Aluminium 6111: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

Alloy 6111 termasuk dalam seri 6xxx dari paduan aluminium, keluarga yang dicirikan oleh sistem Mg-Si yang membentuk presipitat Mg2Si selama perlakuan panas. Ini adalah paduan aluminium yang dapat diperlakukan dengan panas, yang sengaja dialoi dengan magnesium, silikon, dan penambahan tembaga terkendali untuk memungkinkan kekuatan lebih tinggi setelah penuaan buatan dibandingkan dengan komposisi dasar 6xxx.

Elemen paduan utama dalam 6111 adalah magnesium dan silikon, yang bergabung membentuk fase penguat Mg2Si; tembaga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan puncak serta mengatur respons penuaan dan perilaku patahan. Elemen minor seperti besi, mangan, krom, dan titanium hadir untuk mengendalikan struktur butir, membatasi pertumbuhan selama pengolahan termal, serta memperhalus rekristalisasi dalam produksi lembaran.

6111 dipilih ketika diperlukan keseimbangan antara kekuatan sedang hingga tinggi, kemampuan bentuk yang baik, dan ketahanan korosi yang dapat diterima, dengan kemampuan las dan pengecatan yang luas untuk panel luar otomotif dan penutup struktural. Industri yang umum menggunakan 6111 meliputi body-in-white otomotif dan panel penutup, kotak listrik yang memerlukan pencetakan dan penyambungan, serta aplikasi transportasi lain yang menuntut rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dan kualitas permukaan yang baik.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kelenturan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya diawinkan, terbaik untuk pembentukan dan penarikan dalam
H14	Sedang	Rendah-Sedang	Baik	Sangat Baik	Dikeraskan dengan strain setengah keras seperempat untuk kekuatan sedang
T4	Sedang	Sedang	Sangat Baik	Sangat Baik	Diolah dengan perlakuan larutan dan penuaan alami hingga stabil; kelenturan bentuk baik untuk penuaan berikutnya
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Baik	Baik	Diolah dengan larutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak; kelenturan bentuk berkurang
T61 / T651	Tinggi	Rendah	Baik	Baik	T61/T651 menunjukkan pengurangan tegangan terkendali (T651 termasuk peregangan atau pengurangan tegangan) sesuai untuk stabilitas dimensi

Pemilihan temper mengendalikan keadaan mikrostruktur dan dengan demikian menggeser kompromi antara kelenturan bentuk dan kekuatan. Temper O yang diawinkan memberikan duktalitas terbaik untuk operasi pencetakan kompleks namun memerlukan perlakuan panas pasca pembentukan untuk mencapai kekuatan tinggi, sementara T6/T651 memberikan kekuatan statis dan kekerasan tertinggi dengan pengorbanan kemampuan pembengkokan dan elongasi.

Transisi dari T4 ke T6 melalui penuaan buatan dapat digunakan untuk melakukan pembentukan dalam kondisi T4 diikuti dengan pengerasan kompatibel dengan pengecatan (paint-bake), yang merupakan strategi umum dalam otomotif. Temper seri H menengah digunakan ketika pekerjaan dingin bertahap diterapkan untuk menyesuaikan sifat akhir tanpa perlakuan panas tambahan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.3–0.9	Diperlukan bersama Mg untuk membentuk fase penguat Mg2Si
Fe	0.2–0.6	Elemen pengotor; tingkat tinggi menurunkan duktalitas dan mempengaruhi kualitas permukaan
Mn	0.0–0.5	Modifikator struktur butir; meningkatkan kekuatan dan ketangguhan pada beberapa varian
Mg	0.4–0.9	Elemen paduan utama untuk pengerasan penuaan melalui Mg2Si
Cu	0.2–0.6	Ditambahkan untuk menaikkan kekuatan dan memodifikasi kinetika penuaan; memengaruhi ketahanan korosi dan kemampuan las
Zn	0.0–0.2	Minor; pengaruh terbatas dalam keluarga 6xxx tapi dipantau untuk kontrol pengotor
Cr	0.0–0.1	Menstabilkan mikrostruktur terhadap rekristalisasi selama pengolahan termomekanik
Ti	0.01–0.1	Refiner butir pada pengecoran dan billet; jumlah kecil meningkatkan kontrol tekstur
Lainnya	Saldo Al; tingkat jejak	Elemen residu (Ni, V, Zr) umumnya dikontrol ketat untuk menjaga sifat

