Aluminium 6061: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

6061 adalah anggota seri 6xxx dari paduan aluminium, sebuah keluarga yang ditandai oleh magnesium dan silikon sebagai elemen paduan utama yang membentuk presipitat Mg2Si. Seri ini diklasifikasikan sebagai dapat diperlakukan dengan panas; sifat mekaniknya ditingkatkan terutama melalui perlakuan panas pelarutan, quenching, dan penuaan buatan berikutnya daripada hanya pengerasan kerja.

Elemen paduan utama dalam 6061 adalah magnesium (sekitar 0,8–1,2%) dan silikon (sekitar 0,4–0,8%), dengan tambahan kecil kromium, tembaga, besi, dan residu lain yang mengatur kekuatan, ketangguhan, dan struktur butir. Karakteristik khasnya meliputi rasio kekuatan terhadap berat yang baik dalam temper T6, ketahanan korosi yang baik di banyak lingkungan, kemampuan bentuk yang wajar dalam kondisi annealed atau T4, serta kemampuan las yang sangat baik menggunakan proses aluminium standar.

Industri yang umumnya menggunakan 6061 meliputi komponen struktural otomotif, fitting laut, perangkat keras aerospace serba guna, penukar panas, dan produk rekreasi konsumen. Insinyur memilih 6061 ketika kombinasi seimbang antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan mesin diperlukan, serta ketika pengelasan atau anodizing pasca-fabrikasi diperkirakan; material ini sering bersaing dengan 6063 untuk ekstrusi dan dengan paduan 5xxx untuk pekerjaan laut yang kritis terhadap korosi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi annealed penuh untuk keuletan maksimum
T4	Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Perlakuan panas pelarutan dan penuaan alami; baik untuk pembentukan sebelum penuaan akhir
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat Baik	Didinginkan dari pembentukan suhu tinggi dan diproses penuaan buatan
T6	Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	Perlakuan panas pelarutan dan penuaan buatan; temper struktural umum
T651	Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	T6 dengan pelepasan tegangan melalui peregangan mekanis; digunakan untuk plat dan ekstrusi
H14	Sedang	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan tegangan dan annealed sebagian; digunakan untuk komponen yang dibentuk
H18	Tinggi	Rendah	Buruk	Sangat Baik	Hard full oleh pengerasan tegangan; kemampuan pembentukan terbatas

Temper yang dipilih untuk 6061 berkorelasi langsung dengan mikrostruktur dan keadaan presipitatnya, yang menentukan kekuatan luluh dan tarik serta keuletan. Perlakuan larutan dan penuaan (T6) menghasilkan presipitat Mg2Si halus yang meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan bentuk dan meningkatkan kerentanan terhadap pelunakan HAZ setelah pengelasan; kondisi annealed atau T4 mengembalikan kemampuan bentuk dengan mengorbankan kekuatan puncak.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0,4–0,8	Silikon bergabung dengan Mg membentuk presipitat Mg2Si yang memperkuat
Fe	≤0,7	Besi merupakan impuritas yang dapat membentuk intermetalik dan mempengaruhi korosi dan kemampuan mesin
Mn	≤0,15	Hadir dalam jumlah kecil; dapat sedikit memperhalus struktur butir
Mg	0,8–1,2	Elemen penguat utama melalui Mg2Si; mengontrol respons pengerasan usia
Cu	0,15–0,4	Meningkatkan kekuatan dan kemampuan mesin namun dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	≤0,25	Kecil; Zn berlebihan dihindari untuk mencegah retakan panas dan perubahan sifat
Cr	0,04–0,35	Membantu mengontrol struktur butir dan membatasi rekristalisasi saat proses
Ti	≤0,15	Penghalus butir pada pengecoran dan beberapa produk gulungan
Lainnya	≤0,15 (masing-masing)	Residu dan unsur jejak; sisanya aluminium

Kinerja paduan ini ditentukan oleh keseimbangan antara magnesium dan silikon, yang bersama-sama membentuk presipitat Mg2Si selama penuaan dan memberikan sumber kekuatan utama. Penambahan kecil seperti kromium dan unsur jejak memperhalus struktur butir dan mengurangi kerentanan terhadap korosi lokal dan cacat pengerjaan panas, sementara tembaga menukar sebagian ketahanan korosi untuk kekuatan dan kemampuan mesin yang lebih tinggi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 6061 sangat bervariasi dengan temper. Dalam kondisi T6, distribusi halus presipitat Mg2Si memberikan kekuatan luluh dan tarik yang relatif tinggi dengan keuletan sedang; regangan biasanya berkurang dibandingkan kondisi annealed.

