Aluminium 6151: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

6151 adalah anggota dari seri paduan aluminium 6xxx (kelas Al-Mg-Si) dan diklasifikasikan sebagai paduan yang dapat diperkuat melalui perlakuan panas dan pengerasan presipitasi. Komposisinya didominasi oleh magnesium dan silikon yang membentuk presipitat Mg2Si selama pengerasan buatan untuk memberikan penguatan yang signifikan.

Paduan ini menggabungkan kekuatan sedang hingga tinggi dengan ketahanan korosi yang baik dan kemampuan pembentukan yang wajar saat dipasok dalam temper yang lebih lunak. Penggunaan industri yang umum meliputi ekstrusi arsitektural, trim otomotif dan komponen struktural, perlengkapan kelautan, serta bagian teknik umum di mana diperlukan keseimbangan antara kekuatan, finishing permukaan, dan kemampuan anodisasi.

6151 dipilih ketika diperlukan kombinasi kekuatan lebih tinggi daripada aluminium murni atau paduan yang diperkuat kerja tanpa biaya atau kendala penyambungan dari paduan seri 7xxx yang lebih kuat. Paduan ini sering dipilih dibandingkan keluarga dengan kekuatan lebih rendah untuk ekstrusi struktural atau penopang beban dan ketika anodisasi atau pengecatan pasca fabrikasi direncanakan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi anneal penuh; terbaik untuk pembentukan dan machining.
H14	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Dikeraskan secara deformasi hingga kekuatan tertentu; pengerasan terbatas.
T4	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Perlakuan panas larutan dan penuaan alami; basis baik untuk pengerasan buatan.
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	Didinginkan dari pembentukan dan diproses penuaan buatan; umum digunakan untuk ekstrusi.
T6	Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	Perlakuan panas larutan dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak; temper struktural standar.
T651	Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Baik	Perlakuan panas larutan, relaksasi tegangan dengan peregangan, penuaan buatan; digunakan untuk plat/ekstrusi dengan tegangan sisa rendah.

Temper secara signifikan mengubah keseimbangan antara kekuatan, keuletan, dan kemampuan pembentukan pada 6151 karena ukuran dan distribusi presipitat mengatur respons mekanik. Temper yang lebih lunak (O, H1x) memungkinkan penarikan dalam dan radius lentur yang rapat, sementara T5/T6 menghasilkan kekuatan puncak dan mengurangi regangan sehingga perlu desain yang cermat untuk pembentukan dan penyambungan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.4 – 0.9	Silikon bergabung dengan Mg membentuk presipitat Mg2Si; mengontrol kekuatan dan karakteristik pengecoran/aliran.
Fe	≤ 0.50	Besi adalah impuritas yang membentuk intermetalik dan dapat mengurangi keuletan serta ketahanan korosi jika kadarnya tinggi.
Mn	≤ 0.15	Mangan membantu memperbaiki struktur butiran dan sedikit meningkatkan kekuatan tanpa banyak mengurangi keuletan.
Mg	0.6 – 1.2	Magnesium adalah elemen penguat utama saat digabung dengan silikon; mengontrol respon pengerasan penuaan.
Cu	≤ 0.15 – 0.30	Tembaga dapat hadir dalam jumlah kecil untuk menyesuaikan kekuatan dan kinetik pengerasan; terlalu banyak menurunkan ketahanan korosi.
Zn	≤ 0.25	Seng biasanya rendah; kenaikan Zn menggeser sifat ke perilaku seperti seri 7xxx dan meningkatkan kerentanan terhadap korosi tegangan (SCC).
Cr	≤ 0.25	Kromium membantu mengontrol struktur butiran dan membatasi rekristalisasi selama pemrosesan termomekanik.
Ti	≤ 0.15	Titanium digunakan dalam jumlah jejak sebagai perbaikan butiran saat pengecoran atau pemrosesan ingot.
Lainnya	≤ 0.15 total	Residu kecil (misalnya Sr, B) dikontrol untuk menjaga konsistensi perilaku mekanik dan permukaan.

Rasio Mg–Si dan kandungan absolut mengontrol urutan presipitasi (zona GP → β″ → β′ → β) dan dengan demikian menentukan kekuatan puncak, kinetik penuaan, serta respon terhadap perlakuan larutan. Elemen jejak dan impuritas mempengaruhi ukuran butiran, perilaku rekristalisasi, serta kerentanan terhadap korosi antar-butiran atau pengerasan rapuh.

Sifat Mekanik

6151 menunjukkan perilaku tegangan tarik yang diperkuat oleh presipitasi klasik di mana kekuatan luluh dan kekuatan tarik akhirnya meningkat secara signifikan setelah penuaan hingga kondisi T5/T6. Kondisi anneal (O) memberikan regangan dan daya serap energi yang baik, tetapi aplikasi penopang beban biasanya mensyaratkan T6 atau T651 untuk mendapatkan nilai luluh yang stabil dan lebih tinggi.