Kandungan Mg dan Si menentukan potensi fraksi volume presipitat Mg2Si yang dapat terbentuk selama penuaan dan dengan demikian menetapkan batas atas kekuatan pada temper yang diperlakukan panas. Tembaga mempercepat kinetika pengerasan dan meningkatkan kekuatan puncak tetapi dapat mengurangi ketahanan korosi dan meningkatkan kerentanan terhadap beberapa bentuk korosi lokal. Elemen jejak seperti Cr dan Ti mengendalikan rekristalisasi dan ukuran butir, yang mempengaruhi ketangguhan, hasil permukaan, dan kelenturan bentuk selama proses penggilingan dan pencetakan.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada alloy 6111 sangat bergantung pada temper; dalam kondisi yang diawinkan, paduan menunjukkan elongasi seragam yang lebar dan kekuatan luluh rendah, sedangkan pada temper yang dipenua memiliki kekuatan tarik dan luluh tinggi dengan duktalitas berkurang. Rasio yield-to-tensile pada temper tipe T6 biasanya berada di kisaran 0,7–0,9, menunjukkan kapasitas pengerasan regangan sedang sebelum terjadinya necking. Performa fatigue diuntungkan dari struktur presipitat halus dan terdispersi setelah perlakuan larutan dan penuaan yang tepat, tetapi inisiasi retak fatigue sangat sensitif terhadap kualitas permukaan dan cacat yang dihasilkan selama pembentukan.

Ketebalan dan riwayat pengolahan secara signifikan mempengaruhi sifat mekanik; ketebalan lebih tipis mencapai penuaan yang lebih cepat dan seragam selama operasi paint-bake, sedangkan plat yang lebih tebal mungkin menunjukkan kekerasan puncak efektif yang lebih rendah karena pendinginan lebih lambat dan presipitasi yang tidak merata. Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan tarik namun dipengaruhi oleh sisa pengerjaan dingin; spesimen temper H mungkin menunjukkan kekerasan tampak lebih tinggi tanpa ketangguhan yang sama seperti material T6 yang sepenuhnya dipenua. Heterogenitas mikrostruktur seperti partikel intermetalik kasar dari fase kaya Fe mengurangi duktalitas dan dapat menjadi titik inisiasi fatigue jika tidak dikontrol selama metalurgi cor dan penggulungan.

Sifat	O/Diawinkan	Temper Utama (misal, T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~120–170 MPa	~250–320 MPa	Rentang luas tergantung temper, ketebalan, dan jadwal penuaan
Kekuatan Luluh	~60–100 MPa	~200–270 MPa	Kekuatan luluh meningkat secara signifikan setelah penuaan buatan; offset yield biasanya 0,2%
Elongasi	~20–35%	~6–15%	Duktalitas berkurang pada temper kekuatan tinggi; elongasi tergantung pada ketebalan dan kondisi permukaan
Kekerasan	~35–50 HB	~80–110 HB	Nilai Brinell perkiraan; berkorelasi dengan kekuatan tarik dan densitas presipitat

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.70 g/cm³	Tipe untuk paduan aluminium; berkontribusi pada rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan
Rentang Melebur	~555–650 °C (interval solidus-liquidus)	Solidus paduan turun relatif terhadap Al murni karena elemen paduan
Konduktivitas Termal	~150–180 W/m·K	Lebih rendah dibandingkan Al murni namun masih baik untuk aplikasi pengelolaan panas
Konduktivitas Listrik	~30–45 %IACS	Turun relatif terhadap Al murni; temper dan tingkat pengotor mempengaruhi konduktivitas
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Nilai tipikal kelas aluminium; sedikit variasi karena paduan
Ekspansi Termal	~23–24 ×10^-6 /K (20–100 °C)	Koefisien sedang yang penting untuk desain komponen sambungan

Konduktivitas termal dan listrik yang sedang menjadikan 6111 dapat digunakan pada aplikasi yang memerlukan pelepasan panas, tetapi perancang harus mempertimbangkan konduktivitas yang lebih rendah dibanding aluminium murni atau beberapa paduan seri 1xxx. Rentang meleleh dan solidus relevan untuk jendela proses pengelasan dan brazing; paduan signifikan mempersempit jendela proses yang aman dan meningkatkan kemungkinan cacat terkait pelelehan jika prosedur yang salah digunakan.

