Aluminium 6951: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Menyeluruh

6951 adalah bagian dari seri paduan aluminium 6xxx, yang secara umum diklasifikasikan sebagai paduan Al-Mg-Si dan dapat diperkuat dengan perlakuan panas melalui pengerasan presipitasi. Ini termasuk dalam subkelompok paduan 6xxx yang mengandung tembaga dalam jumlah sedang serta jumlah seng dan kromium yang dikontrol untuk meningkatkan kekuatan dan memodifikasi kinetika penuaan sekaligus mempertahankan ketahanan korosi yang baik.

Elemen paduan utama dalam 6951 meliputi magnesium dan silikon (untuk fase penguatan Mg2Si), dengan tembaga sebagai akselerator penguatan dan pengerasan yang sengaja ditambahkan. Penambahan jejak kromium, titanium serta kontrol besi dan mangan digunakan untuk mengendalikan struktur butir, rekristalisasi, dan dispersoid yang memengaruhi ketangguhan, perilaku zona pengaruh panas (HAZ), dan umur lelah.

Mekanisme penguatan utama adalah pengerasan presipitasi yang dikombinasikan dengan pengerasan kerja terbatas; perlakuan larutan diikuti dengan penuaan buatan menghasilkan presipitat halus Mg-Si (dan yang dimodifikasi Cu) yang mengunci dislokasi. Karakteristik kunci antara lain rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi dibandingkan paduan 6xxx standar, ketahanan korosi umum yang baik, kemampuan las yang wajar dengan risiko pelunakan HAZ tertentu, dan kemampuan bentuk yang cukup baik pada temper yang lebih lunak.

Industri tipikal yang menggunakan 6951 adalah substruktur dan fitting aerospace, peralatan pertahanan, komponen otomotif performa tinggi, serta beberapa bagian struktural kelautan di mana keseimbangan antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi diperlukan. Insinyur memilih 6951 saat kekuatan puncak lebih tinggi dan rasio umur lelah terhadap berat yang menguntungkan dibutuhkan tanpa biaya, batasan fabrikasi, atau masalah anodizing yang ada pada paduan seri 7xxx dengan kekuatan tertinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kesediaan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil untuk pembentukan dan penarikan
H111 / H11	Rendah-Sedang	Sedang-Tinggi	Baik Sekali	Baik	Pengerasan kerja ringan, tetap mempertahankan kemampuan bentuk
H14	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Pengerasan kerja satu tahap untuk peningkatan luluh
T4	Sedang	Sedang-Tinggi	Baik	Baik	Penuaian alami setelah perlakuan larutan; sifat antara
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	Didinginkan dari pembentukan dan dipenuaikan secara artifisial
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Baik (dengan pelunakan HAZ)	Perlakuan larutan dan penuaian buatan hingga kekuatan puncak
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Baik (dengan pelunakan HAZ)	T6 plus pelepasan tegangan dengan peregangan; umum untuk aerospace
H24/H34	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Baik	Kombinasi pengerasan kerja dan penuaian buatan untuk sifat terkontrol

Temper memiliki efek utama terhadap kekuatan, keuletan, dan kemampuan bentuk pada 6951, dengan temper O dan seri H digunakan untuk pembentukan berat dan penarikan dalam. T6 dan T651 memberikan kekuatan statis tertinggi dan performa lelah terbaik namun mengurangi kemampuan bentuk dan meningkatkan sensitivitas terhadap input panas saat pengelasan.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.4–1.0	Berkombinasi dengan Mg membentuk presipitat penguatan Mg2Si
Fe	0.1–0.5	Impuritas yang membentuk intermetalik; dikontrol untuk membatasi kerapuhan
Mn	0.05–0.3	Pengubah struktur butir; jumlah kecil meningkatkan ketangguhan
Mg	0.6–1.3	Elemen penguat utama melalui Mg2Si; mengontrol pengerasan penuaan
Cu	0.6–1.5	Menaikkan kekuatan, mempercepat penuaan dan memengaruhi korosi serta HAZ
Zn	0.05–0.30	Penambahan minor untuk menyesuaikan kekuatan dan respon penuaan
Cr	0.05–0.35	Mengontrol rekristalisasi, pembentukan dispersoid dan stabilitas HAZ
Ti	0.02–0.15	Penghalus butir yang digunakan selama proses pengecoran/ekstrusi
Lainnya	Balance (termasuk jejak Zr, B)	Penambahan kecil/impuritas untuk kontrol proses

