Aluminium 7012: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

7012 termasuk dalam seri aluminium 7xxx, keluarga paduan yang didefinisikan oleh seng sebagai elemen paduan utama dengan magnesium dan tembaga sebagai unsur sekunder. Paduan ini umumnya diformulasikan untuk kekuatan tinggi melalui pengerasan endapan dan diklasifikasikan sebagai aluminium yang dapat diperlakukan panas, bukan hanya tipe pengerasan kerja semata.

Elemen paduan utama dalam 7012 adalah seng (Zn), magnesium (Mg), dan tembaga (Cu), sering disertai dengan penambahan terkontrol kromium (Cr), titanium (Ti), serta tingkat jejak besi (Fe) dan silikon (Si) untuk pengendalian proses. Mekanisme pengerasan utamanya adalah pengerasan usia (presipitasi MgZn2 dan fase terkait) setelah perlakuan larutan dan siklus penuaan terkontrol; kontrol butir dan dispersi dari elemen jejak membantu toleransi kerusakan dan kontrol rekristalisasi.

Ciri utama 7012 meliputi kekuatan spesifik tinggi, performa lelah sedang hingga baik, dan ketangguhan yang dapat dicapai apabila diproses dengan benar; ketahanan korosi sedang dan sensitif terhadap temper dan metalurgi lokal, sementara kemampuan las terbatas karena pelunakan zona pengaruh panas (HAZ) dan kerentanan terhadap retak panas pada beberapa kondisi. Industri khas yang menggunakan paduan seri 7xxx seperti 7012 adalah fitting struktural dirgantara, komponen militer dan pertahanan, alat olahraga berperforma tinggi, serta komponen otomotif atau kelautan khusus di mana rasio kekuatan terhadap berat sangat penting.

Engineer memilih 7012 dibandingkan paduan lain ketika diperlukan keseimbangan antara kekuatan statis tinggi, ketahanan kelelahan baik, dan ketangguhan yang disesuaikan serta ketika kebutuhan desain melebihi keterbatasan dalam kemampuan bentuk dan penyederhanaan pengelasan yang dimiliki paduan kekuatan lebih rendah. Paduan ini dipilih dibandingkan varian 7075 yang lebih kuat namun lebih rentan terhadap korosi tegangan (SCC) bila performa korosi dan retensi duktilitas pada temper tertentu yang lebih baik yang diinginkan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Sangat baik	Sangat baik	Sepenuhnya diamalkan, terbaik untuk pembentukan dan penyambungan sebelum perlakuan panas akhir
H14	Sedang	Sedang (10–18%)	Baik (gambar terbatas)	Baik	Strain-hardened, digunakan untuk komponen penguatan kerja
T5	Sedang-Tinggi	Sedang (8–14%)	Cukup	Terbatas	Didinginkan dari suhu tinggi dan dipenuaan buatan; pemrosesan lebih cepat
T6	Tinggi	Moderat (6–12%)	Terbatas	Terbatas (pelunakan HAZ las)	Diproses perlakuan larutan panas dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak
T651	Tinggi	Moderat (6–12%)	Terbatas	Terbatas	Kondisi T6 dengan pelepasan tegangan melalui peregangan setelah quenching; digunakan pada bagian struktural kritis

Temper memiliki pengaruh besar pada kompromi antara kekuatan dan duktilitas untuk 7012, dengan produk diamalkan (O) menawarkan kemampuan bentuk maksimum dan T6/T651 memberikan kekuatan mekanik puncak dengan mengorbankan regangan. Rangkaian proses praktis sering meliputi pembentukan kondisi O kemudian perlakuan larutan dan penuaan, atau menerapkan pre-aging terkontrol (T5) saat stabilitas dimensi dibutuhkan tanpa perlakuan larutan penuh.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.40	Batas pengendalian impuritas umum untuk menghindari intermetallic rapuh
Fe	0.10–0.50	Tingkat impuritas; mendorong partikel intermetallic kasar jika tidak terkontrol
Mn	0.05–0.30	Penambahan kecil untuk meningkatkan struktur butir dan ketangguhan
Mg	1.0–2.5	Komponen penguatan utama bersama Zn melalui presipitasi Mg-Zn
Cu	0.2–2.0	Meningkatkan kekuatan puncak dan kekerasan tapi dapat mengurangi ketahanan SCC
Zn	3.5–6.5	Kontributor kekuatan utama melalui presipitasi MgZn2 selama penuaan
Cr	0.05–0.25	Kontrol mikrostruktur untuk menghambat rekristalisasi dan meningkatkan ketangguhan
Ti	0.02–0.15	Pengerut butir yang digunakan pada produk cetak dan tempa
Lainnya	Balance Al, jejak impuritas	Aluminium sebagai keseimbangan dengan kontrol ketat unsur yang membentuk fase leleh rendah

Proporsi relatif Zn, Mg, dan Cu menentukan kinetika presipitasi dan kekuatan puncak yang dapat dicapai terhadap ketangguhan dan ketahanan korosi. Elemen jejak dan impuritas mempengaruhi ukuran butir, perilaku rekristalisasi, pembentukan dispersi, serta kerentanan terhadap korosi lokal atau retak panas selama pemrosesan.