Nilai kekuatan luluh dan tarik tergantung pada ketebalan dan temper; bagian ekstrusi tipis mencapai tingkat sifat puncak lebih merata dibandingkan plat tebal karena perlakuan larutan dan pendinginan yang lebih seragam. Kekerasan mengikuti kekuatan tarik; temper T6 biasanya menunjukkan kenaikan signifikan pada kekerasan Brinell atau Vickers dibandingkan temper O atau H1x.

Kinerja kelelahan 6151 umumnya dapat diterima untuk aplikasi struktural dan meningkat dengan finishing permukaan serta tegangan residual tekan yang dihasilkan dari pengerjaan dingin atau shot-peening. Partikel intermetalik kasar (fase kaya besi) dan cacat permukaan merupakan lokasi umum inisiasi kelelahan, sehingga kontrol kebersihan pengecoran dan ekstrusi penting.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (mis. T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	~100 – 150 MPa	~260 – 320 MPa	Nilai bervariasi menurut ketebalan dan prosedur penuaan; T6 memberikan kekuatan puncak untuk penggunaan struktural.
Kekuatan Luluh	~40 – 90 MPa	~220 – 280 MPa	Peningkatan kekuatan luluh saat penuaan sangat signifikan; desain harus menggunakan sifat yang diukur spesifik temper.
Regangan	~15 – 25%	~8 – 15%	Keuletan menurun seiring peningkatan kekuatan; bagian kecil biasanya menunjukkan regangan lebih tinggi.
Kekerasan (Brinell)	~30 – 60 HB	~90 – 130 HB	Kekerasan berkorelasi dengan keadaan presipitat; perlakuan permukaan dan pengerjaan dingin memengaruhi hasil pengukuran.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.70 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Mg–Si; digunakan untuk perhitungan struktural ringan.
Rentang Leleh	~582 – 652 °C	Rentang solidus/liquidus tergantung pada kandungan Si/Mg dan impuritas tepatnya.
Konduktivitas Termal	~160 – 180 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan tetapi tetap tinggi dibanding baja; baik untuk pembuangan panas.
Konduktivitas Listrik	~28 – 38 % IACS	Paduan menurunkan konduktivitas dibanding aluminium murni; temper berpengaruh moderat.
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Kalor spesifik tipikal digunakan untuk pemodelan termal dan perhitungan panas transient.
Ekspansi Termal	~23 – 24 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal mirip dengan paduan aluminium lainnya; penting untuk sambungan bimetal.

Sifat fisik ini membuat 6151 menarik di mana diperlukan rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi dan perpindahan panas yang baik secara bersama-sama. Konduktivitas termal dan listrik berkurang dari aluminium murni namun tetap menguntungkan untuk aplikasi perpindahan panas dan konduktor ringan dengan tuntutan mekanik.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3 – 6 mm	Seragam pada ketebalan tipis; mudah diperlakukan panas setelah fabrikasi	O, T4, T5, T6	Digunakan untuk trim, panel, dan braket; hasil permukaan sangat baik untuk anodizing.
Plat	6 – 50+ mm	Bagian tebal memerlukan waktu pelarutan lebih lama dan dapat menunjukkan properti puncak yang berkurang	O, T6, T651	Plat tebal dapat dibatasi oleh kecepatan quench; digunakan untuk elemen struktural.
Ekstrusi	Penampang kompleks, hingga beberapa meter	Sangat responsif terhadap pematangan T5/T6; dinding tipis cepat mencapai properti	T5, T6	Umum untuk bingkai jendela, profil arsitektural, dan ekstrusi struktural.
Tabung	Ø kecil hingga besar, ketebalan dinding bervariasi	Diproduksi dengan ekstrusi atau drawing; properti serupa dengan lembaran/ekstrusi	O, T6	Digunakan untuk tabung struktural, saluran pipa untuk aplikasi non-tekanan.
Batang/Bilah	Ø beberapa mm hingga 200+ mm	Homogen; batang padat memungkinkan properti mekanik konsisten setelah perlakuan panas	O, T6	Digunakan untuk fitting mesin, pengikat, dan profil ekstrusi yang kemudian dibentuk.

