi dapat menunjukkan keuletan lebih rendah pada temper penuaan; pilihan tergantung pada apakah penguatan pasca pembentukan atau keuletan maksimal menjadi prioritas.

Dibandingkan dengan paduan tahan perlakuan panas umum seperti 6061 atau 6063, 6020 sering dipilih ketika hasil permukaan ekstrusi atau hasil pengolahan billet tertentu lebih penting daripada mencapai kekuatan puncak tertinggi; 6061 mungkin menawarkan kekuatan puncak lebih tinggi, tetapi 6020 dapat menyediakan kemampuan ekstrusi yang lebih baik dan karakteristik permukaan kosmetik untuk profil arsitektural atau kompleks.

Ringkasan Penutup

Aluminium 6020 tetap menjadi paduan teknik yang relevan di mana kekuatan seimbang, kemampuan ekstrusi yang sangat baik, dan hasil permukaan berkualitas tinggi dibutuhkan; sifat tahan perlakuannya memungkinkan desainer menyesuaikan properti melalui pemilihan temper, menjadikannya pilihan praktis untuk aplikasi otomotif, arsitektural, dan struktural ringan.