Kekuatan lelah 6061 cukup baik untuk beban struktural ringan tetapi sangat dipengaruhi oleh finis permukaan, perlakuan panas, dan adanya pengelasan; retakan lelah dapat mulai dari lekukan dan zona pelunakan HAZ akibat pengelasan. Ketebalan dan bentuk produk juga mempengaruhi respons mekanik: ketebalan yang lebih tipis sering memungkinkan kekuatan luluh dan regangan terukur yang lebih tinggi karena pendinginan dan tegangan sisa melalui ketebalan, sedangkan plat tebal mungkin menunjukkan keuletan terukur yang lebih rendah dan memerlukan pelepasan tegangan tipe T651.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~70–150 MPa (10–22 ksi)	~260–320 MPa (38–46 ksi)	Nilai T6 umum sekitar ~290 MPa; rentang tergantung bentuk dan standar pengujian
Kekuatan Luluh	~35–90 MPa (5–13 ksi)	~240–275 MPa (35–40 ksi)	Kekuatan luluh T6 biasanya ~240 MPa; kondisi O jauh lebih rendah untuk pembentukan
Regangan	15–25%	8–12%	Regangan menurun seiring peningkatan kekuatan temper
Kekerasan	~30–60 HB	~80–110 HB	Kekerasan berkorelasi dengan pengerasan usia; T6 jauh lebih keras dibanding O

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2,70 g/cm³ (0,0975 lb/in³)	Tipikal untuk paduan aluminium hasil pengerolan; mendukung struktur ringan
Rentang Leleh	~582–652 °C	Rentang solidus-liquidus berbeda dengan konstituen minor; basis Al sekitar 660 °C
Konduktivitas Termal	~150 W/m·K	Konduktor termal yang baik dibandingkan baja; berguna untuk heat sink dan penukar panas
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS	Lebih rendah dari aluminium murni akibat paduan; cukup untuk beberapa aplikasi listrik
Kalor Jenis	~0,90 kJ/kg·K	Kalor jenis tinggi dibanding logam lain; mempengaruhi massa termal
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien sedang; penting untuk ekspansi berbeda dengan material pasangan

Konduktivitas termal yang relatif tinggi dan densitas rendah dari 6061 membuatnya menarik ketika disipasi panas dan desain ringan sama-sama dibutuhkan, seperti pada heat sink dan komponen kendaraan. Rentang leleh dan ekspansi termal menentukan pilihan dalam pengelasan, brazing, dan desain ketika digunakan material berbeda; koefisien ekspansi mungkin memerlukan toleransi dalam desain sambungan untuk mencegah distorsi.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet	0,2–6,0 mm (0,008–0,25 in)	Keseragaman baik	O, H14, T4, T6	Sering digunakan untuk panel dan bagian yang dibentuk
Plate	6–200 mm (0,25–8 in)	Keuletan melalui ketebalan lebih rendah pada bagian tebal	T651, T6	Plat tebal sering disuplai dengan pelepasan tegangan (T651)
Ekstrusi	Profil sampai beberapa meter panjang	Kekuatan bervariasi sesuai penampang dan pendinginan	T5, T6	6061 mudah diekstrusi; umum untuk profil struktural dan rangka
Tabung	Diameter kecil hingga besar; dilas atau seamless	Perilaku temper mirip sheet/plate	O, T4, T6	Digunakan untuk chassis, rel, dan komponen hidrolik
Batang/Rod	Diameter sampai beberapa inci	Mikrostruktur homogen pada batang tarik	O, T6	Umum untuk komponen mesin dan fitting

Perbedaan proses menentukan bentuk dan temper yang dipilih: ekstrusi sering T5 atau T6 karena diproses penuaan buatan setelah pembentukan, sedangkan plat sering disuplai dalam T651 untuk stabilitas dimensi. Sheet dan tabung dipilih berdasarkan kebutuhan pembentukan; kondisi annealed (O) atau T4 memungkinkan penarikan dan bending yang lebih dalam, sementara T6 memberikan kekuatan sebagai hasil fabrikasi yang lebih baik namun membatasi kemampuan bentuk dingin.

Setara Grade

Standar	Grade	Region	Catatan
AA	6061	USA	Penomoran Aluminum Association untuk paduan tempa seri 6xxx
EN AW	6061	Eropa	EN AW-6061 adalah penamaan umum di Eropa (paduan tempa)
JIS	A6061	Jepang	Grade JIS A6061 memiliki komposisi kimia dan temper serupa
GB/T	6061	China	GB/T 6061 adalah standar China yang umum digunakan untuk paduan ini

Standar antar wilayah diselaraskan berdasarkan definisi kimia dan temper, namun berbeda pada batasan impuritas yang diizinkan, metode uji mekanik, dan nomenklatur sufiks temper. Pembeli disarankan memeriksa lembar spesifikasi untuk standar yang berlaku guna memastikan properti minimum yang dipersyaratkan, riwayat perlakuan panas, dan toleransi yang diizinkan, karena nominal “6061” dapat sedikit berbeda antara pemasok dan standar nasional.