Komposisi kimia 6951 diatur untuk memfavoritkan presipitasi Mg-Si dengan Cu sebagai modifikator kekuatan dan penuaan. Rasio silikon dan magnesium mengontrol fraksi volume dan stabilitas presipitat Mg2Si, sementara Cu memodifikasi urutan dan stabilitas termal presipitat sehingga menghasilkan kekuatan puncak lebih tinggi. Kromium dan unsur jejak membentuk dispersoid yang membatasi pertumbuhan butir serta meningkatkan sifat HAZ dan lelah.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada 6951 adalah khas paduan Al-Mg-Si-Cu yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas: peningkatan kekuatan yang signifikan terjadi setelah perlakuan larutan dan penuaian buatan saat presipitat halus terbentuk. Rasio luluh terhadap tarik tergantung pada temper dan proses, dan kondisi penuaian puncak dapat menunjukkan kekuatan bukti (proof strength) yang relatif tinggi dengan elongasi sedang. Elongasi dalam kondisi dianil tinggi untuk pembentukan, tetapi turun secara signifikan pada temper T6/T651 di mana material menjadi lebih rentan terhadap leheran lokal.

Kekerasan mengikuti tren yang sama dengan kekuatan tarik dan menjadi indikator praktis di lantai produksi untuk verifikasi temper; kekerasan meningkat sekitar 2–3 kali dari O ke T6 pada material dengan ketebalan serupa. Performa lelah mendapat manfaat dari presipitat halus yang terdistribusi merata serta mikrostruktur yang terkontrol; hasil permukaan, tegangan residual, dan ketebalan sangat memengaruhi batas lelah. Efek ketebalan signifikan karena penampang lebih besar menyebabkan distribusi presipitat yang lebih kasar dan laju quench lebih lambat, yang dapat menurunkan kekuatan puncak yang dicapai dan mengubah perilaku pelunakan HAZ.

Properti	O/Dianil	Temper Utama (misal, T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	110–180 MPa	320–420 MPa	Rentang luas tergantung ketebalan, penuaan dan kimia tepat
Kekuatan Luluh	55–110 MPa	280–380 MPa	Tegangan bukti meningkat tajam dengan penuaan buatan
Elongasi	18–30%	8–15%	Keuletan menurun pada temper puncak; ketebalan memengaruhi angka
Kekerasan	25–50 HB	90–140 HB	Kekerasan berkorelasi dengan kerapatan dan distribusi presipitat

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	2.78 g/cm³	Umum untuk paduan keluarga Al-Mg-Si
Rentang Leleh	555–640 °C	Interval mendekati solidus hingga liquidus
Konduktivitas Termal	~140–160 W/m·K	Agak berkurang dari aluminium murni karena paduan
Konduktivitas Listrik	~30–38 %IACS	Lebih rendah dari aluminium murni; tergantung temper
Kalor Jenis	~880–910 J/kg·K	Mendekati nilai aluminium murni
Ekspansi Termal	~23.5–24.5 µm/m·K	Koefisien ekspansi linier tipe untuk paduan aluminium

Sifat fisik ini membuat 6951 menarik untuk aplikasi yang membutuhkan berat ringan dan manajemen termal, meskipun konduktivitas dikompromikan demi kekuatan akibat paduan. Ekspansi dan konduktivitas termal harus dipertimbangkan dalam perakitan yang melibatkan material berbeda, karena ketidakcocokan dapat memicu lelah termal dan tegangan sambungan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.4–6.0 mm	Kekuatan sedikit menurun dengan ketebalan lebih besar	O, H14, T4, T6	Digunakan untuk panel dan pelat bentuk
Plat	>6 mm hingga 100 mm	Sensitivitas quench lebih lambat; kekuatan puncak lebih rendah dibanding lembaran tipis	O, T6	Komponen struktural dan basis mesin
Ekstrusi	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan baik pada T6/T651 setelah penuaan	T5, T6, T651	Profil kompleks untuk fitting dan rel
Tabung	Diameter, ketebalan bervariasi	Dilakukan las atau seamless; sifat tergantung proses	Hx, T5, T6	Saluran fluida, tabung struktural
Batang/As	Diameter hingga 200 mm	Mikrostruktur homogen diperlukan untuk sifat seragam	O, T6	Fitting, komponen machining

Bentuk produk dan jalur proses mengontrol laju pendinginan dan rekristalisasi, yang memengaruhi kekuatan akhir dan ketangguhan pada 6951. Ekstrusi dan lembaran tipis dapat dengan cepat diquench dan mencapai temper puncak dengan mudah, sementara plat tebal memerlukan kontrol proses yang cermat dan kemungkinan perlakuan termomekanik untuk mendekati sifat serupa.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	6951	USA	Penamaan yang digunakan dalam literatur produsen/produk
EN AW	Tidak ada ekuivalen langsung	Europe	Alternatif umum terdekat: EN AW-6061 / EN AW-6082 tergantung penggunaan
JIS	Tidak ada ekuivalen langsung	Japan	Tidak ada grade JIS standar tunggal yang secara langsung setara dengan 6951
GB/T	Tidak ada ekuivalen langsung	China	Paduan lokal dengan kimia serupa mungkin ditentukan; verifikasi data diperlukan

