Aluminium 6081: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

6081 merupakan anggota dari seri paduan aluminium 6xxx, yaitu paduan aluminium-magnesium-silikon (Al-Mg-Si). Keluarga ini ditandai oleh sistem pengerasan Mg2Si dan umumnya dapat diperlakukan panas untuk menghasilkan kombinasi kekuatan dan keuletan yang berguna.

Elemen utama paduan pada 6081 adalah silikon dan magnesium dengan tambahan kecil besi, tembaga, mangan, krom, dan jejak titanium. Mekanisme pengerasan adalah pengerasan presipitasi (age hardening) melalui perlakuan solusi, quenching dan penuaan buatan untuk membentuk presipitat Mg2Si yang menghambat pergerakan dislokasi.

Ciri utama 6081 meliputi kekuatan sedang hingga tinggi untuk paduan Al-Mg-Si, ketahanan korosi yang baik, kemampuan las yang umumnya baik, dan kemampuan bentuk yang wajar pada temper lebih lunak. Industri yang umum menggunakan 6081 adalah transportasi, kelautan, komponen struktural, bejana tekan, dan rekayasa umum di mana diperlukan keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan korosi.

Para engineer memilih 6081 dibandingkan paduan lain saat diperlukan keseimbangan berbeda sedikit dalam kemampuan mesin, peningkatan kekuatan setelah penuaan, dan ketahanan terhadap stress-corrosion dibandingkan paduan dasar seri 6xxx. 6081 dapat lebih disukai daripada paduan non-heat-treatable dengan kekuatan lebih rendah ketika penguatan termal diperlukan tanpa biaya atau bobot lebih dari paduan seri 2xxx atau 7xxx yang kekuatannya lebih tinggi.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Weldabilitas	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi fully annealed untuk keuletan maksimum
H14	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Strain-hardened ke keadaan seperempat keras, sering untuk pembentukan lembaran
T4	Sedang-Tinggi	Baik	Baik	Istimewa	Perlakuan panas solusi dan penuaan alami
T5	Sedang-Tinggi	Baik	Baik	Istimewa	Didinginkan dari temperatur tinggi dan penuaan buatan
T6	Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	Perlakuan solusi dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T651	Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	T6 plus relaksasi tegangan dengan peregangan untuk mengurangi tegangan sisa
T66	Sedikit lebih tinggi daripada T6	Sedang	Cukup	Baik	Penuaan buatan dengan stabilisasi kekuatan tinggi untuk stabilitas lebih baik

Penunjukan temper mengontrol keadaan presipitat dan dengan demikian trade-off antara kekuatan dan keuletan pada 6081. Temper lunak seperti O dan H digunakan ketika diperlukan pembentukan atau penarikan dalam, sementara T5/T6/T651 memberikan kekuatan statis lebih tinggi untuk komponen struktural.

Saat menentukan temper, pertimbangkan pelunakan zona terpengaruh panas setelah pengelasan dan kebutuhan penuaan setelah fabrikasi. Bagian yang dimaksudkan untuk pembentukan dan pengerasan setelah penuaan dapat dikirim dalam kondisi T4 untuk memungkinkan pembentukan akhir sebelum tahap penuaan buatan gaya T6.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.6–1.2	Silikon bereaksi dengan Mg membentuk presipitat Mg2Si untuk pengerasan
Fe	0.1–0.7	Besi adalah impuritas yang membentuk intermetalik; Fe berlebih mengurangi keuletan
Mn	0.0–0.2	Mangan membantu memperhalus struktur butir dan meningkatkan kekuatan sedikit
Mg	0.6–1.2	Magnesium esensial untuk pembentukan presipitat Mg2Si dan kekuatan
Cu	0.0–0.3	Tembaga meningkatkan kekuatan dan respon penuaan tetapi bisa mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.0–0.2	Seng minor; Zn berlebih dapat menyebabkan kerentanan terhadap korosi antarbutir
Cr	0.0–0.25	Krom mengontrol struktur butir saat perlakuan panas dan meningkatkan ketangguhan
Ti	0.0–0.15	Titanium digunakan untuk memperhalus butir pada pengecoran dan beberapa produk profil
Lainnya	Saldo Al, tingkat jejak	Unsur jejak (mis. B, Zr) mungkin ada untuk kontrol mikrostruktur

Perimbangan silikon dan magnesium mengatur kinetika presipitasi dan kekuatan puncak yang dapat dicapai setelah penuaan. Penambahan minor dan impuritas (Fe, Cu, Mn, Cr) mengontrol struktur butir, ketangguhan, dan kerentanan terhadap korosi lokal atau retakan.