Ketahanan Korosi

6061 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik berkat lapisan oksida aluminium pelindung dan kandungan tembaga yang relatif rendah dibandingkan beberapa paduan seri 2xxx. Dalam atmosfer pedesaan dan industri, performanya baik, dan anodizing lebih meningkatkan perlindungan korosi permukaan serta penampilan.

Dalam lingkungan laut, 6061 memberikan performa yang dapat diterima untuk banyak aplikasi struktural dan non-kritis, namun kurang tahan lama dibandingkan seri 5xxx (berbasis Mg) saat terus-menerus terpapar air laut yang kaya klorida. Pitting lokal dapat terjadi di kondisi stagnan dan sangat asin; perhatian desain pada drainase, pelapisan, dan anodizing penting untuk performa jangka panjang.

Retak korosi akibat tegangan (SCC) bukan ancaman utama pada 6061 untuk banyak kondisi layanan, namun kerentanan meningkat pada temper berdaya tahan tinggi dan saat terkena tegangan tinggi dalam lingkungan klorida. Interaksi galvanik dengan logam lebih mulia (misalnya, baja tahan karat, tembaga) dapat mempercepat korosi lokal, sehingga isolasi listrik atau strategi anoda korban harus dipertimbangkan dalam rakitan logam campuran.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

6061 sangat baik dilas dengan metode fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW); kemampuan pengelasan adalah salah satu keunggulan utamanya dibandingkan paduan tahan panas berdaya tinggi. Filler yang biasa dipakai adalah 4043 (Al-Si) untuk fluiditas yang lebih baik dan mengurangi kecenderungan retak, serta 5356 (Al-Mg) untuk hasil las yang lebih kuat dan pencocokan warna; pilihan filler mempengaruhi ketahanan korosi dan kekuatan sambungan.

Zona pengaruh panas pasca-las biasanya melunak dibandingkan logam induk T6 karena pelarutan atau pembesaran presipitasi, sehingga untuk bagian struktural kritis dianjurkan perlakuan panas pasca-las atau penggunaan T651/base dalam desain. Risiko retak panas relatif rendah dibandingkan beberapa paduan Al-Cu, tapi desain sambungan, pengekangan, dan kebersihan sangat penting untuk menghindari porositas dan fusi yang tidak sempurna.

Kemudahan Pemesinan

6061 dianggap memiliki kemudahan pemesinan yang baik di antara paduan aluminium; dapat diproses lebih bersih dan cepat dibandingkan banyak paduan berdaya tinggi dengan hasil permukaan yang baik. Perkakas karbida biasa digunakan pada kecepatan potong sedang-tinggi, dan pelumas/pendingin mengurangi pembentukan lapisan tebal pada ujung potong serta memperlancar pembuangan serpihan; serpihan umumnya pendek dan mudah diatur jika parameter dikendalikan.

Pemilihan kecepatan dan feed harus mempertimbangkan temper dan ketebalan bagian; kekuatan yang lebih tinggi (T6) meningkatkan gaya potong dan keausan alat dibandingkan bahan anil. Untuk komponen presisi, pengendalian pembentukan burr dan deburring sekunder biasanya diperlukan.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan sangat tergantung pada temper: keadaan anil (O) dan T4 dapat dibentuk dengan baik serta tahan terhadap pembengkokan tajam dan penarikan dalam, sedangkan T6 memiliki keterbatasan pembentukan dingin dan rentan retak pada regangan tinggi. Radius lekukan dalam minimum yang disarankan untuk bengkok 90° pada plat anil biasanya sekitar R/t ≈ 1–2 untuk pembentukan ringan, sementara T6 membutuhkan radius lebih besar atau pra-pemanasan/pengelasan solusi dan re-penuaian untuk mencapai bentuk serupa.

Jika diperlukan pembentukan sedang lalu dilanjutkan penuaian akhir, urutan pembentukan T4 menuju penuaian T6 sering digunakan untuk mengoptimalkan geometri dan kekuatan akhir. Perancang harus memperhitungkan gaya pegas kembali dan anisotropi dari proses rolling, memilih arah butir dan perkakas yang tepat untuk meminimalkan retak.

