Aluminium 6160: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Komprehensif
Alloy 6160 adalah anggota dari seri aluminium 6xxx (familia Al-Mg-Si) yang ditandai dengan pengerasan usia melalui presipitasi Mg2Si. Unsur paduan utamanya adalah silikon dan magnesium, yang biasanya diseimbangkan untuk mendukung pengerasan usia yang terkontrol dan kemampuan ekstrusi yang baik.
Mekanisme pengerasan pada 6160 adalah pengerasan presipitasi yang dapat diperlakukan dengan perlakuan panas; kekuatan yang bermanfaat dicapai melalui perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan, bukan melalui pengerasan kerja. Karakteristik khas termasuk kekuatan sedang hingga tinggi untuk keluarga 6xxx, ketahanan korosi yang baik di banyak atmosfir, kemampuan las yang baik dengan filler yang sesuai, dan kemampuan bentuk dingin yang wajar tergantung pada temper.
6160 digunakan pada ekstrusi struktural, trim dan subkomponen otomotif, profil kereta api dan arsitektural, serta fitting pesawat niche di mana diperlukan keseimbangan antara kemampuan ekstrusi, kelayakan mesin, dan kekuatan yang dapat dikeraskan dengan penuaan. Insinyur memilih 6160 saat dibutuhkan kompromi antara kemampuan ekstrusi dan respons presipitasi yang dapat diprediksi dibandingkan dengan paduan yang menekankan kekuatan maksimum (seri 7xxx) atau kemampuan bentuk/konduktivitas maksimum (seri 1xxx).
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Kemampuan Bentuk | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi (>20%) | Excellent | Excellent | Sepenuhnya dianaelekan, duktibilitas maksimum untuk pembentukan |
| H111 | Rendah-Sedang | Tinggi | Sangat Baik | Sangat Baik | Sedikit pengerasan dingin, kontrol properti terbatas |
| H14 | Sedang | Sedang | Baik | Sangat Baik | Pengerasan regangan satu langkah, tanpa perlakuan panas |
| T4 | Sedang | Sedang-Tinggi | Baik | Sangat Baik | Perlakuan larutan panas dan penuaan alami |
| T5 | Sedang-Tinggi | Sedang | Baik | Sangat Baik | Didinginkan dari pembentukan dan penuaan buatan |
| T6 | Tinggi | Sedang (8–15%) | Cukup sampai Baik | Baik | Perlakuan larutan panas dan penuaan buatan |
| T61 / T651 | Tinggi | Sedang | Cukup sampai Baik | Baik | Relaksasi tegangan setelah quench (T651) untuk bagian struktural |
Temper secara signifikan mengubah keseimbangan antara kekuatan dan duktibilitas pada 6160; temper O yang dianaelekan menawarkan kemampuan bentuk terbaik untuk deep drawing dan pembengkokan kompleks, sementara T6 memberikan kekuatan statis puncak untuk aplikasi struktural. Jadwal penuaan (T5 vs T6) mengubah ukuran dan distribusi presipitat, yang memengaruhi ketahanan kelelahan, respons zona termengaruh las (HAZ), dan ketahanan retak korosi akibat tegangan.
Komposisi Kimia
| Elemen | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | 0.6–1.0 | Mengontrol presipitasi Mg2Si; meningkatkan fluiditas dan kemampuan ekstrusi |
| Fe | 0.15 maksimal | Elemen pengotor; Fe tinggi membentuk intermetallic yang mengurangi duktibilitas |
| Mn | 0.05 maksimal | Minor, membantu kontrol struktur butir jika ada |
| Mg | 0.45–0.9 | Bergabung dengan Si membentuk presipitat Mg2Si yang memperkuat |
| Cu | 0.05–0.25 | Penambahan kecil dapat meningkatkan kekuatan tapi mungkin mengurangi ketahanan korosi |
| Zn | 0.2 maksimal | Biasanya rendah; Zn tinggi tidak dimaksudkan untuk 6160 |
| Cr | 0.1 maksimal | Level jejak membantu kontrol struktur butir dan rekristralisasi |
| Ti | 0.1 maksimal | Penghalus butir bila sengaja ditambahkan |
| Lainnya (masing-masing) | 0.05 maksimal | Residu dan elemen jejak dijaga rendah; total lainnya dibatasi |
Rasio Si/Mg dan jumlah absolutnya menentukan kinetika presipitasi dan kekuatan puncak yang dapat dicapai setelah penuaan buatan. Penambahan jejak dan residu mengontrol ukuran butir, perilaku rekristralisasi, dan kecenderungan pembentukan intermetallic kasar yang dapat menjadi titik inisiasi kelelahan.
