Aluminium 7039: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Alloy 7039 termasuk dalam seri 7xxx dari paduan aluminium, sebuah keluarga yang ditandai dengan seng sebagai elemen paduan utama dan sering dipadu dengan magnesium serta tembaga dalam jumlah jejak. Ini adalah paduan yang dapat diolah dengan perlakuan panas dan pengerasan presipitasi yang dirancang untuk memberikan kekuatan spesifik tinggi dan ketangguhan yang layak sambil mempertahankan keuntungan keringanan alami aluminium.

Elemen paduan utama biasanya meliputi Zn, Mg dan penambahan Cu yang moderat, dengan sedikit Cr, Mn atau Ti digunakan untuk pengendalian butir dan membatasi rekristalisasi. Penguatan dicapai terutama melalui perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan terkontrol untuk membentuk presipitat Zn-Mg halus (dan Zn-Mg-Cu bila ada) yang menghambat pergerakan dislokasi.

Ciri utama 7039 adalah rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, ketahanan lelah yang baik untuk paduan berdaya tahan tinggi, dan ketahanan korosi yang dapat diterima jika diperlakukan panas dan dilindungi permukaannya dengan baik. Kemampuan bentuk dan kemampuan lasnya sedang: paduan ini dapat dibentuk dalam temper yang lebih lunak dan dilas dengan tindakan pencegahan, tetapi penuaan berlebih dan pelunakan wilayah panas hasil las (HAZ) merupakan kompromi dibandingkan dengan paduan keluarga 5xxx atau 3xxx yang lebih lunak.

Industri utama termasuk pengecoran dan fitting penerbangan, komponen struktural kinerja tinggi di otomotif dan motorsport, serta perlengkapan khusus laut dan pertahanan di mana diperlukan keseimbangan antara kekuatan, toleransi kerusakan, dan kemudahan mesin. Insinyur memilih 7039 ketika dibutuhkan kekuatan lebih tinggi daripada paduan 6xxx tanpa harus beralih ke keluarga 7075 yang sangat mahal dan berdaya tahan ultra tinggi, atau saat dibutuhkan keseimbangan tertentu antara ketahanan lelah dan ketangguhan lokal.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi anil penuh untuk pembentukan dan redaman tegangan
H14	Sedang-Rendah	Rendah-Sedang	Cukup	Baik	Dikeraskan oleh deformasi dan sebagian distabilkan untuk kekuatan menengah
T4	Sedang	Sedang	Baik	Baik	Perlakuan panas larutan dan penuaan alami sampai kekuatan parsial
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Cukup	Didinginkan dari suhu tinggi dan diperlakukan penuaan buatan
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Cukup-Buruk	Perlakuan panas larutan dan penuaan buatan sampai puncak kekuatan
T62	Tinggi (penuaan berlebih)	Membaik	Membaik	Lebih baik dari T6	Penuaan buatan ke kondisi sedikit berlebih untuk meningkatkan ketahanan SCC
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Cukup-Buruk	T6 dengan redaman tegangan melalui peregangan; umum untuk plat dan ekstrusi

Pemilihan temper sangat mengendalikan keseimbangan antara kekuatan dan kemampuan bentuk pada 7039. Temper yang lebih lunak seperti O atau T4 digunakan untuk pembentukan kompleks dan operasi penuaan berikutnya, sementara T6/T651 memberikan kekuatan statis maksimum dengan mengorbankan elongasi dan kemampuan bentuk.

Temper juga mempengaruhi kerentanan terhadap keretakan korosi akibat tegangan (SCC) dan pelunakan wilayah panas hasil las (HAZ) selama pengelasan; perancang sering memilih temper dengan penuaan berlebih ringan (T62) atau penuaan pasca las terkontrol untuk menukar kekuatan puncak absolut dengan daya tahan yang lebih baik di lingkungan yang agresif.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.50	Kontrol impuritas khas; Si berlebih mengurangi ketangguhan
Fe	≤ 0.50	Impuritas; membentuk intermetalik yang dapat mempengaruhi inisiasi lelah
Mn	0.05–0.40	Pengendalian struktur butir dan peningkatan ketangguhan pada tingkat rendah
Mg	1.0–2.0	Pembentuk presipitat utama bersama Zn untuk penguatan
Cu	0.1–1.2	Meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan; dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	3.5–5.5	Elemen penguat utama dalam seri 7xxx
Cr	0.02–0.25	Mengontrol rekristalisasi dan meningkatkan ketahanan korosi akibat tegangan
Ti	0.05–0.20	Penghalus butir selama pengecoran/ekstrusi
Lainnya (termasuk keseimbangan Al)	Keseimbangan	Elemen jejak dikontrol untuk memenuhi target mekanik dan korosi