Formulir Produk

Formulir	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,4–3,0 mm	Seragam pada ketebalan tipis; responsif terhadap pematangan paint-bake	O, T4, T6, T61	Sering digunakan untuk panel luar dan penutup kendaraan
Plat	3–25 mm	Kekuatan bervariasi dengan ketebalan akibat tingkat pendinginan	T6, T651	Kurang umum; digunakan bila dibutuhkan panel tebal yang kaku
Ekstrusi	Profil hingga 200 mm	Kekuatan tergantung rasio ekstrusi dan pematangan berikutnya	T6, T651	Profil kompleks untuk komponen struktural dan penguatan
Tabung	diameter 10–150 mm	Kemampuan las baik dan kekuatan setelah pembentukan	T4, T6	Digunakan pada tabung transportasi dan struktural dimana stamping bukan proses utama
Batang	diameter hingga ~100 mm	Penampang padat dengan sifat mekanik konsisten	T6	Digunakan untuk komponen mesin dan pengikat yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi

Plat tipis dan gulungan 6111 diproduksi dengan kontrol termomekanik untuk memberikan kualitas permukaan yang dibutuhkan dalam pengecatan dan pembentukan. Produk ekstrusi dan billet memerlukan homogenisasi yang cermat untuk mencegah segregasi; perlakuan solusi dan pendinginan cepat disesuaikan dengan ukuran penampang untuk memastikan presipitasi yang konsisten selama pematangan buatan. Plat dan produk yang lebih tebal mungkin memerlukan jadwal pematangan yang dimodifikasi agar sifat dari permukaan hingga inti seragam.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6111	USA	Penamaan Aluminum Association yang umum digunakan di katalog pemasok
EN AW	6111	Erropa	EN AW-6111 umumnya sesuai dengan kimia dan temper AA 6111
JIS	A6111	Jepang	JIS biasanya menunjukkan kimia serupa tapi standar lokal terkait batas impuritas dapat berbeda
GB/T	6111	Cina	Grade standar Cina yang selaras dengan keluarga 6111 internasional dengan toleransi regional

Penamaan setara antar standar secara umum mirip namun berbeda pada batas impuritas dan kandungan elemen minor yang dapat mempengaruhi performa dalam stamping, pengecatan, dan ketahanan korosi. Pengguna perlu memeriksa lembar standar spesifik atau sertifikasi pabrik untuk rentang yang diizinkan pada elemen seperti Fe, Cu, dan Mn karena memengaruhi tampilan permukaan, rekristalisasi, dan perilaku pematangan. Saat mengganti grade, pertimbangkan perbedaan proses pemasok (pencetakan direct-chill vs continuous casting) yang mengubah tekstur hasil gulungan dan perilaku rekristalisasi.

Ketahanan Korosi

Paduan 6111 memberikan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik seperti paduan seri 6xxx, dengan matriks Mg2Si yang menawarkan pasifitas cukup baik di lingkungan perkotaan dan pedesaan ringan. Penambahan tembaga untuk menaikkan kekuatan dapat menurunkan ketahanan terhadap korosi lokal dan serangan antar butir jika tidak diatur dengan kontrol paduan dan perawatan permukaan yang tepat.

Di lingkungan laut atau yang kaya klorida, 6111 memerlukan lapisan pelindung seperti anodizing, lapisan konversi, atau sistem cat untuk memastikan daya tahan jangka panjang; paduan polos yang terekspos pada semprotan garam akan lebih cepat mengalami korosi lubang dan celah dibandingkan paduan Al murni. Kerentanan retak korosi tegangan (SCC) bersifat sedang dan meningkat dengan tegangan tarik sisa serta keberadaan korosi aktif; perlakuan pasca las dan pembentukan untuk penghilang tegangan, serta kontrol temper paduan, mengurangi risiko SCC.