Sifat Mekanik

6081 menunjukkan spektrum perilaku mekanik yang luas dan sangat bergantung pada temper. Dalam kondisi annealed, paduan ini memiliki kekuatan luluh dan tarik rendah, tetapi elongasi dan kemampuan bentuk sangat baik. Dalam kondisi perlakuan solusi dan penuaan buatan (T6/T651), paduan mencapai kekuatan tarik dan luluh jauh lebih tinggi dengan kompromi berupa elongasi dan kemampuan membengkok berkurang.

Kekerasan berbanding lurus dengan temper; kekerasan Vickers pada temper puncak biasanya dalam rentang yang mendukung aplikasi struktural tugas sedang. Performa kelelahan umumnya baik untuk paduan Al-Mg-Si asalkan finishing permukaan dan tegangan sisa dikontrol, namun kekuatan lelah akan berkurang di zona terpengaruh panas setelah pengelasan atau pada kondisi over-aged.

Ketebalan memiliki pengaruh nyata: bagian yang lebih tebal memerlukan waktu perlakuan solusi lebih lama dan mungkin tidak mencapai properti puncak yang sama seperti ekstrusi atau lembaran tipis karena laju quench yang lebih lambat dan distribusi presipitat yang lebih kasar. Perancang harus memperhitungkan gradien kekuatan dan tegangan sisa melalui ketebalan untuk penampang berat.

Properti	O/Annealed	Temper Kunci (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	90–150 MPa	300–350 MPa	Kekuatan puncak tergantung pada kimia tepat dan siklus penuaan
Kekuatan Luluh	30–100 MPa	250–300 MPa	Kekuatan luluh naik tajam dengan pengerasan presipitasi
Elongasi	20–30%	8–15%	Keuletan menurun saat kekuatan meningkat pada temper kelas T6
Kekerasan	30–60 HV	90–120 HV	Kekerasan berubah dengan temper dan memengaruhi kemampuan mesin

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Kerapatan	2.70 g/cm³	Tipikal untuk sebagian besar paduan aluminium hasil pengerjaan
Rentang Lebur	555–650 °C	Unsur paduan memperlebar rentang lebur dibandingkan Al murni
Konduktivitas Termal	130–170 W/m·K	Konduktivitas termal baik; berkurang dibanding aluminium murni karena paduan
Konduktivitas Listrik	30–45 %IACS	Lebih rendah dari aluminium murni; bervariasi dengan temper dan komposisi
Kalor Jenis	~0.90 J/g·K	Nilai tipikal dekat temperatur ruang
Koefisien Ekspansi Termal	23–24 ×10^-6 /K	Koefisien ekspansi termal mirip dengan paduan 6xxx lain

Sifat fisik membuat 6081 berguna di area yang sensitif terhadap bobot namun membutuhkan performa termal atau listrik. Konduktivitas termal dan perilaku ekspansi menguntungkan untuk komponen yang terekspos siklus termal, namun engineer perlu mengantisipasi pengurangan konduktivitas listrik sedang dibanding aluminium murni.

