Aluminium 6065: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Komprehensif
Alloy 6065 adalah anggota dari seri 6xxx dari paduan aluminium-magnesium-silikon yang terutama diperkuat melalui presipitasi Mg2Si selama perlakuan panas. Unsur paduan utama adalah silikon dan magnesium, dengan penambahan sedikit tembaga, kromium, titanium, dan besi yang berfungsi mengatur kekuatan, struktur butir, dan respons terhadap perlakuan panas. Paduan ini dapat diperlakukan dengan perlakuan panas dan bukan hanya pengerasan kerja, serta mencapai kekuatan melalui proses perlakuan larutan, quenched, dan aging buatan untuk mempresipitasi intermetallic yang tersebar halus. Sifat khas meliputi kombinasi kekuatan sedang hingga tinggi, ketahanan korosi yang baik, kemampuan bentuk yang layak pada temper lunak, serta kemampuan las yang baik bila menggunakan filler dan prosedur yang tepat.
6065 digunakan pada komponen struktural dan semi-struktural di mana dibutuhkan keseimbangan antara kemampuan ekstrusi, rasio kekuatan-terhadap-berat, dan ketahanan korosi; industri umum meliputi transportasi, sistem bangunan, enclosure listrik, dan beberapa fitting dirgantara. Dibandingkan dengan paduan 6xxx lainnya, 6065 dipilih ketika perancang menginginkan paduan yang dapat diekstrusi menjadi profil kompleks dan kemudian diaging buatan untuk mencapai dimensi dengan sifat mekanik yang stabil. Insinyur memilih 6065 daripada paduan yang lebih lunak saat dibutuhkan kekuatan desain lebih tinggi tanpa beralih ke paduan seri 7xxx yang lebih kuat namun lebih rentan terhadap SCC (Stress Corrosion Cracking). Ketersediaan dan harmonisasi spesifikasi bervariasi menurut wilayah, sehingga pengadaan harus mengonfirmasi sifat spesifik temper dengan pemasok.
Dalam praktiknya, 6065 disukai pada fabrikasi yang mengombinasikan proses ekstrusi, bending, dan pengelasan dengan kontrol temper pasca-fabrikasi untuk mencapai performa mekanik yang diinginkan. Perilaku korosi dan respons anodizing paduan ini membuatnya cocok untuk lingkungan dengan korosi sedang, sedangkan konduktivitas termal dan listriknya menguntungkan untuk komponen yang perlu dissipasi panas. Perancang harus mempertimbangkan kompromi antara kekuatan puncak, kemampuan bentuk untuk pengerjaan dingin, dan kebutuhan perlakuan panas pasca-las saat memilih 6065 dibanding paduan lain yang berdekatan.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Formabilitas | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi | Sangat Baik | Sangat Baik | Fully annealed; terbaik untuk pembentukan dan machining |
| H14 | Sedang | Sedang | Baik | Sangat Baik | Pengerasan regangan dan temper sebagian untuk kekuatan sedang |
| T4 | Sedang | Baik | Baik | Sangat Baik | Perlakuan panas larutan dan aging alami; keseimbangan baik untuk pembentukan lalu aging |
| T5 | Sedang-Tinggi | Sedang | Cukup | Baik | Didinginkan dari pengerjaan panas dan diaging buatan; tanpa perlakuan larutan pasca pembentukan |
| T6 | Tinggi | Sedang-Rendah | Cukup | Baik (pelunakan zona HAZ) | Perlakuan panas larutan dan aging buatan untuk kekuatan puncak |
| T651 | Tinggi (Stabil) | Sedang-Rendah | Cukup | Baik (pelunakan zona HAZ) | T6 dengan relief tegangan melalui peregangan atau pelurusan terkontrol |
| Kombinasi temper H lainnya | Variabel | Variabel | Variabel | Variabel | Pengerasan regangan disesuaikan untuk aplikasi spesifik |
Pemilihan temper sangat memengaruhi performa mekanik: temper O annealed memaksimalkan duktilitas dan formabilitas namun memiliki kekuatan luluh dan tarik terendah, sedangkan T6/T651 memberikan kekuatan statis tertinggi dengan kompromi terhadap kemampuan membengkok dan elongasi. Untuk ekstrusi kompleks yang memerlukan pelurusan atau machining pasca ekstrusi, temper T5 dan T651 umum digunakan karena memberikan stabilitas dimensi dan kekuatan yang baik setelah fabrikasi.