Interaksi galvanik mengikuti norma aluminium; 6111 yang dipasangkan dengan logam lebih mulia (baja tahan karat, tembaga) harus diisolasi atau diinsulasi untuk menghindari korosi anod yang dipercepat. Dibanding paduan work-hardened Mg seri 5xxx, 6111 memiliki ketahanan sedikit lebih rendah di atmosfer laut tetapi menawarkan sifat mekanik dan kemampuan pengecatan lebih unggul, sehingga menjadi kompromi antara performa dan daya tahan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

6111 umumnya dapat dilas dengan proses fusi umum seperti TIG dan MIG, serta pengelasan titik tahanan banyak dipakai dalam perakitan otomotif. Sensitivitas retak panas ada karena elemen paduan seperti Si dan Cu; kualifikasi prosedur las dan pemilihan filler yang terkontrol diperlukan untuk meminimalkan pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ) dan porositas. Filler kawat padat berbasis seri 4xxx atau 5xxx (Al-Si atau Al-Mg) umum direkomendasikan, dengan beberapa aplikasi menggunakan filler seri 4xxx untuk meningkatkan fluiditas dan mengurangi risiko retak. Perlakuan panas pasca las jarang dilakukan pada panel bodi jadi, sehingga perancang harus mempertimbangkan penurunan kekuatan HAZ dan menyesuaikan desain sambungan.

Kemudahan Mesin

6111 memiliki kemudahan mesin sedang khas paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas; kontrol serpihan umumnya baik namun bergantung pada temper dan pengerasan sebelumnya. Material tooling seperti carbide dengan lapisan pelindung (TiN, TiAlN) dan geometri tajam menghasilkan permukaan akhir halus dan masa pakai alat panjang; kecepatan potong lebih tinggi dari baja tapi harus diimbangi dengan pembentukan lapisan tepi rekat. Pendingin dan kecepatan pakan tinggi digunakan untuk menghindari serpihan panjang dan lentur pada temper ulet; material T6 mesin lebih terprediksi tapi bisa abrasif karena partikel intermetalik keras.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk 6111 sangat baik pada temper annealed dan T4, serta menurun mendekati temper T6. Radius lekukan dalam minimum biasanya ditentukan sebagai fungsi ketebalan dan temper; secara umum rasio R/t 1–2 untuk plat annealed dan 2–4 untuk temper tipe T6 adalah titik awal yang umum. Pantulan pegas (springback) dan tegangan sisa harus diperhitungkan pada die stamping; perancang sering menggunakan draw beads, optimasi penahan blanko, dan pembentukan hangat bila perlu untuk mencapai geometri kompleks. Perilaku pengerasan kerja dapat diprediksi, memungkinkan strategi praperegangan (temper H) untuk mencapai properti akhir yang diinginkan setelah pematangan paint-bake.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 6111 merespon perlakuan solusi, quenching, dan pematangan buatan untuk mengembangkan presipitat Mg2Si dan mengandung Cu yang memperkuat matriks. Suhu perlakuan solusi tipikal adalah 520–540 °C dengan waktu tergantung ketebalan penampang untuk melarutkan fase larut, diikuti quenching cepat untuk mempertahankan solut dalam larutan padat jenuh panas. Pematangan buatan (misal 160–190 °C selama beberapa jam) menghasilkan kondisi T6 puncak-matang yang digunakan untuk memaksimalkan kekuatan tarik dan luluh pada aplikasi struktural dan penutup.

Kondisi T4 (perlakuan panas solusi dan penuaan alami) biasanya disediakan untuk memungkinkan pembentukan sebelum pematangan akhir selama proses paint-bake; pendekatan ini meminimalkan springback dan memaksimalkan kekuatan akhir setelah eksposur termal layanan. Over-ageing menurunkan kekuatan tetapi meningkatkan ketangguhan dan menurunkan sensitivitas korosi lokal; penamaan T61/T651 menandakan tempering dan operasi penghilang tegangan terkontrol untuk meningkatkan stabilitas dimensi. Quenching yang tidak tepat atau penuaan yang kurang dapat menyebabkan sifat heterogen, performa mekanik buruk, dan umur lelah menurun.