Sifat Mekanik
Dalam perilaku tarik, 6160 menunjukkan respon pengerasan presipitasi klasik: kekuatan rendah dan elongasi tinggi dalam kondisi dianaelekan dan kekuatan tarik serta luluh tinggi setelah penuaan buatan. Kekuatan luluh dalam kondisi puncak penuaan biasanya mendekati fraksi besar dari kekuatan tarik maksimum, dengan kapasitas pengerasan kerja sedang; elongasi berkurang seiring peningkatan volume presipitat. Performa kelelahan sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan, status perlakuan panas dan adanya cacat cor/extrusi; ekstrusi yang diproses dengan benar menunjukkan sifat kelelahan siklus tinggi yang baik untuk aplikasi struktural aluminium.
Ketebalan memengaruhi efektivitas quench dan keseragaman presipitasi; bagian tebal dapat mengalami under-aging di bagian tengah setelah jadwal quench umum, menyebabkan kekuatan lebih rendah dan umur kelelahan lebih pendek dibandingkan dengan ekstrusi dinding tipis. Kekerasan berkorelasi baik dengan kekuatan tarik pada 6160 dan berfungsi sebagai indikator praktis di lantai produksi untuk kondisi penuaan; rentang kekerasan Vickers atau Brinell berguna untuk mengonfirmasi penuaan dibandingkan hanya mengandalkan siklus waktu-suhu.
| Properti | O/Dianaelekan | Temper Utama (misal T6) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | ~100–140 MPa | ~240–290 MPa | T6 menghasilkan UTS jauh lebih tinggi akibat presipitasi Mg2Si |
| Kekuatan Luluh | ~50–90 MPa | ~210–260 MPa | Peningkatan signifikan setelah larutan + penuaan buatan |
| Elongasi | >20% | ~8–15% | Duktibilitas berkurang pada kondisi puncak penuaan, masih memadai untuk banyak bagian struktural |
| Kekerasan (HB) | ~30–45 HB | ~65–95 HB | Kekerasan meningkat sebanding dengan respon penuaan |
Sifat Fisik
| Properti | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Density | 2.70 g/cm³ | Tipikal untuk paduan aluminium tempa |
| Range Peleburan | 555–650 °C | Interval solidus-liquidus dipengaruhi oleh paduan; hindari overheating saat pemrosesan |
| Konduktivitas Termal | ~160–180 W/m·K | Transport panas yang baik relatif terhadap baja; berguna untuk komponen pembuangan panas |
| Konduktivitas Listrik | ~30–40 % IACS | Lebih rendah daripada aluminium murni karena paduan; dapat diterima untuk konduktor struktural yang tidak dioptimalkan untuk konduktivitas |
| Kalor Spesifik | ~0.90 kJ/kg·K | Tipikal untuk paduan Al; penting untuk pertimbangan massa termal |
| Ekspansi Termal | ~23–24 µm/m·K (20–100 °C) | Koefisien relatif tinggi; ekspansi diferensial harus dipertimbangkan dalam rakitan |
Perpaduan densitas rendah dan konduktivitas termal yang baik membuat 6160 menarik untuk manajemen termal yang sensitif terhadap berat. Rentang suhu peleburan dan perilaku ekspansi termal paduan menentukan jendela proses untuk brazing, pengelasan, dan desain siklus termal.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Sheet | 0.5–6.0 mm | Bagian tipis menua secara seragam; permukaan halus | O, T4, T5, T6 | Digunakan untuk panel ringan dan trim |
| Plate | 6–25 mm | Bagian tebal dapat mengalami keterlambatan quench dan under-aging | O, T6 (setelah quench yang sesuai) | Plat struktural untuk beban sedang |
| Ekstrusi | Ketebalan dinding 1–20 mm; profil kompleks | Respon penuaan sangat baik; mikrostruktur ekstrusi memengaruhi sifat | O, T4, T5, T6, T651 | Bentuk utama untuk 6160; banyak digunakan di sektor arsitektural dan transportasi |
| Tube | Diameter luar dari kecil hingga beberapa ratus mm | Pengelasan dan perlakuan panas mempengaruhi sifat dinding | O, T6 | Tabung tanpa sambungan atau las untuk penggunaan struktural dan arsitektural |
| Bar/Rod | Diameter hingga 200 mm | Respon penuaan mirip dengan ekstrusi; kelayakan mesin memadai | O, T6 | Digunakan untuk komponen mesin dan elemen pengikatan |
Ekstrusi adalah bentuk produk dominan untuk 6160, memanfaatkan kimia yang dirancang untuk aliran press yang baik dan presipitasi terkendali selama penuaan pasca-ekstrusi. Plat dan bagian tebal memerlukan perlakuan quench yang disesuaikan dan kadang-kadang strategi penuaan bagian tebal untuk menghindari inti yang under-aged dan sifat yang bervariasi di seluruh penampang.