Komposisi Kimia
| Unsur | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | 0.2 – 0.9 | Bergabung dengan Mg untuk membentuk presipitat penguat Mg2Si |
| Fe | ≤ 0.7 | Unsur pengotor; mengendalikan populasi partikel intermetallic dan memengaruhi ketangguhan |
| Mn | ≤ 0.15 | Penambahan minor untuk memperhalus struktur butir dan meningkatkan ketangguhan |
| Mg | 0.6 – 1.2 | Unsur penguat utama bila digabung dengan Si |
| Cu | 0.15 – 0.4 | Meningkatkan kekuatan dan kemudahan machining namun dapat mengurangi ketahanan korosi |
| Zn | ≤ 0.25 | Umumnya rendah; bukan kontributor utama penguatan pada paduan 6xxx |
| Cr | 0.04 – 0.35 | Mengendalikan proses rekristalisasi dan struktur butir, meningkatkan ketangguhan |
| Ti | ≤ 0.15 | Penghalus butir selama proses pengecoran/ekstrusi; memperbaiki mikrostruktur hasil proses |
| Lainnya (masing-masing) | ≤ 0.05 | Unsur jejak dikontrol agar respons aging konsisten |
Komposisi 6065 khas untuk paduan pengerasan presipitasi Mg-Si: silikon dan magnesium menentukan potensi kekuatan puncak melalui presipitasi Mg2Si, sementara jumlah kecil tembaga dan kromium dipakai untuk menyetel kekuatan dan stabilitas mikrostruktur. Besi dan pengotor lain membentuk intermetallic kasar yang dapat menurunkan ketangguhan dan daya tahan lelah bila tidak terkontrol, sehingga produksi modern menjaga kontrol ketat unsur ini untuk hasil aging dan mekanik yang dapat diprediksi.
Sifat Mekanik
Dalam pengujian tarik, 6065 berperilaku seperti paduan 6xxx yang dapat diperlakukan panas: temper lunak menunjukkan duktilitas tinggi dan luluh bertahap, sementara temper T6/T651 menunjukkan kekuatan luluh yang terdefinisi dengan baik dan kekuatan tarik ultimat yang lebih tinggi akibat presipitat koheren dan semi-koheren. Kekuatan luluh dan tarik meningkat tajam setelah perlakuan larutan dan aging buatan, namun sisi lain duktilitas dan kemampuan membengkok berkurang; elongasi patah pada temper T6 bisa turun setengah dibanding temper O atau T4. Kekerasan mengikuti pola serupa, dengan nilai Brinell atau Rockwell meningkat signifikan setelah aging, dan material menunjukkan sensitivitas takik sedang dibanding paduan 5xxx.
Kekuatan lelah dipengaruhi oleh hasil permukaan, tegangan sisa, dan perlakuan panas; 6065 yang diaging dengan benar menawarkan performa lelah siklus tinggi yang wajar untuk ekstrusi struktural namun umumnya di bawah paduan kuat 2xxx atau 7xxx. Ketebalan penampang dan riwayat termal sangat menentukan sifat mekanik yang dapat dicapai: penampang tebal mendingin lebih lambat saat quench dan mungkin tidak mencapai kekuatan setara T6 tanpa siklus perlakuan larutan lebih lama atau jadwal aging termodifikasi. Zona pengaruh panas pasca-las (HAZ) biasanya mengalami pelunakan lokal, menurunkan kekuatan luluh lokal kecuali dilakukan perlakuan larutan ulang dan aging.