Performa pada Suhu Tinggi

6111 menunjukkan penurunan kekuatan signifikan di atas suhu layanan biasa akibat pemekaran dan pelarutan presipitat; layanan terus-menerus di atas ~120–150 °C akan menurunkan kekuatan luluh dan tarik karena presipitat penuaan mengalami over-ageing. Oksidasi permukaan aluminium bersifat membatasi diri dan memberikan perlindungan nominal pada suhu menengah, namun paparan lama pada atmosfer agresif dengan suhu tinggi mempercepat pembentukan skala dan dapat mengubah penampilan serta sifat permukaan. Zona terpengaruh panas dekat las dapat menunjukkan penurunan kekerasan dan kekuatan bila siklus termal menyebabkan over-aging lokal; perancang dan fabrikator harus memperhitungkan penurunan performa di area HAZ untuk komponen yang mengalami suhu tinggi atau beban termal siklik.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 6111
Otomotif	Panel bodi luar, kulit pintu, penutup bagasi	Perpaduan kemampuan bentuk, kemampuan pengecatan, dan kekuatan penuaan; kompatibel dengan penguatan paint-bake otomotif
Kelautan	Panel non-struktural dan rumah komponen	Ketahanan korosi yang memadai dengan pelapis dan kemampuan bentuk baik untuk komponen berbentuk
Aerospace	Fitting sekunder dan fairing	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik untuk bagian struktural non-primer dan hasil permukaan baik setelah pembentukan
Elektronik	Enklosur dan penyebar panas	Perimbangan konduktivitas termal dan kemudahan manufaktur untuk bagian stamping atau ekstrusi

6111 sangat mapan digunakan pada aplikasi penutup dan panel eksterior otomotif karena kemampuannya dibentuk dalam kondisi kekuatan rendah lalu meningkat kekuatannya selama siklus paint-bake, memungkinkan geometri kompleks dan sifat penting saat kecelakaan. Kualitas permukaan paduan setelah penggilingan dan kemampuan untuk dianodisasi atau dicat dengan baik juga mendukung pemilihannya untuk komponen eksterior yang terlihat.

Wawasan Pemilihan

Pilih 6111 ketika desain memerlukan keseimbangan antara kemampuan bentuk untuk operasi stamping yang kompleks dan kekuatan akhir yang lebih tinggi yang dicapai melalui paint-bake atau penuaan buatan. Ini adalah pilihan praktis ketika hasil permukaan dan kemampuan pengecatan penting serta ketika kemampuan las dan perilaku spot-welding dibutuhkan untuk lini perakitan produksi massal.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 6111 menukar konduktivitas listrik dan termal serta beberapa kemampuan bentuk dengan kekuatan luluh dan kekuatan tarik yang jauh lebih tinggi, menjadikannya lebih disukai ketika kekakuan struktural atau performa tumbukan penting. Dibandingkan dengan paduan yang mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 6111 memberikan kekuatan yang dapat dicapai lebih tinggi setelah penuaan dan respons paint-bake yang lebih baik tetapi mungkin menunjukkan ketahanan korosi yang sedikit berkurang secara inheren di lingkungan laut.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas yang banyak digunakan seperti 6061 atau 6063, 6111 mungkin menawarkan kemampuan disesuaikan yang lebih baik untuk penguatan paint-bake otomotif dan kualitas permukaan yang lebih baik untuk aplikasi panel meskipun kadang kekuatan puncaknya lebih rendah dibandingkan 6061. Pilih 6111 ketika hasil permukaan, jalur stamping-ke-age, dan kemampuan las perakitan lebih penting daripada kebutuhan kekuatan statis tertinggi mutlak.

Ringkasan Akhir

Paduan 6111 tetap relevan dan banyak digunakan sebagai aluminium seri 6xxx untuk komponen rekayasa yang memerlukan kemampuan ganda pembentukan mudah dan kemampuan mencapai kekuatan tinggi melalui perlakuan panas atau siklus pengecatan dalam layanan. Kombinasi seimbang dari sifat mekanik, kualitas permukaan, dan fleksibilitas fabrikasi menjadikannya sangat berharga terutama dalam aplikasi otomotif dan transportasi di mana kemampuan manufaktur dan performa akhir komponen sama pentingnya.