Rute manufaktur (ekstrusi vs penggilingan plat) sangat memengaruhi mikrostruktur dan anisotropi; profil ekstrusi biasanya memiliki struktur butiran memanjang dan kekuatan arah tertentu. Kemampuan perlakuan panas dan kecepatan quench yang dapat dicapai membatasi properti untuk bagian tebal, sehingga desain harus mempertimbangkan ukuran bagian, temper, dan langkah fabrikasi selanjutnya seperti peregangan atau pemesinan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6151	USA/Internasional	Diakui dalam sistem Aluminum Association; detail spesifikasi menentukan batasan.
EN AW	6151 (AlMgSi)	Eropa	Sering disebut EN AW-6151 dalam praktik Eropa; batas kimia dan mekanik mengikuti standar EN.
JIS	A6151/A6061*	Jepang	Standar Jepang mungkin mengacu pada grade Al–Mg–Si terdekat; periksa penunjukan JIS dan temper spesifik.
GB/T	6151	China	Penunjukan GB/T di China biasanya menggunakan keluarga numerik yang sama, tapi toleransi bisa berbeda.

Kesetaraan tepat antar standar tidak sederhana: toleransi spesifikasi kimia, data uji yang diperlukan, dan definisi temper dapat berbeda menurut badan standar dan bentuk produk. Insinyur harus memeriksa ulang sertifikat uji pabrik dan tabel properti mekanik saat mengganti grade antar wilayah.

Ketahanan Korosi

6151 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik, sebanding dengan paduan Al–Mg–Si lain karena lapisan pasif Al2O3 yang melindungi dan kandungan tembaga serta seng yang relatif rendah. Dalam lingkungan yang sedikit agresif, material ini bekerja baik, dan anodizing semakin meningkatkan penampilan serta perlindungan permukaan.

Di lingkungan laut, 6151 memberikan performa yang dapat diterima untuk aplikasi di atas air dan zona cipratan tapi memerlukan perhatian desain; korosi pitting dan crevice dapat terjadi di air asin yang diam, terutama di sekitar pengikat dan kopel galvanik. Persiapan permukaan yang tepat, pelapisan anodik atau organik, dan pemilihan pengikat yang kompatibel penting untuk daya tahan jangka panjang.

Sensitivitas terhadap stress corrosion cracking (SCC) rendah sampai sedang pada 6151 dan biasanya jauh lebih kecil dibandingkan dengan paduan Seri 7xxx yang berdaya tahan tinggi. Namun, dalam tegangan tarik dan lingkungan klorida agresif ada risiko, khususnya jika terjadi overaging lokal atau inhomogenitas mikrostruktur. Interaksi galvanik menganjurkan penggunaan logam serupa atau lebih mulia dengan hati-hati; aluminium akan korosi terlebih dahulu bila dipadukan dengan baja atau tembaga kecuali diisolasi atau diberikan anoda pengorbanan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

6151 mudah dilas dengan proses fusi konvensional seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW) dengan catatan desain memperhitungkan pelemahan zona terpengaruh panas (HAZ). Paduan kawat pengisi seperti ER4043 (AlSi) atau ER5356 (AlMg5) umum digunakan sesuai kebutuhan kekuatan dan ketahanan korosi; kawat pengisi yang mengandung silikon meningkatkan aliran logam cair dan mengurangi retak. Perlakuan panas pasca-las tidak dapat sepenuhnya mengembalikan properti T6 di HAZ, dan pencegahan porositas serta retak panas harus diperhatikan selama persiapan sambungan dan parameter pengelasan.

Kemampuan Pemesinan

Kemampuan pemesinan 6151 pada temper lebih lunak baik dan mendekati norma keluarga 6xxx, memungkinkan rentang kecepatan dan laju makan yang wajar dengan alat carbide modern. Pembentukan serpihan biasanya kontinu hingga tersegmen tergantung temper dan penampang; penggunaan alat dengan rake positif, cairan pendingin, dan penjepitan kerja yang stabil meningkatkan hasil permukaan. Temper kekuatan tinggi (T6) mempercepat aus alat; disarankan mengurangi kedalaman potong dan meningkatkan kekakuan mesin.

Kemampuan Pembentukan

Formabilitas dingin sangat baik pada temper O dan H1x, mendukung penarikan dalam, pembengkokan ketat, dan profil kompleks. Pada temper T5/T6, kemampuan pembentukan berkurang dan efek springback meningkat; temper ini lebih baik dibentuk sebelum tahap penuaan akhir atau dengan perlakuan pelarutan menengah. Radius lentur minimal yang direkomendasikan bergantung pada temper dan ketebalan tapi umumnya berkisar 1–3× ketebalan pada kondisi annealed dan lebih besar pada T6.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan 6xxx yang dapat diperlakukan panas, 6151 mengikuti urutan perlakuan pelarutan, quench, dan penuaan presipitasi khas. Perlakuan pelarutan dilakukan pada suhu cukup tinggi untuk melarutkan Mg2Si (biasanya pada rentang yang sama dengan paduan Al–Mg–Si lain), diikuti oleh pendinginan cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh berlebih; kemudian penuaan buatan pada suhu sedang mengendapkan fasa penguat.