Sifat Mekanik

Dalam layanan tarik, 7012 menunjukkan kekuatan tarik maksimum tinggi pada temper yang dipenuaan dengan benar, dengan kekuatan luluh yang biasanya mengikuti dekat karena matriks pengerasan presipitasi. Regangan hingga kegagalan menurun seiring kekuatan meningkat; temper tipe T6 menunjukkan duktilitas sedang yang cukup untuk banyak komponen struktural tetapi membutuhkan desain hati-hati untuk aplikasi regangan tinggi.

Kekerasan berkorelasi dengan tingkat penuaan; kondisi penuaan puncak memberikan kekerasan dan kekuatan statis maksimum, sedangkan overaging menukar kekuatan untuk ketangguhan patah dan ketahanan korosi yang lebih baik. Performa kelelahan umumnya baik untuk paduan gaya 7xxx bila mikrostruktur optimal dan kondisi permukaan terkendali, tapi umur kelelahan sensitif terhadap diskontinuitas metalurgi lokal dan goresan permukaan.

Ketebalan sangat memengaruhi sifat mekanik yang dapat dicapai karena laju pendinginan dan tegangan sisa bervariasi dengan ketebalan penampang; penampang tebal lebih sulit untuk diperlakukan larutan dan didinginkan secara sempurna, yang mengurangi kekuatan yang dapat dicapai dan dapat meningkatkan kerentanan distorsi akibat quenching.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~120–200 MPa	~450–560 MPa	Kekuatan puncak tipe T6 khas untuk paduan 7xxx berkandungan seng tinggi
Kekuatan Luluh	~40–110 MPa	~380–500 MPa	Yield mendekati tarik pada temper kekuatan tinggi; desain disesuaikan
Regangan	20–30%	6–12%	Duktilitas berkurang pada kondisi penuaan puncak; bergantung ketebalan
Kekerasan (HB)	30–60 HB	120–170 HB	Kekerasan mencerminkan kondisi presipitasi; overaging menurunkan kekerasan tetapi meningkatkan ketangguhan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Massa Jenis	~2.78 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dari aluminium murni karena elemen paduan
Rentang Leleh	~475–635 °C	Tipikal untuk seri 7xxx; solidus/liquidus tergantung komposisi lokal
Konduktivitas Termal	~120–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni; konduktivitas menurun dengan peningkatan paduan
Konduktivitas Listrik	~30–45% IACS	Menurun karena hamburan paduan; bervariasi dengan temper dan komposisi
Kalor Jenis	~0.88–0.95 J/g·K	Sebanding dengan paduan aluminium lain; berguna untuk perhitungan massa termal
Koefisien Perluasan Termal	~23.5 ×10⁻⁶ /K	Koefisien mirip dengan paduan aluminium tempa lain dalam rentang suhu ambient

Perilaku fisik 7012 menjadikannya menarik untuk aplikasi yang membutuhkan rasio kekuatan terhadap berat tinggi sekaligus mempertahankan konduktivitas termal yang berguna untuk beberapa komponen manajemen panas. Kombinasi konduktivitas termal sedang dan densitas relatif rendah menguntungkan untuk aplikasi termal dan struktural yang sensitif terhadap berat.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Keseragaman baik pada ketebalan tipis	O, T5, T6	Umum untuk panel dan komponen bentukan; quench lembar tipis efektif
Plat	6–200 mm	Kekuatan puncak lebih rendah pada penampang tebal	T6 (terbatas), T651	Penampang tebal mungkin dibatasi temper oleh laju pendinginan dan distorsi
Ekstrusi	Profil sampai beberapa meter	Kekuatan sepanjang ekstrusi baik; bergantung penampang	T6, T5	Bentuk penampang kompleks dapat dicapai; pengelolaan quench penting
Tabung	Diameter luar 6–200 mm	Kekuatan tergantung ketebalan dinding dan pemrosesan	T6, T651	Digunakan untuk tabung struktural kekuatan tinggi; opsi pengelasan/ERW tersedia
Batang	Diameter 5–200 mm	Sifat homogen jika diproses dengan benar	O, T6	Digunakan untuk fitting dan pengencang mesin; pengerasan usia diterapkan pasca pembentukan

Lembaran dan ekstrusi tipis paling umum digunakan untuk mencapai kekuatan puncak tinggi setelah quenching cepat; plat dan ekstrusi tebal memerlukan desain proses yang cermat untuk meminimalkan kehilangan kekuatan akibat quench. Pemilihan bentuk produk didorong oleh sifat mekanik yang dibutuhkan, toleransi dimensi, dan pasca-pemrosesan (mesin CNC, pengelasan, perlakuan panas).