Perubahan properti terkait temperatur penting diperhatikan: konduktivitas menurun dan ekspansi termal naik sedikit pada temperatur tinggi, serta perlakuan panas atau pengerjaan dingin memengaruhi perilaku transport listrik dan termal. Untuk aplikasi manajemen termal, temper paduan dan kondisi permukaan akan memengaruhi transfer panas efektif.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.5–6 mm	Kekuatan seragam baik	O, H14, T4, T6	Sering digunakan untuk panel bentuk dan pelapis
Plat	6–80 mm	Kekuatan dapat bervariasi melalui ketebalan	O, T6, T651	Plat tebal memerlukan perlakuan solusi dan quench terkendali
Ekstrusi	Profil sampai beberapa meter	Kekuatan arah sangat baik	T6, T5, T651	Profil rumit dapat dicapai dengan kontrol dimensi baik
Tabung	Dinding tipis sampai tebal	Sama seperti ekstrusi; bisa las atau seamless	T6, T4	Digunakan pada aplikasi struktural dan fluida
Batang/Rod	Ø5–200 mm	Sifat isotropik tergantung pada fabrikasi	O, T6	Batang yang ditarik dingin atau diekstrusi untuk komponen mesin

Lembaran dan ekstrusi tipis merespons cepat pada perlakuan panas karena laju quench cepat, memungkinkan kekuatan puncak lebih tinggi dan kontrol presipitat lebih baik. Plat tebal dan ekstrusi penampang besar memerlukan waktu perlakuan solusi lebih lama dan mungkin perlu perlengkapan quench khusus untuk menghindari gradien properti dan distorsi.

Rute manufaktur memengaruhi mikrostruktur: produk yang ditarik atau dikerjakan dingin memiliki keadaan work-hardened yang dapat diringankan tegangan atau dipenjagaan ulang untuk stabilitas dimensi. Pemilihan bentuk harus mempertimbangkan operasi mesin akhir, pengelasan, dan penuaan untuk meminimalkan pelunakan HAZ dan distorsi sisa.

Setara Grade

Standar	Grade	Region	Catatan
AA	6081	USA	Penunjukan Aluminum Association yang digunakan dalam literatur perdagangan Amerika Utara
EN AW	6081	Eropa	Standar EN (EN AW‑6081) sangat mendekati rentang kimia AA 6081
JIS	A6081	Jepang	Penunjukan JIS umumnya sesuai dengan komposisi Al-Mg-Si serupa
GB/T	6081	Tiongkok	Standar nasional Tiongkok menggunakan keluarga paduan numerik yang sama

Penunjukan standar ini secara umum konsisten, namun standar regional mungkin memberlakukan batas maksimum elemen atau kontrol proses yang sedikit berbeda yang dapat memengaruhi sifat mekanik dan bentuk yang diizinkan. Untuk pengadaan, sebaiknya tentukan standar dan temper secara eksplisit untuk memastikan komposisi kimia dan performa mekanik yang dibutuhkan.

Supplier juga dapat menawarkan varian yang dioptimalkan untuk ekstrusi, plat atau penempaan dengan mikro-paduan atau kontrol proses proprietari; mintalah sertifikat hasil uji material untuk memastikan kesesuaian dengan standar yang dipilih.

Ketahanan Korosi

6081 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik secara umum, khas dari paduan Al-Mg-Si dan cenderung tampil baik di lingkungan perkotaan yang tercemar. Lapisan oksida aluminium yang bersifat pelindung terbentuk secara alami dan cepat, menyediakan film pasif yang stabil kecuali jika rusak secara mekanis atau kimiawi.

Di lingkungan laut, 6081 menunjukkan ketahanan korosi merata yang cukup dan ketahanan sedang terhadap pitting bila dibandingkan dengan paduan tinggi tembaga. Namun, dalam kondisi yang kaya klorida, dapat terjadi korosi pitting lokal dan korosi celah, sehingga diperlukan rancangan geometri, drainase, dan perlakuan permukaan yang cermat untuk mengurangi serangan korosi.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) pada 6081 lebih rendah dibandingkan beberapa paduan 2xxx berkekuatan tinggi, namun masih menjadi perhatian pada kondisi tegangan tarik, lingkungan korosif, dan suhu tinggi secara bersamaan. Interaksi galvanik dengan material yang lebih nobel (misalnya, baja tahan karat, tembaga) harus dihindari atau diisolasi secara elektrik untuk mencegah korosi lokal yang dipercepat.