Grade Ekuivalen
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 6160 | USA | Penunjukan utama dalam daftar Aluminum Association |
| EN AW | 6160 | Eropa | Sering disebut sebagai EN AW‑6160; batas kimia dan mekanik sedikit bervariasi menurut standar |
| JIS | A6160 (perkiraan) | Jepang | Standar lokal dapat mencantumkan 6160 atau menyediakan alternatif terdekat seperti ekuivalen keluarga A6xxx |
| GB/T | 6160 (perkiraan) | Tiongkok | Penunjukan Tiongkok dapat selaras dengan keluarga 6xxx; cek spesifikasi tepat untuk batas mekanik |
Referensi silang langsung antar wilayah memerlukan pemeriksaan teks standar spesifik karena definisi temper, tingkat impuritas yang diizinkan, dan kriteria penerimaan sifat mekanik dapat berbeda. Jika ekuivalen formal tidak tersedia, engineer biasanya mengganti dengan paduan 6xxx terdekat seperti 6063 atau 6061 setelah uji validasi.
Ketahanan Korosi
Paduan 6160 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik yang baik khas paduan Al‑Mg‑Si, membentuk lapisan oksida stabil yang melindungi dari serangan merata. Dalam atmosfer industri atau yang tercemar ringan, lapisan oksida tetap melindungi, tetapi di lingkungan laut kaya klorida, kerentanan terhadap korosi lubang meningkat, terutama pada area las, permukaan machining, dan ketika ada tegangan sisa tarik.
Risiko retak akibat korosi tegangan relatif rendah dibandingkan paduan seri 7xxx yang berdaya tinggi, tetapi dapat muncul pada temper puncak yang telah di-age dengan kombinasi tegangan tarik dan paparan klorida korosif; desain harus menghindari pembatasan tegangan tarik triaxial pada lingkungan agresif. Interaksi galvanik cenderung melindungi aluminium saat dipasangkan dengan logam yang lebih mulia; pada rakitan dengan baja atau tembaga, isolasi listrik atau pelapisan kompatibel direkomendasikan untuk mencegah korosi galvanik yang dipercepat.
Dibandingkan dengan paduan 5xxx (Al-Mg), 6160 biasanya memiliki ketahanan korosi sedikit lebih rendah di lingkungan klorida murni karena kehadiran silikon dan mikrostruktur presipitasi, tetapi secara umum memberikan performa lebih baik di antara banyak paduan yang dapat diperlakukan panas dalam keseimbangan performa saat perlindungan korosi digabungkan dengan kebutuhan kekuatan sedang.
Properti Fabrikasi
Dapat Dilas
6160 mudah dilas dengan proses TIG dan MIG jika menggunakan paduan pengisi dan desain sambungan yang sesuai; pengisi umum meliputi Al‑Si (misalnya 4043) dan Al‑Mg‑Si (misalnya varian 5356) tergantung kebutuhan layanan. Las menyebabkan pelemahan HAZ melalui pelarutan dan pembesaran presipitasi penguat, sehingga perlakuan panas pasca las atau desain untuk kekuatan lokal berkurang yang diizinkan sering diperlukan. Risiko retak panas rendah tapi dapat meningkat dengan kandungan tembaga tinggi atau kecocokan sambungan yang buruk, jadi kontrol parameter las dan kebersihan penting.
Kelunakan Mesin
Sebagai paduan yang mengeras dengan penuaan alami, 6160 dapat di-machine dengan baik pada kondisi larutan dan temper ringan; rating kelunakan sedang dibandingkan paduan bebas potong yang ditempa. Perkakas carbide dengan sudut positif dan pemecah serpihan efektif direkomendasikan; kecepatan dan kecepatan potong sedang hingga tinggi menghasilkan hasil permukaan baik, tetapi temper dan tingkat pengerasan usia sangat mempengaruhi masa pakai alat. Pendingin dan pengeluaran serpihan penting untuk menghindari tepi menempel dan sobekan permukaan.
Dapat Dibentuk
Formabilitas terbaik dicapai pada kondisi O, T4, atau H111 dimana keuletan paling tinggi; radius minimum tekukan biasanya 2–4× ketebalan material tergantung geometri bagian dan tooling. Pembentukan dingin pada temper H memungkinkan tetapi mengurangi kekuatan puncak pengerasan usia; untuk pembentukan kompleks diikuti kebutuhan kekuatan, jalur pembentukan di O atau T4 diikuti perlakuan larutan atau penuaan buatan dapat dipilih.