Perilaku Perlakuan Panas

Perlakuan larutan untuk 6061 biasanya dilakukan pada kisaran suhu sekitar 520–560 °C untuk melarutkan Mg2Si dan konstituen larut lainnya ke dalam larutan padat jenuh, diikuti oleh pendinginan cepat (quenching) untuk mempertahankan kelebihan larutan. Penuaian buatan kemudian dilakukan pada suhu lebih rendah (umumnya 160–190 °C) selama beberapa jam untuk mengendapkan partikel Mg2Si yang menguatkan dan menghasilkan kondisi T6; profil waktu dan suhu mengendalikan keseimbangan kekuatan dan ketangguhan.

T4 adalah kondisi alami setelah perlakuan larutan dan quenching, memberikan kemudahan pembentukan untuk pembentukan berikutnya sebelum penuaian buatan ke T6 atau T5. Temper stabil seperti T651 mencakup operasi peregangan terkendali atau penghilang tegangan setelah quench untuk mengurangi tegangan residual dan distorsi pada plat tebal dan ekstrusi.

Performa Suhu Tinggi

6061 mengalami penurunan kekuatan progresif seiring peningkatan suhu; penurunan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik terjadi di atas kira-kira 100–150 °C, dengan batas penggunaan kontinu yang disarankan biasanya di bawah ~120 °C untuk aplikasi struktural penahan beban. Pada suhu tinggi, stabilitas presipitasi Mg2Si berkurang, dan creep dapat menjadi faktor untuk beban berkelanjutan pada suhu tinggi atau lingkungan agresif.

Oksidasi pada suhu layanan tipikal untuk 6061 minimal dibandingkan baja, tapi pelapis pelindung atau anodizing tetap digunakan untuk mengelola degradasi permukaan jangka panjang dan penampilan. Zona pengaruh panas (HAZ) komponen las dapat menunjukkan perilaku suhu tinggi yang berubah karena pembesaran presipitasi, sehingga paparan termal harus dikendalikan untuk mempertahankan margin desain.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 6061
Otomotif	Bracket struktural, rel chassis	Keseimbangan kekuatan, kemampuan las, dan ketahanan korosi
Kelautan	Fitting perahu, pegangan rel	Ketahanan korosi dan kemampuan las baik untuk penggunaan laut sedang
Aerospace	Fitting, adaptor, struktur interior	Kekuatan-terhadap-berat yang baik dan karakteristik pemesinan yang unggul
Elektronika	Heat sink, housing	Konduktivitas termal tinggi dan kemudahan pemesinan
Rekreasi	Rangka sepeda, peralatan camping	Ringan, dapat dilas, dan biaya efektif

6061 dipilih dalam aplikasi yang membutuhkan kombinasi kemudahan pemesinan, kemampuan las, kekuatan sedang hingga tinggi, dan ketahanan korosi tanpa biaya premium atau proses khusus dari paduan aluminium berdaya tinggi. Fleksibilitasnya dalam berbagai bentuk produk dan opsi temper mendukung beragam desain rekayasa.

Wawasan Pemilihan

Ketika memilih aluminium untuk komponen struktural dan las umum, 6061 adalah pilihan awal yang baik jika membutuhkan keseimbangan antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi. Temper T6 memberikan kekuatan luluh dan tarik yang cukup baik sambil mempertahankan kemampuan las dengan logam filler umum, meskipun perancang harus memperhitungkan pelunakan HAZ pada rakitan las.

Dibandingkan aluminium komersial murni (1100), 6061 menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan kemudahan pemesinan yang lebih baik. Jika dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 6061 menawarkan kekuatan lebih tinggi dari perlakuan panas namun biasanya dengan daktilitas lebih rendah dan ketahanan korosi klorida yang sedikit berkurang.

• Pilih 6061 dibandingkan 6063 saat memerlukan kekuatan lebih tinggi dan kemudahan pemesinan lebih baik meskipun 6063 memiliki hasil permukaan ekstrusi dan karakteristik anodizing yang sedikit lebih baik.
• Preferensi paduan 5xxx untuk pelayanan laut dengan paparan klorida tinggi dan terus-menerus di mana ketahanan korosi adalah persyaratan utama.
• Pilih temper anil atau T4 saat kompleksitas pembentukan tinggi, kemudian lakukan penuaian ke T6 untuk kekuatan pasca-pembentukan.

Ringkasan Penutup

6061 tetap menjadi salah satu paduan aluminium tempa yang paling banyak digunakan karena menawarkan keseimbangan pragmatis antara kekuatan, ketahanan korosi, kemampuan las, dan kemudahan pemesinan di berbagai bentuk produk dan temper. Adaptabilitasnya terhadap perlakuan panas standar, kematangan pasokan, dan performa yang dapat diprediksi menjadikannya pilihan andal bagi perancang dan produsen di berbagai industri.