| Properti | O/Annealed | Temper Utama (misal T6/T651) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik (MPa) | 140 – 220 | 260 – 340 | Nilai tergantung bentuk produk dan ketebalan; data pemasok harus dikonsultasikan |
| Kekuatan Luluh (0.2% offset, MPa) | 60 – 140 | 200 – 320 | T6 memberikan kekuatan luluh paling dapat diandalkan; temper O dipakai untuk dominasi pembentukan |
| Elongasi (%) | 12 – 25 | 6 – 14 | Elongasi menurun seiring peningkatan kekuatan dan ketebalan |
| Kekerasan (HB) | 40 – 70 | 85 – 120 | Kekerasan meningkat dengan aging; nilai bervariasi menurut temper dan metode |
Sifat Fisik
| Properti | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Density | 2.70 g/cm³ | Tipe tipikal untuk paduan aluminium tempa; digunakan untuk kalkulasi desain yang sensitif berat |
| Rentang Leleh | Solidus ~555°C – Liquidus ~650°C | Interval leleh paduan; solidus lebih rendah dari aluminium murni akibat paduan |
| Konduktivitas Termal | 140 – 170 W/m·K (tipikal) | Lebih rendah dari aluminium murni tetapi masih bagus untuk aplikasi pelepas panas |
| Konduktivitas Listrik | ~28 – 38 % IACS | Berat berkurang dari aluminium murni karena unsur paduan; bervariasi dengan temper |
| Kalor Jenis | ~0.9 J/g·K (900 J/kg·K) | Berfaedah untuk perhitungan massa termal |
| Ekspansi Termal | ~23.0 – 24.5 µm/(m·K) | Sejajar dengan paduan Al-Mg-Si lain; penting untuk sambungan bimaterial |
Sifat fisik ini menekankan keunggulan aluminium dalam desain ringan dan manajemen termal; 6065 mempertahankan konduktivitas yang baik untuk komponen transfer panas sambil menawarkan performa mekanik lebih tinggi dibanding grade yang lebih murni. Konduktivitas listrik cukup untuk banyak aplikasi busbar dan enclosure namun biasanya lebih rendah dari paduan seri 1xxx, sehingga perancang yang menukar konduktivitas dengan kekuatan harus memverifikasi ukuran penampang konduktor. Perlu diperhitungkan ekspansi termal dalam rakitan dengan baja atau komposit untuk menghindari kelelahan akibat siklus tegangan termal.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Umum | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Plat Tipis (Sheet) | 0.4 – 6.0 mm | Kekuatan baik pada ketebalan tipis setelah proses aging | O, T4, T5, T6 | Umum digunakan untuk panel dan housing terbentuk; respon aging pada ketebalan tipis cepat |
| Plat Tebal (Plate) | >6.0 mm hingga 150 mm | Kekuatan mungkin lebih rendah setelah perlakuan panas karena sensitivitas pada quench | O, T6 (terbatas) | Bagian tebal memerlukan perlakuan panas khusus untuk menghindari inti lunak |
| Ekstrusi | Penampang hingga beberapa ratus mm | Kekuatan seragam yang sangat baik sepanjang profil saat aging | T5, T6, T651 | Sangat banyak digunakan; profil kompleks dapat dibuat dengan toleransi ketat |
| Tabung | Diameter luar 10 – 200 mm tergantung ketebalan dinding | Kekuatan mirip dengan ekstrusi; HAZ diperhitungkan pada tabung las | O, T6 | Digunakan untuk struktur dan penanganan fluida; tersedia versi las dan seamless |
| Batang/Rod | Diameter 3 – 100 mm | Sifat aksial baik; respon aging mirip dengan plat | O, T6 | Bentuk stok untuk pemesinan dan fitting fabrikasi |
Ekstrusi adalah bentuk komersial utama untuk 6065 karena komposisi paduan Mg-Si memberikan aliran dan hasil permukaan yang baik pada cetakan kompleks, serta aging berikutnya memberikan sifat mekanik yang dapat diprediksi. Plat dan bagian tebal menghadirkan tantangan pada quenching dan aging; perancang biasanya membatasi ketebalan atau menentukan resep aging yang dimodifikasi untuk mendapatkan sifat seragam. Bentuk plat tipis umum digunakan untuk panel dan housing terbentuk dimana pilihan temper menyeimbangkan kemampuan pembentukan dan kekuatan akhir.
Grade Setara
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 6065 | USA | Penunjukan Aluminum Association yang digunakan pada lembar data pemasok |
| EN AW | 6065 | Eropa | EN AW-6065 umum digunakan; persyaratan kimia dan mekanik sejalan dengan standar AA |
| JIS | — | Jepang | Tidak ada ekuivalen JIS langsung yang banyak digunakan; spesifikasikan standar AA/EN atau komposisi material |
| GB/T | 6065 | China | Varian GB mungkin ada; verifikasi nomor standar lokal dan spesifikasi temper |
Perbandingan antar standar umumnya mudah untuk 6065 karena mengikuti kimia pengerasan dengan presipitasi Mg-Si yang umum digunakan secara global. Namun, toleransi komposisi minor dan praktik pemrosesan berbeda antar wilayah; untuk aplikasi kritis verifikasi spesifikasi kimia dan mekanik yang sebenarnya tercantum dalam dokumen pengadaan. Jika tidak tersedia ekuivalen JIS langsung, umum untuk menspesifikasikan penunjukan AA atau EN dan mencantumkan komposisi serta persyaratan sifat mekanik lengkap.