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7012	USA	Diakui sebagai paduan tempa seri 7xxx pada beberapa daftar pemasok
EN AW	Tidak ada padanan langsung	Eropa	Tidak ada padanan EN AW yang tepat; perilaku mirip dengan paduan Al-Zn-Mg kekuatan tinggi
JIS	Tidak ada padanan langsung	Jepang	Spesifikasi lokal bervariasi; desain berdasarkan komposisi bukan pertukaran grade langsung
GB/T	Tidak ada padanan langsung	Tiongkok	Standar China mungkin menawarkan padanan fungsional dalam keluarga 7xxx komersial

Padanan satu-satu langsung jarang ditemukan untuk 7012; engineer biasanya merujuk silang berdasarkan komposisi kimia dan matriks sifat mekanik daripada label grade yang tepat. Saat menentukan untuk pengadaan internasional, validasi rentang komposisi dan jaminan sifat mekanik lebih dianjurkan daripada hanya mengandalkan nama grade.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosferik 7012 termasuk sedang dan sangat bergantung pada temper, kondisi permukaan, dan kimia paduan. Dalam kondisi peak-aged, kombinasi Zn dan Cu dapat meningkatkan kerentanan terhadap korosi lokal dibandingkan paduan seri 5xxx atau 6xxx dengan paduan rendah, terutama jika integritas film permukaan terganggu.

Di lingkungan laut, 7012 memerlukan langkah perlindungan seperti cladding, anodizing, atau pelapis khusus untuk mendekati kinerja jangka panjang paduan yang lebih tahan korosi; tanpa perlindungan dapat terjadi pitting dan serangan intergranular di lingkungan klorida agresif. Risiko retak akibat korosi tegangan (SCC) ada untuk temper kekuatan tinggi dan dipengaruhi oleh kandungan Cu, perlakuan panas, tegangan sisa, dan lingkungan kerja; mitigasi meliputi overaging, proteksi katodik, dan desain yang cermat untuk mengurangi tegangan sisa tarik.

Interaksi galvanik dengan logam lebih mulia (baja tahan karat, tembaga) dapat mempercepat korosi lokal; 7012 harus diisolasi secara listrik saat dipasangkan dengan material tersebut di lingkungan laut atau basah. Dibandingkan paduan seri 5xxx (mengandung Mg tinggi), 7012 biasanya menawarkan kekuatan statis lebih tinggi tetapi ketahanan korosi umum lebih rendah dan membutuhkan strategi perlindungan korosi yang lebih agresif di operasi klorida.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 7012 menantang pada temper kekuatan tinggi karena zona terpengaruh panas (HAZ) akan melunak akibat pelarutan dan pembesaran presipitat penguat. Pengelasan gas tungsten arc (TIG) atau gas metal arc (MIG) memungkinkan dengan paduan pengisi yang sesuai (misalnya paduan 5xxx berdaya rendah atau filler 7xxx khusus), namun desain sambungan harus memperhitungkan kekuatan HAZ yang menurun dan potensi retak panas; perlakuan pra- dan pasca-las dapat mengurangi beberapa masalah.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 7012 umumnya baik dalam kondisi overaged atau annealed, namun menjadi lebih sulit pada temper peak-aged karena peningkatan kekerasan dan kekuatan. Penggunaan tooling karbida, jig yang kaku, dan kecepatan pakan konservatif dianjurkan untuk mengendalikan aus alat; pembentukan serpihan cenderung pendek tersegmen jika kecepatan pakan dan geometri alat dioptimalkan.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk terbaik dalam temper annealed (O) dan menurun cepat seiring peningkatan temper. Radius lengkung minimum dan batas penarikan harus merujuk data pemasok; saat pembentukan diperlukan pada komponen yang akan perlakuan kekuatan, lakukan pembentukan dalam kondisi O dilanjutkan perlakuan larutan dan pengerasan usia, atau gunakan temper pre-aged (T5) untuk pembentukan sedang dengan kehilangan sifat mekanik yang lebih sedikit.

Perilaku Perlakuan Panas

7012 dapat menjalani perlakuan panas yang mengikuti langkah pengerasan presipitasi klasik: perlakuan larutan, quench, dan penuaan buatan. Suhu perlakuan larutan biasanya dalam kisaran sekitar 470–500 °C tergantung ukuran penampang dan komposisi, dengan waktu penahanan cukup untuk melarutkan fase larut dan menghomogenisasi mikrostruktur.