Penuaan alami (T4) menghasilkan peningkatan kekuatan awal seiring waktu tetapi tidak mencapai nilai puncak penuaan buatan. Jadwal penuaan buatan (T5, T6) dipilih untuk menyeimbangkan kekuatan puncak dengan ketangguhan dan mengontrol distorsi; overaging akan menggerombolkan presipitat dan mengurangi kekuatan puncak sambil meningkatkan keuletan dan ketahanan SCC.

Bagi desainer, varian T651 mengindikasikan perlakuan pelarutan diikuti peregangan untuk menghilangkan tegangan sisa sebelum penuaan buatan, yang penting untuk ekstrusi ber-toleransi ketat dan bagian tebal di mana distorsi dan tegangan sisa dapat menjadi masalah.

Performa Suhu Tinggi

6151 kehilangan sebagian besar kekuatan pada suhu ruang saat suhu layanan naik di atas suhu penuaan khas, dengan pelemahan signifikan terjadi di atas ~150–200 °C. Paparan jangka panjang pada suhu tinggi mempercepat penggerombolan presipitat dan mengurangi kekuatan luluh serta ketahanan lelah, membatasi suhu layanan kontinu untuk tujuan struktural.

Oksidasi pada udara suhu tinggi minimal dibandingkan dengan paduan ferrous karena lapisan alumina yang stabil, tetapi lingkungan agresif dan siklus termal dapat mempromosikan pengelupasan skala dan korosi lokal. Zona HAZ di sekitar las sangat rentan terhadap kehilangan kekuatan dan pertumbuhan butiran saat terpapar panas, sehingga manajemen panas dan perlakuan pasca-las diperlukan untuk aplikasi suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 6151 Digunakan
Otomotif	Trim, ekstrusi struktural, braket ringan	Kekuatan-terhadap-berat yang baik, hasil permukaan dan kemudahan pembentukan untuk bagian stamped/ekstrusi.
Kelautan	Fitting dek, rel, elemen arsitektural	Ketahanan korosi yang seimbang dan kemampuan anodizing untuk perangkat keras yang terlihat.
Dirgantara	Fitting sekunder, struktur interior	Kekuatan-terhadap-berat baik dan kemudahan pemesinan untuk struktur non-primer.
Elektronik	Heat spreader, chassis	Konduktivitas termal tinggi dikombinasikan dengan kemampuan struktural untuk casing.

6151 umum digunakan ketika desainer membutuhkan aluminium dengan kekuatan menengah-tinggi yang bisa dianodisasi atau dicat dan menerima penyambungan serta pemesinan konvensional. Fleksibilitasnya di berbagai bentuk produk dan temper membuatnya menjadi paduan andalan untuk elemen arsitektural ekstrusi dan bagian struktural beban sedang.

Wawasan Pemilihan

Untuk bagian struktural ringan yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi dari paduan murni komersial seperti 1100, 6151 memberikan peningkatan jelas dalam kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan sebagian konduktivitas listrik dan formabilitas. Pilih 6151 saat kapasitas beban mekanik dan hasil permukaan (anodizing) adalah prioritas dan konduktivitas bukan kebutuhan utama.

Dibandingkan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, 6151 menawarkan kekuatan puncak lebih tinggi melalui penuaan sambil mempertahankan ketahanan korosi sebanding di banyak lingkungan. Pilih 6151 ketika kekuatan puncak dan kemampuan penuaan termal diinginkan; pilih 5052/3003 saat formabilitas dan ketahanan korosi laut di kondisi berat menjadi faktor dominan.

Jika dibandingkan dengan material heat-treatable lain yang sejenis seperti 6061 atau 6063, 6151 dapat dipilih untuk performa ekstrusi tertentu, kualitas permukaan, atau pertimbangan ketersediaan meskipun sering memiliki kekuatan puncak yang serupa atau sedikit berbeda. Para engineer harus mengevaluasi data mekanik spesifik temper, perilaku anodizing, dan ketersediaan saat memilih antara 6151 dan paduan Al–Mg–Si lainnya.

Ringkasan Penutup

6151 tetap merupakan paduan Al–Mg–Si yang relevan dan serbaguna untuk aplikasi teknik yang membutuhkan kombinasi pragmatis antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kualitas permukaan. Sifat yang dapat perlakuan panas serta ketersediaan luas dalam bentuk ekstrusi dan bentuk tempa membuatnya menjadi pilihan praktis untuk komponen arsitektur, otomotif, dan kelautan di mana performa seimbang dan kemampuan finishing diperlukan.