Perilaku Perlakuan Panas
6160 adalah paduan yang dapat diperlakukan panas dengan respons perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan untuk mengembangkan kekuatan melalui presipitasi Mg2Si. Suhu perlakuan larutan tipikal adalah 520–550 °C untuk melarutkan Mg dan Si ke dalam larutan padat; quenching harus cukup cepat untuk mempertahankan solut agar proses pengerasan usia berjalan efektif.
Penuaan buatan untuk kondisi T5/T6 umumnya dilakukan pada suhu 150–190 °C selama beberapa jam untuk mencapai kekerasan dan kekuatan puncak; penuaan suhu rendah menghasilkan ketangguhan lebih tinggi dan ketahanan korosi tegangan lebih baik dengan pengorbanan kekuatan puncak. Varian T651 termasuk peregangan peredam tegangan atau pelurusan termal setelah quench untuk menstabilkan fitur dimensi dan mengurangi tegangan sisa sebelum penuaan.
Performa Suhu Tinggi
Saat suhu meningkat, 6160 menunjukkan penurunan kekuatan luluh dan tarik akibat pembesaran presipitasi dan pengurangan kekuatan matriks; batas suhu layanan kontinu praktis sering ditetapkan di bawah 120 °C untuk aplikasi memuat beban. Paparan jangka pendek pada suhu lebih tinggi (150–200 °C) akan mempercepat overaging dan menurunkan sifat mekanik, sehingga desain untuk layanan suhu tinggi harus divalidasi dengan siklus penuaan terarah dan uji creep.
Oksidasi minimal pada aluminium di suhu moderat, tetapi degradasi sifat mekanik di zona terpengaruh panas setelah pengelasan dan pada komponen siklus termal harus diperhitungkan terutama saat kestabilan dimensi dan umur lelah kritis.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan 6160 |
|---|---|---|
| Otomotif | Rel ekstrusi struktural, trim dan subframe | Ekstrudabilitas baik dan pengerasan usia untuk kekuatan sedang serta pengurangan bobot |
| Kelautan | Railing arsitektur dan profil struktural | Ketahanan korosi seimbang dan formabilitas untuk struktur fabrikasi |
| Dirgantara | Perlengkapan sekunder dan braket non-kritis | Rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dan kelunakan mesin baik untuk bagian kompleks |
| Elektronik | Rangka dan profil penghantar panas | Konduktivitas termal digabungkan dengan ekstrusi profil kompleks |
6160 disukai untuk aplikasi yang memerlukan profil ekstrusi kompleks dengan perilaku pengerasan usia yang dapat diprediksi dan kelunakan mesin baik untuk operasi sekunder. Keseimbangan sifatnya membuatnya pilihan umum untuk sektor transportasi dan arsitektur dimana kekuatan sedang dan performa korosi baik dibutuhkan.
Wawasan Pemilihan
Gunakan 6160 saat ekstrudabilitas dan kontrol pengerasan presipitasi menjadi prioritas serta desain memerlukan kekuatan sedang hingga tinggi setelah penuaan tanpa kekuatan sangat tinggi atau kerentanan SCC dari paduan 7xxx. Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), 6160 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta formabilitas untuk memperoleh kekuatan jauh lebih tinggi dan kegunaan struktural lebih baik. Dibandingkan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 6160 memberikan kekuatan puncak lebih tinggi melalui perlakuan panas sambil mempertahankan ketahanan korosi sebanding di banyak atmosfer, meski pembentukan pada 3003/5052 bisa lebih mudah untuk deep draw kompleks.
Dibandingkan paduan 6xxx umum seperti 6061 atau 6063, 6160 dipilih saat aliran ekstrusi spesifik atau respons penuaan sedikit berbeda diinginkan; bisa menawarkan ekstrudabilitas lebih baik atau keseimbangan mekanik berbeda untuk geometri profil tertentu walaupun kekuatan puncaknya serupa atau sedikit lebih rendah. Pertimbangkan ketersediaan material, persyaratan finishing, dan pembatasan kualifikasi sebagai faktor penentu bersama trade-off mekanik saat memilih paduan.
Ringkasan Penutup
Paduan 6160 tetap relevan dan praktis sebagai paduan Al‑Mg‑Si untuk ekstrusi rekayasa dan bagian struktural machining yang memerlukan keseimbangan ekstrudabilitas, pengerasan presipitasi terprediksi, dan ketahanan korosi memadai. Fleksibilitasnya di berbagai temper dan respons perlakuan panas yang produktif menjadikannya opsi berguna bagi perancang yang menargetkan pengurangan bobot dan profil kompleks yang dapat diproduksi.