Quenching harus cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh; quench air atau polimer umum untuk penampang tipis, sementara penampang tebal memerlukan kontrol ketat untuk menghindari distorsi akibat quench dan variasi sifat. Penuaan buatan dilakukan pada suhu sedang (biasanya 120–170 °C) untuk presipitasi fase penguat tipe MgZn2; kondisi peak-aged (T6) memberikan kekuatan maksimum, sedangkan overaging (T7) meningkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi.

Transisi temper T melibatkan keseimbangan penerapan pengerasan deformasi (temper H) dan penuaan termal; T651 secara khusus menandakan temper T6 dengan peluluhan tegangan melalui peregangan setelah quench dan sebelum penuaan untuk mengurangi distorsi sisa. Rentang perlakuan panas lebih sempit dibandingkan banyak paduan 6xxx, membutuhkan kontrol proses yang lebih ketat untuk hasil yang konsisten.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan mekanik 7012 menurun dengan peningkatan suhu, dengan penurunan signifikan mulai sekitar 100 °C dan lebih tajam mendekati 150–200 °C. Ketahanan creep pada suhu tinggi terbatas dibandingkan paduan khusus suhu tinggi, sehingga operasi berkelanjutan biasanya dibatasi pada suhu sedang di mana kekuatan masih terjaga memadai.

Oksidasi umumnya bukan faktor pembatas pada suhu kerja biasa, tetapi perubahan mikrostruktur selama paparan termal lama (overaging dan pembesaran presipitat) mengurangi kekuatan statis dan lelah. HAZ hasil pengelasan sangat rentan mengalami penurunan sifat saat terpapar suhu tinggi, sehingga perlu kehati-hatian untuk aplikasi dengan siklus termal atau panas berkelanjutan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7012
Aeroangkasa	Fitting, braket	Kekuatan tinggi terhadap berat dan performa lelah yang baik
Maritim	Braket struktural	Perimbangan kekuatan dan praktik perbaikan korosi
Otomotif	Komponen struktural ringan	Kekuatan statis yang lebih tinggi untuk bagian peka berat
Pertahanan	Mount senjata, bagian struktural kecil	Kekuatan tinggi dengan ketangguhan yang disesuaikan
Elektronik	Rangka struktural, penyebar panas	Kekakuan struktural dan konduktivitas termal yang dapat diterima

7012 digunakan ketika desainer memerlukan kombinasi kekuatan statis tinggi dan sifat lelah baik dengan mempertimbangkan kompromi dalam kemampuan bentuk dan pengelasan. Penggunaannya sering difokuskan pada komponen yang didorong oleh pengurangan bobot dan di mana perlakuan panas pasca pembentukan dapat diterapkan secara ekonomis.

Wawasan Pemilihan

7012 sebaiknya dipilih bila dibutuhkan aluminium kekuatan tinggi yang dapat diperlakukan panas dengan daya tahan lelah yang wajar dan ketika desainer dapat mengakomodasi proses pengolahan dan perlindungan korosi yang terkontrol. Ini merupakan pilihan untuk komponen yang mendapat keuntungan dari pengerasan usia dan di mana stabilitas dimensi dapat dicapai melalui perlakuan gaya T651.

Dibandingkan aluminium murni komersial (misal 1100), 7012 menukar konduktivitas listrik dan termal yang jauh lebih rendah dan kemampuan bentuk yang berkurang dengan kekuatan statis dan kemampuan lelah jauh lebih tinggi. Melawan paduan pengerasan kerja umum (misal 3003, 5052), 7012 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi tetapi sering memerlukan pelapis atau cladding agar ketahanan korosi setara. Berbanding paduan perlakuan panas populer seperti 6061 atau 6063, 7012 memberikan kekuatan puncak lebih tinggi pada banyak temper tetapi mungkin dipilih lebih jarang bila ketahanan korosi maksimum, kemampuan las, atau kemudahan ekstrusi menjadi prioritas utama.

Para engineer perlu mempertimbangkan kebutuhan kekuatan, umur lelah, strategi mitigasi korosi, kemampuan produksi perlakuan panas, dan biaya per unit/ketersediaan saat memilih 7012 dibandingkan keluarga paduan lain yang berdekatan.

Ringkasan Penutup

7012 tetap relevan sebagai paduan aluminium kekuatan tinggi khusus yang menghadirkan rasio kekuatan-terhadap-berat menarik dan performa lelah solid saat diproses dengan praktik perlakuan panas dan fabrikasi yang terkontrol. Penggunaannya dibenarkan pada aplikasi di mana performa struktural lebih diutamakan daripada kompromi kemampuan bentuk, las, dan paparan korosi, serta di mana kontrol metalurgi cermat dapat diterapkan untuk mengoptimalkan hasil mekanik dan ketahanan.