Rasio Zn–Mg dan penambahan Cu minoritas menentukan kimia presipitat dan dengan demikian kekerasan puncak serta respons penuaan. Kromium dan mangan digunakan untuk menahan batas butir dan membatasi pertumbuhan butir berlebih selama perlakuan larutan dan proses termomekanik.

Elemen impuritas seperti Fe dan Si membentuk partikel intermetalik yang relatif keras; tingkatnya dikontrol untuk menyeimbangkan kemampuan proses mesin dan performa lelah. Secara keseluruhan, rentang komposisi di atas adalah representatif dan dapat bervariasi tergantung pemasok dan spesifikasi.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 7039 menunjukkan peningkatan kekuatan yang mencolok setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan, dengan kompromi ketangguhan dibandingkan kondisi anil. Temper penuaan puncak (T6/T651) biasanya menunjukkan kekuatan luluh dan tarik yang tinggi dengan elongasi sedang; temper lebih lunak menyediakan keuletan yang diperlukan untuk operasi pembentukan.

Kekuatan luluh sangat bervariasi tergantung temper dan ketebalan akibat perbedaan efektivitas quench dan kerja dingin. Performa lelah 7039 umumnya baik untuk paduan aluminium berdaya tahan tinggi, terutama saat diproses shot-peening atau redaman tegangan; namun, inisiasi retak lelah sensitif terhadap finishing permukaan dan distribusi partikel intermetalik.

Kekerasan berkorelasi dengan temper dan penuaan: paduan anil relatif lunak dan mudah dimesin/dibentuk, sementara T6/T651 mencapai nilai Brinell atau Rockwell jauh lebih tinggi. Efek ketebalan juga signifikan: bagian tebal sulit diquench seragam sehingga mengurangi kekuatan puncak yang dapat dicapai dibandingkan lembar tipis.

Properti	O/Anil	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~230 MPa (typical)	480–540 MPa	Kekuatan tarik bervariasi dengan ketebalan dan jadwal penuaan
Kekuatan Luluh	~130 MPa (typical)	430–500 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan pengerasan presipitasi
Elongasi	18–25%	6–12%	Elongasi menurun saat kekuatan naik; bergantung pada proses
Kekerasan	60–75 HB	140–170 HB	Kekerasan Brinell meningkat signifikan pada temper puncak

Nilai yang ditampilkan adalah rentang representatif dan akan bergantung pada bentuk produk, ketebalan, dan proses pemasok spesifik.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	~2.79 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dari aluminium murni karena kandungan Zn
Rentang Leleh	~480–640 °C	Rentang solidus–liquidus tergantung paduan; gunakan suhu mesin konservatif
Konduktivitas Termal	~140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun masih baik untuk pelepasan panas
Konduktivitas Listrik	~30–40 %IACS	Turun dari aluminium murni karena paduan; bervariasi menurut temper
Kalor Spesifik	~875 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium dekat suhu ruangan
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Serupa dengan paduan Al‑Zn‑Mg lain; perlu diperhatikan pada rakitan sambungan

7039 tetap mempertahankan konduktivitas termal aluminium yang tinggi dibandingkan baja, yang menguntungkan untuk komponen pembuangan panas. Keuntungan densitasnya memberikan peningkatan kekakuan spesifik dan kekuatan spesifik untuk desain yang kritis terhadap berat.