Tidak selalu ada referensi silang yang tepat ke suatu penamaan internasional tunggal untuk banyak varian proprietary seperti 6951; pengguna harus memverifikasi data kimia dan sifat material daripada hanya mengandalkan kesetaraan nominal. Dalam praktiknya, 6061 atau 6082 sering digunakan sebagai analog fungsional untuk perbandingan desain, namun kandungan tembaga dan respons penuaan pada 6951 akan menghasilkan kekuatan puncak dan sensitivitas daerah pengaruh panas (HAZ) yang berbeda.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosfer, 6951 menawarkan ketahanan korosi umum yang solid dan setara dengan paduan seri 6xxx lain, dibantu oleh pembentukan lapisan oksida yang stabil serta kandungan tembaga yang lebih rendah dibandingkan paduan seri 2xxx atau 7xxx. Ketahanan terhadap korosi lokal cukup baik tetapi tergantung pada perlakuan panas dan hasil permukaan; temper yang dipuncakkan dengan kandungan tembaga dapat memiliki resistensi pitting yang menurun dibandingkan paduan dengan kadar tembaga rendah.

Pemaparan laut memerlukan perhatian khusus: 6951 bekerja dengan baik di kondisi lepas pantai dan zona percikan air laut, tetapi mungkin memerlukan pelapis, anodizing, atau perlindungan korosi korban (sacrificial protection) untuk perendaman jangka panjang dalam air laut yang agresif. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan (stress corrosion cracking) sedang dan dipengaruhi oleh temper serta tegangan residu; kondisi puncak yang memiliki tegangan residu tarik lebih rentan dibandingkan material yang diolah larutan atau yang telah direlief tegangan.

Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium standar: saat dipasangkan dengan logam yang lebih mulia (baja tahan karat, tembaga/kuningan), 6951 akan lebih mudah terkorosi kecuali secara elektrik diisolasi; anodizing meningkatkan resistensi permukaan dan mengurangi kopling galvanik. Dibandingkan paduan magnesium-seri 5xxx, 6951 menukar sebagian ketahanan laut alami dengan kekuatan lebih tinggi dan kemampuan pengerasan penuaan yang lebih baik.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 6951 dengan metode fusi umum (TIG, MIG) memungkinkan, namun paduan ini menunjukkan pelemahan area pengaruh panas (HAZ) karena pelarutan dan pembesaran presipitat penguat. Pemilihan paduan filler dengan kekuatan yang kompatibel (misalnya 4043, 5356 tergantung kebutuhan sambungan) serta perlakuan panas pra dan paska las dapat mengurangi kehilangan kekuatan. Risiko retak panas sedang dan dipengaruhi oleh desain sambungan, kecepatan las, serta kebersihan; pemasangan sambungan yang tepat dan kontrol komposisi kolam las sangat penting.

Kemudahan Mesin

Kemudahan pemesinan 6951 khas untuk paduan Al-Mg-Si yang dapat diperlakukan panas, umumnya baik pada kondisi T6/T651 karena kekerasannya yang lebih tinggi mendukung pembentukan serpihan yang stabil. Perkakas karbida dengan sudut rake positif dan pendingin yang memadai menghasilkan waktu siklus terbaik; kecepatan potong dapat tinggi dibanding baja tetapi harus dipilih untuk menghindari pembentukan tepi tajam yang menempel (built-up edge). Hasil permukaan dan kontrol dimensi sangat baik, namun tegangan residual dari pemesinan dapat mempengaruhi bagian yang kritis terhadap kelelahan sehingga perencanaan proses dan operasi relief tegangan mungkin diperlukan.

Kemampuan Pembentukan

Pembentukan lebih mudah pada temper lunak (O, H1x, T4) dimana kemampuan tarik dan radius bengkok sangat baik; seiring temper mengeras (H2x, H14) kemampuan pembentukan menurun tetapi kontrol elastisitas pegas (springback) membaik. Pada kondisi T6/T651, paduan memiliki kemampuan pembentukan dingin yang terbatas dan rentan retak saat dibengkokkan dengan radius kecil; perlakuan larutan dan penuaan ulang atau pembentukan hangat dapat digunakan untuk menghasilkan geometri kompleks dengan kerusakan minimal. Radius bengkok minimum dan toleransi pembentukan yang direkomendasikan harus ditentukan melalui uji coba untuk geometri kritis.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 6951 merespons perlakuan panas larutan konvensional dan siklus penuaan buatan. Perlakuan larutan dilakukan pada suhu yang cukup untuk melarutkan Mg2Si dan fase yang mengandung Cu (biasanya dalam kisaran 510–540 °C untuk banyak paduan seri 6xxx), diikuti quenching untuk mempertahankan larutan padat jenuh berlebih. Kecepatan quench yang tepat sangat penting untuk memaksimalkan volume zat terlarut yang tersedia untuk presipitasi berikutnya dan mencapai kekuatan puncak.