Ketahanan Korosi
Dalam layanan atmosfer, 6065 memberikan ketahanan korosi umum yang baik khas paduan seri 6xxx, dan dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan anodizing dan pelapisan organik. Dalam lingkungan laut dan yang mengandung klorida, performanya cukup baik namun tidak setangguh paduan 5xxx berbahan magnesium; finishing pelindung dan desain untuk menghindari krepitan sangat dianjurkan. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) lebih rendah dibanding paduan 7xxx berkekuatan tinggi, namun 6065 dapat mengalami SCC di bawah tegangan tarik dalam lingkungan halida agresif; menghindari tegangan tarik sisa dan mengendalikan mikrostruktur akibat pengelasan mengurangi risiko.
Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium standar: 6065 bersifat anodis relatif terhadap banyak baja tahan karat dan paduan berbasis tembaga, serta perlindungan anodis atau anoda korban umum digunakan sebagai strategi mitigasi dalam perakitan logam campuran. Dibandingkan dengan paduan seri 1xxx, 6065 memberikan kekuatan jauh lebih tinggi dengan biaya konduktivitas listrik yang sedikit berkurang dan dalam beberapa kasus rentan sedikit lebih tinggi terhadap korosi lokal jika pelapis pelindung rusak. Persiapan permukaan, pelapisan, dan anodizing yang tepat merupakan cara efektif untuk menjaga performa jangka panjang dalam kondisi lingkungan menantang.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Las
6065 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG, dan kemampuan las serupa dengan paduan Mg-Si lain saat logam pengisi yang sesuai dipilih. Logam pengisi tipikal adalah ER4043 (Al-Si) untuk mengurangi retak panas dan meningkatkan aliran, atau ER5356 (Al-Mg) jika diperlukan kekuatan pasca-las dan ketahanan korosi yang lebih tinggi; pilihan tergantung pada kinerja mekanik dan korosi yang dibutuhkan. Zona terpengaruh panas (HAZ) akan menunjukkan pelunakan relatif terhadap bahan induk T6, dan pemulihan kekuatan penuh T6 pada sambungan biasanya memerlukan perlakuan panas pelarutan dan aging ulang, yang jarang praktis untuk rakitan jadi. Pengendalian ketat parameter las, perlakuan pra dan pasca las, serta desain sambungan meminimalkan distorsi dan degradasi sifat HAZ.
Kemampuan Mesin
Kemampuan mesin 6065 sedang dan sebanding dengan banyak paduan seri 6xxx; lebih mudah mesin dibanding paduan aluminium kekuatan tinggi lainnya tetapi tidak semudah beberapa paduan bebas mesin khusus. Perkakas karbida dengan sudut rake positif dan pendingin yang memadai direkomendasikan untuk menghindari pembentukan tepi tumpang tindih dan menjaga integritas permukaan pada kecepatan potong tinggi. Pedoman pemesinan umum termasuk kecepatan spindel sedang hingga tinggi dengan peningkatan feed untuk kontrol serpihan; hasil akhir halus diperoleh dengan geometri perkakas yang tepat dan penjepitan stabil. Untuk komponen toleransi ketat, temper dan riwayat perlakuan panas sebelumnya harus diperhitungkan karena tegangan sisa dan gaya pegas mempengaruhi kestabilan dimensi setelah pemesinan.
Kemampuan Pembentukan
Pembentukan dingin dan bending paling baik dilakukan pada temper lunak seperti O atau T4; temper ini memberikan keuletan yang diperlukan untuk radius ketat dan bentuk kompleks. Pada temper T6, kemampuan pembentukan menurun dan radius minimum untuk pembengkokan harus ditambah agar tidak terjadi retak atau patah tepi; aturan desain tipikal menyarankan radius dalam 2–3× tebal untuk T6 dan 0.5–1× tebal untuk temper O, tetapi spesifik tergantung geometri penampang dan perkakas. Work hardening akibat operasi bending akan meningkatkan kekuatan luluh lokal dan dapat mempersulit pembentukan atau perlakuan panas berikutnya. Untuk operasi pembentukan skala besar, integrasikan proses annealing atau siklus solution/aging ke dalam rencana proses untuk mengendalikan kestabilan dimensi dan sifat mekanik akhir.
Perilaku Perlakuan Panas
6065, sebagai paduan dapat diperlakukan panas, merespon pada urutan pengerasan presipitasi klasik: perlakuan pelarutan, quenching, dan aging buatan. Suhu perlakuan pelarutan tipikal adalah pada kisaran 520–550°C, ditahan cukup lama untuk pelarutan seragam fase pelarut, diikuti oleh quench cepat untuk mempertahankan supersaturasi. Aging buatan untuk mencapai temper T6 umumnya dilakukan pada suhu 160–175°C selama beberapa jam; kekerasan puncak diperoleh