Konduktivitas listriknya menurun dibandingkan aluminium murni dan beberapa paduan 6xxx; paduan ini tidak dipilih jika konduktivitas listrik maksimum adalah prioritas utama. Ekspansi termal berada dalam rentang aluminium biasa dan harus dipertimbangkan saat dipasangkan dengan material berbeda.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis	0.5–6.0 mm	Ketangguhan melintasi ketebalan baik untuk ketebalan tipis	T4, T5, T6	Digunakan untuk panel dan lapisan yang dibentuk; sensitifitas quench dapat dikendalikan
Plat Tebal	6–150+ mm	Kekuatan yang dapat dicapai berkurang pada penampang tebal	T651, T62	Plat tebal mungkin memerlukan quench/perlakuan penuaan khusus untuk memaksimalkan sifat
Ekstrusi	Profil kompleks hingga beberapa meter	Kekuatan arah baik	T6, T651	Desain cetakan ekstrusi dan kecepatan quench mempengaruhi sifat akhir
Pipa	Diameter luar hingga beberapa ratus mm	Kekuatan bervariasi dengan ketebalan dinding	T6, T651	Umum digunakan untuk pipa struktural dan rangka berdaya tahan tinggi
Batang/As	Diameter hingga 200 mm	Stok kekuatan tinggi yang dapat dimesin	T6, T61	Digunakan untuk komponen dan fitting yang dimesin

Rute manufaktur dan bentuk produk sangat memengaruhi performa mekanik. Ekstrusi dan plat tipis dapat di-quench dengan cepat dan mencapai sifat puncak setelah proses penuaan, sementara plat tebal dan penampang besar sering mengalami gradien quench yang memerlukan siklus perlakuan panas modifikasi atau overaging untuk memperbaiki keseragaman.

Perancang harus mengoordinasikan kemampuan pemasok material (misalnya, tangki quench, overstretching, homogenisasi) dengan kebutuhan aplikasi, karena pilihan proses menentukan keseimbangan sifat akhir yang dihasilkan pada komponen.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7039	USA	Penunjukan dalam sistem asosiasi aluminium; referensi standar utama
EN AW	7039	Europe	Sering disebut EN AW-7039; periksa spesifikasi kimia dan mekanik EN secara spesifik
JIS	—	Japan	Tidak ada ekuivalen satu-satu langsung; sifat terdekat mungkin cocok dengan seri 7xxx berkekuatan tinggi
GB/T	—	China	Standar China mungkin mencantumkan formulasi 7xxx serupa; verifikasi komposisi dan spesifikasi temper

Tidak selalu ada referensi silang satu-satu tepat untuk 7039 di antara standar karena spesifikasi regional mengatur batas impuritas, penambahan jejak, dan temper yang diperbolehkan. Saat mengganti paduan, engineer harus membandingkan nilai tarik/luluh yang dijamin, ketangguhan, sensitivitas quench, dan ketentuan korosi, tidak hanya mengandalkan nomor grade.

Pemasok dapat menawarkan varian hak milik yang dijual dengan label 7039 serupa; pengadaan harus selalu meminta sertifikat kimia dan mekanik lengkap dan, untuk aplikasi kritis, prangkat uji atau verifikasi mekanik batch penuh.

Ketahanan Korosi

7039 menawarkan ketahanan korosi atmosfer sedang yang sebanding dengan paduan 7xxx berbasis Zn-Mg lain saat diproses overaged atau diberi pelapis. Dalam atmosfer netral performanya dapat diterima, tetapi kerentanan terhadap korosi lokal seperti pitting dan exfoliation meningkat dengan kadar Zn dan Cu yang lebih tinggi serta temper peak-aged.

Dalam lingkungan laut atau yang kaya klorida, 7039 memerlukan perlindungan seperti anodizing, pelapisan konversi kromat, atau sistem cat organik untuk mencapai umur layanan yang panjang. Temper overaged (T62 atau varian T7xx) dan perancangan detail yang tepat (drainase, sambungan tersegel) secara signifikan mengurangi risiko serangan antarbutir.

Retak korosi tegangan (SCC) adalah perhatian untuk paduan 7xxx berdaya tahan tinggi: kondisi T6 memaksimalkan kekuatan namun juga meningkatkan kerentanan SCC di bawah tegangan tarik dalam lingkungan korosif. Pemilihan temper sedikit overaged dan pengendalian tegangan residual melalui peregangan atau perlakuan panas pasca-las mengurangi risiko SCC dan memperbaiki daya tahan jangka panjang dibandingkan kondisi peak-aged.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan 7039 membutuhkan kontrol cermat: pengelasan fusi (TIG/MIG) dapat dilakukan namun zona terpengaruh panas (HAZ) dapat mengalami pelunakan dan penurunan ketangguhan. Praktik yang direkomendasikan meliputi penggunaan filler yang sesuai dengan paduan filler 7xxx sedikit overaged atau, jika korosi dan kekuatan memungkinkan, filler 5356/5183 untuk meningkatkan keuletan dan ketahanan korosi pada sambungan.