Dibandingkan dengan seri 5xxx yang tidak dapat diperlakukan panas (misalnya 5052), 6081 menukar sedikit ketahanan korosi di beberapa kondisi laut untuk kekuatan yang lebih tinggi setelah proses aging. Dibandingkan dengan paduan 2xxx tinggi tembaga, 6081 menawarkan perilaku korosi umum yang jauh lebih baik.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

6081 mudah dilas menggunakan proses fusi dan busur umum seperti TIG dan MIG, dan merespon dengan baik pemilihan filler yang sesuai serta perlakuan pra dan pasca las. Filler tipikal adalah bahan habis pakai berbasis Al-Mg-Si (misalnya, ER4043, ER5356 tergantung sifat yang diinginkan), dan pilihan filler memengaruhi ketangguhan dan ketahanan korosi.

Zona pengaruh panas las akan mengalami pelunakan akibat pelarutan dan pertumbuhan presipitat, sehingga desain las harus mempertimbangkan penurunan kekuatan lokal. Risiko retak panas sedang; kontrol pemasangan sambungan, input panas, dan kimia filler meminimalkan retak, terutama pada ketebalan besar.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 6081 pada temper peak-aged adalah sedang; ia lebih mudah dimesin dibanding banyak paduan aerospace berkekuatan tinggi tetapi tidak sebaik beberapa seri yang mengandung timbal. Pemakaian alat carbide, geometri sudut rake positif, dan setup kaku disarankan untuk mengontrol serpihan dan menghindari penumpukan mata potong.

Kecepatan potong dan laju makan yang direkomendasikan bergantung pada temper dan ketebalan: temper O atau H yang lebih lunak memungkinkan laju makan lebih tinggi, sedangkan T6 peak-aged memerlukan laju makan lebih rendah dan alat yang lebih tajam untuk menghindari getaran dan keausan alat. Permukaan hasil potong dapat sangat halus dengan penggunaan coolant, bahan alat, dan penjepitan stabil yang tepat.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper O dan H lunak, memungkinkan proses deep drawing, bending, dan roll forming dengan radius tekukan kecil. Pada temper T6/T651 kemampuan bentuk berkurang dan peningkatan springback, sehingga proses pembentukan biasanya dilakukan pada temper lunak diikuti dengan pengerasan dengan aging jika kekuatan lebih tinggi dibutuhkan.

Radius tekuk minimum bergantung pada ketebalan dan temper; sebagai aturan umum, nilai R/t untuk 6081 pada temper O dapat kecil (R ≈ 0,5–1× tebal) sedangkan T6 mungkin memerlukan R ≥ 1,5–3× tebal. Proses pembentukan bertahap, pembentukan hangat, atau strategi pre-aging dapat membantu membentuk bentuk kompleks tanpa retak.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan Al-Mg-Si yang dapat diperlakukan panas, 6081 merespon urutan pengerasan presipitasi klasik. Perlakuan solusi dilakukan pada suhu biasanya antara 515–540 °C untuk melarutkan elemen paduan ke dalam larutan padat jenuh super. Quenching harus cukup cepat (water quench untuk banyak ketebalan) untuk mempertahankan solut dalam keadaan jenuh super agar aging efektif.

Urutan aging buatan (T5/T6) pada suhu sekitar 160–185 °C mendukung presipitasi Mg2Si yang terkontrol, menghasilkan kekuatan puncak; siklus aging harus dioptimalkan sesuai ketebalan dan kestabilan sifat yang diinginkan. T4 (aging alami) dapat mengembangkan kekuatan signifikan dalam beberapa hari pada suhu kamar tetapi lebih lambat dan kurang stabil dibanding aging buatan untuk produksi massal.

Overaging (paparan suhu tinggi yang berkepanjangan) menyebabkan pertumbuhan presipitat dan penurunan kekuatan, namun meningkatkan ketangguhan dan ketahanan terhadap stress-corrosion. Untuk bagian struktural kritis, spesifikasikan resep perlakuan solusi dan aging buatan secara tepat dan perhitungkan reversion di zona pengaruh panas akibat pengelasan atau siklus termal selama fabrikasi.