Penuaan buatan (T5/T6) menghasilkan presipitat halus Mg-Si (dan fase yang mengandung Cu); kinetika penuaan lebih cepat dan kekuatan puncak lebih tinggi dengan modifikasi Cu, namun stabilitas termal dan perilaku overaging harus dikendalikan agar tidak terjadi penurunan sifat berlebihan. Transisi temper T bersifat reversibel dalam batas tertentu: komponen dapat diperlakukan larutan dan dipenuai secara buatan menjadi T6, atau sebagian dikeraskan secara dingin dan dipenuai buatan menjadi varian H2x/H3x untuk kombinasi luluh/ketangguhan yang disesuaikan. Untuk jalur pemrosesan non-heat-treatable, pengerasan kerja bertahap dan anameling digunakan untuk mengatur sifat material jika diperlukan.

Kinerja Suhu Tinggi

6951 mengalami penurunan bertahap kekuatan luluh dan tarik di atas temperatur kerja normal; degradasi kekuatan signifikan terjadi di atas ±150 °C akibat presipitat yang membesar dan larut. Oksidasi di udara relatif ringan pada suhu sedang karena lapisan alumina yang stabil, tapi eksposur termal jangka panjang akan mengubah struktur presipitat dan mengurangi kelelahan serta kekuatan statik.

Zona pengaruh panas las sangat rentan terhadap pelemahan pada suhu lokal yang tinggi karena pelarutan dan overaging presipitat; desain dengan input termal lebih rendah, penuaan pasca las atau perlakuan panas lokal dapat memulihkan sebagian besar kekuatan awal. Untuk layanan suhu tinggi berkelanjutan, paduan aluminium suhu tinggi atau material non-aluminium lain harus dipertimbangkan berdasarkan kebutuhan creep.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 6951
Otomotif	Penguat struktural, braket sasis	Kekuatan spesifik tinggi, perilaku kelelahan baik
Kelautan	Penguat dan subframe struktural	Perpaduan ketahanan korosi dan kekuatan
Dirgantara	Fitting, anggota struktural kecil	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang menguntungkan dan HAZ terkendali dengan T651
Defence	Pijakan senjata dan housing keras	Kekuatan statik tinggi dengan kemudahan pemesinan baik
Elektronik	Kotak pelindung dan penyebar panas	Konduktivitas termal dan kemudahan pemesinan baik

6951 dipilih pada aplikasi yang memerlukan paduan seri 6xxx dengan kekuatan lebih tinggi tanpa beralih ke seri yang lebih berat atau lebih sensitif terhadap korosi. Kemudahan mesin dan fleksibilitas bentuk memungkinkan perancang menentukan komponen kompleks yang mendapatkan manfaat kekuatan puncak lebih tinggi sambil mempertahankan kinerja korosi yang dapat diterima.

Wawasan Pemilihan

Gunakan 6951 saat Anda membutuhkan kekuatan puncak lebih tinggi dibandingkan paduan seri 6xxx standar, sambil mempertahankan ketahanan korosi yang wajar dan kemudahan pemesinan yang baik. Ini merupakan pilihan praktis untuk komponen dengan kekuatan sedang hingga tinggi dimana umur lelah adalah faktor desain dan temper T6/T651 dapat diterima.

Dibanding aluminium murni komersial (misalnya 1100), 6951 menukar konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan yang unggul dengan peningkatan kekuatan dan ketahanan lelah yang signifikan. Dibanding paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 6951 memberikan kekuatan luluh dan tarik jauh lebih tinggi namun dengan ketahanan korosi laut bawaan sedikit lebih rendah dan kemampuan pembentukan dingin yang kurang. Dibanding paduan heat-treatable umum seperti 6061 atau 6063, 6951 mungkin lebih disukai saat diperlukan keseimbangan sedikit berbeda antara kekuatan, respons penuaan, dan performa kelelahan, meskipun tidak selalu menawarkan kekuatan puncak lebih tinggi daripada paduan seri 7xxx yang berperforma tinggi atau paduan khusus seri 2xxx.

Ringkasan Akhir

6951 tetap relevan untuk rekayasa modern dimana keseimbangan yang dirancang antara kekuatan pengerasan presipitasi, performa kelelahan, dan ketahanan korosi yang wajar diperlukan. Fleksibilitas prosesnya pada bentuk lembar, plat, dan ekstrusi yang dikombinasikan dengan kemudahan mesin yang terpercaya menjadikannya kandidat kuat untuk aplikasi dirgantara, pertahanan, dan otomotif berperforma tinggi di mana rasio kekuatan-terhadap-berat yang dioptimalkan adalah esensial.