Perlakuan panas sebelum dan sesudah las atau relaksasi tegangan mekanis (peregangan) sering digunakan untuk mengembalikan keseimbangan sifat setelah pengelasan. Risiko retak panas sedang hingga tinggi pada temper puncak, sehingga desain sambungan dan parameter las harus mengurangi tegangan sisa dan menghindari kondisi pembekuan cepat yang memicu retak.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 7039 relatif baik dibandingkan baja alat atau paduan 2xxx dengan kekuatan sangat tinggi, namun lebih menantang dibanding paduan 6xxx karena kekuatan serta presipitasi yang lebih keras. Perkakas karbida dengan sudut positif, setup kaku dan jadwal kecepatan/pakan konservatif memberikan hasil terbaik; kontrol serpihan dibantu pendingin dan geometri alat yang tepat.

Permukaan hasil mesin dan pembentukan burr dipengaruhi temper: kondisi lunak T4/O lebih mudah dimesin tapi memerlukan perlakuan panas berikutnya bila dibutuhkan kekuatan puncak. Untuk produksi, pertimbangkan pengerasan awal (jika berlaku) atau forging mendekati bentuk akhir untuk meminimalkan pemotongan bahan.

Kemampuan Bentuk

Ketangguhan bentuk dingin terbatas pada kondisi peak-aged; untuk operasi pembentukan gunakan temper O atau T4 untuk mencapai radius lentur lebih kecil dan profil kompleks. Radius lentur internal minimum pada plat lunak tipikal bisa serendah 1–2× ketebalan untuk lentur sederhana, namun perancang harus memvalidasi dengan uji coba pembentukan akibat perilaku pengerasan plastis yang berbeda-beda.

Pengerasan kerja terjadi jika pembentukan dilakukan pada temper lunak dan dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kekuatan lokal setelah penuaan alami atau buatan. Untuk pembentukan berat, pembentukan hangat atau siklus perlakuan larutan-penuaan selanjutnya mungkin diperlukan agar memenuhi target geometri dan sifat mekanik akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 7039 mengikuti jalur klasik larutan, quench dan penuaan untuk penguatan presipitasi. Perlakuan larutan biasanya dilakukan pada suhu tinggi yang cukup untuk melarutkan presipitat Zn-Mg, diikuti oleh quench cepat untuk mempertahankan larutan padat supersaturasi. Kecepatan quench penting: quench yang kurang cepat menghasilkan presipitat kasar yang menurunkan kekuatan akhir.

Penuaan buatan (T6) mengembangkan kekuatan puncak melalui siklus suhu/waktu terkontrol untuk mempromosikan presipitat halus dan tersebar. Perlakuan overaging (T62 atau varian T7) sengaja mengeraskan presipitat untuk meningkatkan ketahanan korosi tegangan dan stabilitas HAZ dengan mengorbankan sebagian kekuatan puncak. Untuk komponen sensitif terhadap tegangan residual, temper T651 atau peregangan pasca-quench diterapkan untuk menghilangkan tegangan residual.

Penampang tipis lebih mudah mencapai sifat target karena quench cepat; penampang tebal sering memerlukan media quench khusus, quench terputus, atau jadwal penuaan modifikasi untuk menyeimbangkan kekuatan dan ketangguhan. Pada sambungan las, perlakuan panas pasca-las terbatas oleh risiko deformasi, sehingga perancang sering merancang untuk mendapatkan sifat yang dapat diterima dengan siklus panas minimal.

Performa Suhu Tinggi

7039 dirancang untuk suhu ruang hingga suhu sedang; di atas sekitar 100–150 °C, kekuatan penguatan presipitasi mulai menurun karena presipitat mengeropos dan redistribusi zat terlarut terjadi. Paparan jangka panjang pada suhu tinggi mempercepat overaging dan menurunkan kekuatan luluh serta performa kelelahan dibandingkan sifat pada suhu ruang.