Performa Suhu Tinggi

6081 menunjukkan penurunan kekuatan progresif pada suhu di atas ambient; suhu kerja efektif biasanya hingga sekitar 150–175 °C untuk durasi singkat. Di atas rentang ini, kestabilan presipitasi terganggu dan kekuatan luluh serta tarik menurun karena presipitat tumbuh kasar atau larut.

Oksidasi paduan aluminium umumnya ringan karena pembentukan lapisan oksida pelindung, namun pada suhu tinggi skala permukaan dan perubahan mikrostruktur akibat difusi dapat mengubah perilaku mekanik dan korosi. Zona pengaruh panas pada sekitar las sangat rentan melunak saat terpapar suhu kerja tinggi atau siklus termal.

Desainer harus menurunkan batas tegangan yang diizinkan untuk komponen yang dimaksudkan beroperasi terus-menerus pada suhu tinggi dan mempertimbangkan paduan alternatif atau pelapis pelindung bila kekuatan suhu tinggi jangka panjang diperlukan. Umur lelah pada suhu tinggi juga berkurang dan harus divalidasi melalui pengujian.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Mengapa 6081 Digunakan
Otomotif	Bracket struktural, profil	Kekuatan terhadap berat yang baik, kemudahan las dan mesin
Maritim	Fitting lambung, tiang penyangga	Ketahanan korosi dan kekuatan seimbang dalam lingkungan air laut
Aerospace	Fitting, anggota struktural non-kritis	Kekuatan yang dapat diperlakukan panas dengan baik dan ketahanan lelah yang baik
Elektronik	Heat sink, enclosure	Konduktivitas termal dan kemampuan membentuk ekstrusi kompleks

6081 dipilih untuk komponen yang memerlukan kombinasi kekuatan pasca pembentukan dan daya tahan lingkungan tanpa biaya paduan khusus. Adaptabilitas paduan untuk ekstrusi, pengelasan, dan perlakuan panas membuatnya menarik untuk sistem struktural berkekuatan sedang.

Wawasan Pemilihan

6081 adalah pilihan menarik ketika engineer membutuhkan paduan Al-Mg-Si yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan lebih tinggi dibanding aluminium murni komersial dengan kepadatan sebanding. Dibanding 1100 (aluminium komersial murni), 6081 mengorbankan sedikit konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk demi kekuatan dan kekakuan jauh lebih tinggi setelah aging.

Dibandingkan paduan kerja kerja keras seperti 3003 atau 5052, 6081 memberikan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi setelah aging buatan, sekaligus menawarkan ketahanan korosi umum yang sebanding; pilih 5052/3003 ketika kemampuan bentuk dan ketahanan korosi laut lebih diprioritaskan daripada kekuatan puncak. Dibandingkan paduan yang dapat diperlakukan panas umum seperti 6061 atau 6063, 6081 berada dekat dalam ruang sifat dan dapat dipilih untuk ketersediaan tertentu, respons aging sedikit berbeda, atau ketika praktik pengadaan dan ekstrusi lebih cocok dengan kimianya meskipun kekuatan puncaknya serupa atau sedikit lebih rendah.

Singkatnya, pilih 6081 saat membutuhkan paduan struktural tengah yang menyeimbangkan kekuatan, kemudahan las, dan ketahanan korosi. Spesifikasikan temper dan perlakuan panas pasca fabrikasi secara jelas untuk memenuhi target kekuatan desain serta pertimbangkan batasan ketebalan dan kemampuan quenching saat pengadaan.

Ringkasan Akhir

6081 tetap relevan dalam rekayasa modern karena campuran kekuatan pengerasan presipitasi, ketahanan korosi yang baik, dan kompatibilitas dengan proses fabrikasi umum. Adaptabilitasnya di berbagai bentuk lembar, plat, dan ekstrusi serta perilaku perlakuan panas yang dapat diprediksi menjadikannya paduan praktis untuk aplikasi struktural berkekuatan sedang, maritim, dan manajemen termal dimana biaya dan kemudahan manufaktur penting.