Oksidasi pada temperatur layanan tipikal minimal dibanding baja, tetapi paparan suhu tinggi lama dapat mempengaruhi kondisi permukaan dan mempercepat dezincifikasi presipitat kaya Zn di batas butir. Perilaku HAZ pada daerah las sangat sensitif terhadap suhu tinggi; overaging lokal dapat menurunkan kekuatan dan meningkatkan kerentanan korosi lokal.

Untuk aplikasi struktural suhu tinggi, perancang harus memvalidasi umur pakai di bawah siklus panas dan mempertimbangkan paduan alternatif atau perlindungan desain; 7039 ideal digunakan di bawah batas suhu di mana stabilitas presipitat masih terjaga meskipun terpapar suhu tinggi dalam jangka waktu lama.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7039
Otomotif	Penyangga struktural dan tautan suspensi	Kekuatan spesifik tinggi dan kemampuan mesin baik untuk komponen keselamatan penting
Kelautan	Fitting dan bracket struktural	Perimbangan kekuatan dan ketahanan korosi saat dilapisi/anodizing
Aeronautika	Fitting, forging, fitting hasil mesin	Kekuatan terhadap bobot tinggi dan performa kelelahan untuk struktur primer dan sekunder
Pertahanan	Bracket pelindung dan komponen peluncur	Kekuatan statis tinggi dan toleransi kerusakan dengan kontrol proses
Elektronik	Rangka struktural dan penyebar panas	Kondiktivitas termal baik dikombinasikan dengan kekuatan tinggi untuk desain kompak

7039 dipilih ketika aluminium berdaya tahan tinggi dibutuhkan namun biaya lebih tinggi atau kerentanan SCC 7075 menjadi kelemahan. Material ini menempati ceruk untuk komponen yang dimesin, diforging, dan diekstrusi yang memerlukan kombinasi masa pakai fatigue baik, kemampuan mesin, dan ketahanan korosi yang memadai.

Wawasan Pemilihan

Bagi seorang engineer yang memilih material, 7039 menawarkan trade‑off yang jelas: dibandingkan dengan aluminium komersial murni (1100), 7039 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta sebagian besar kemampuan pembentukan yang sangat baik, namun mendapatkan beberapa kali lipat kekuatan luluh dan kekuatan tarik. Hal ini membuat 7039 cocok digunakan ketika performa struktural lebih diutamakan daripada kebutuhan konduktivitas.

Dibandingkan dengan paduan work-hardened umum seperti 3003 atau 5052, 7039 memberikan kekuatan statis yang jauh lebih tinggi dan kemampuan mesin yang lebih baik untuk komponen berperforma tinggi, meskipun ketahanan korosinya—terutama di lingkungan klorida laut—memerlukan perlindungan permukaan yang lebih matang. Jika kemampuan pembentukan atau pengelasan pada kondisi ambient adalah prioritas utama, keluarga 3xxx/5xxx masih lebih disukai.

Dibandingkan dengan paduan heat-treatable yang lebih umum seperti 6061 atau 6063, 7039 biasanya menawarkan kekuatan puncak yang lebih tinggi dan performa kelelahan yang lebih baik, sehingga lebih tepat ketika pengurangan berat dan tegangan kerja lebih tinggi dibutuhkan. Namun, 6061/6063 dapat dipilih ketika aspek penyambungan, konsistensi warna anodizing, atau biaya/ketersediaan lebih kritis dibandingkan kekuatan maksimum.

Ringkasan Penutup

Paduan 7039 tetap menjadi pilihan rekayasa yang layak ketika diperlukan kekuatan spesifik yang lebih tinggi dan ketahanan kelelahan yang baik bersamaan dengan perilaku korosi yang dapat diterima jika dilindungi dengan benar. Sifat dapat diperlakukan panas memungkinkan para desainer menyesuaikan keseimbangan properti melalui pemilihan temper dan pengolahan terkontrol, sehingga berguna di sektor aerospace, otomotif, maritim, dan pertahanan di mana berat, kekuatan, dan kemampuan mesin harus diimbangi dengan cermat.