Aluminium 7042: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

7042 adalah paduan aluminium seri 7xxx dalam keluarga Al-Zn-Mg yang memiliki kekuatan menengah hingga tinggi melalui pengerasan presipitasi. Unsur utama paduannya adalah zinc dan magnesium dengan kandungan tembaga minor serta elemen jejak untuk mengontrol struktur butir dan ketangguhan.

Mekanisme penguatan 7042 adalah pengerasan presipitasi yang dapat perlakuan panas klasik: perlakuan panas larutan diikuti oleh quenching dan penuaan buatan menghasilkan presipitat halus tipe η (MgZn2) yang menghambat pergerakan dislokasi. Dalam praktiknya, paduan ini juga dapat disuplai dalam kondisi overaged atau temper yang termal stabil untuk menukar sebagian kekuatan puncak demi peningkatan ketangguhan patah dan ketahanan terhadap korosi tegangan.

Ciri utama 7042 meliputi kekuatan spesifik yang tinggi, performa kelelahan sedang hingga baik jika dipenuaan dengan benar, dan kemampuan mesin yang cukup baik untuk paduan Al-Zn-Mg berkeuatan tinggi. Ketahanan korosi umumnya lebih baik dibandingkan sebagian paduan 7xxx tinggi tembaga tetapi lebih rendah dibandingkan keluarga 5xxx atau 6xxx kecuali dilindungi oleh pelapisan atau coating.

Industri khas yang menggunakan 7042 adalah struktur dan fitting dirgantara, komponen otomotif performa tinggi, hardware pertahanan dan persenjataan, serta elemen struktural laut tertentu. Insinyur memilih 7042 saat kombinasi kekuatan tinggi, ketangguhan, dan ketahanan korosi cukup diperlukan dengan penekanan pada penghematan bobot.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil; duktilitas maksimal untuk pembentukan
T4	Sedang	Sedang	Baik	Buruk hingga cukup	Dirawat larutan dan penuaan alami; titik awal untuk penuaan buatan
T6	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	Dirawat larutan dan dipenuaan puncak buatan; kekuatan tertinggi secara praktis
T651	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	T6 dengan pelurusan tegangan setelah quench; umum untuk dirgantara
T7	Sedang	Sedang	Cukup	Buruk	Distabilkan/overaged untuk meningkatkan ketahanan SCC dengan pengorbanan kekuatan puncak
H1x / H2x (strain hardened)	Variabel	Lebih rendah	Variabel	Baik	Gabungan pengerasan kerja dan perlakuan panas parsial untuk aplikasi khusus

Temper sangat mempengaruhi performa mekanik, ketahanan patah, dan kemampuan bentuk. Temper penuaan puncak seperti T6 memaksimalkan kekuatan tarik dan kekerasan tetapi mengurangi regangan dan kemampuan pembentukan dingin, menciptakan gradien sifat besar pada zona las atau zona terpengaruh panas (HAZ).

Overaging atau pemilihan temper T7/T651 menukar kekuatan dengan peningkatan ketahanan terhadap keretakan korosi tegang dan sifat lebih stabil saat pemakaian; ini adalah pilihan desain umum untuk bagian struktural dirgantara yang khawatir terhadap eksposur lingkungan saat layanan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0,25	Kontrol impuritas; terlalu banyak mengurangi ketangguhan
Fe	≤ 0,5	Impuritas pembentuk intermetalik; mengurangi duktilitas jika tinggi
Mn	≤ 0,1	Kontrol struktur butir pada kadar rendah
Mg	1,0 – 2,0	Pembantu penguatan utama bersama Zn; membentuk presipitat MgZn2
Cu	0,05 – 0,30	Biasanya rendah di 7042 dibandingkan 7075; Cu lebih rendah memperbaiki perilaku SCC
Zn	4,0 – 6,0	Unsur paduan penguat utama; Zn lebih tinggi menaikkan kekuatan puncak
Cr	≤ 0,25	Kontrol rekristalisasi dan struktur butir
Ti	≤ 0,15	Perbaikan butir bila sengaja ditambahkan
Elemen lain (masing-masing)	≤ 0,05	Elemen jejak dan residu; total elemen lain dibatasi

Keseimbangan paduan pada dasarnya adalah aluminium dengan zinc dan magnesium sebagai pendorong pengerasan presipitasi; tembaga sengaja dijaga relatif rendah dibandingkan beberapa varian 7xxx untuk mengurangi kerentanan terhadap keretakan korosi tegangan. Elemen minor seperti kromium dan titanium berperan sebagai mikro-paduan untuk menstabilkan ukuran butir dan mencegah rekristalisasi berlebihan selama pemrosesan termomekanik.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik 7042 menunjukkan rentang luas tergantung temper: material dianil bersifat ductile dengan kekuatan tarik sedang, sedangkan temper penuaan puncak menunjukkan peningkatan mencolok baik pada kekuatan luluh maupun tarik maksimum. Nilai luluh dan tarik biasanya tergantung suhu dan temper dengan temper T6/T651 memberikan kekuatan luluh tertinggi dengan pengorbanan regangan.

Kekerasan berkorelasi erat dengan kondisi penuaan dan status presipitasi; kekerasan meningkat signifikan dari O ke T6. Perilaku kelelahan mendapat manfaat dari presipitat halus dan tersebar merata serta kontrol tegangan residual yang baik; produk tempa dan ekstrusi dengan penuaan dan perlakuan panas yang dioptimalkan menunjukkan ketahanan inisiasi retak lebih baik.

Ketebalan dan ukuran penampang mempengaruhi keseragaman quench dan dengan demikian sifat yang dicapai; penampang tebal sulit dilarutkan dan diquench tanpa pelunakan atau overaging di inti. Perancang harus memperhitungkan pelunakan HAZ di sekitar las dan pengurangan sifat puncak di penempaan atau plat tebal dengan laju quench rendah.

Sifat	O/Dianil	Temper Utama (T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~200–260 MPa (tipikal)	~420–510 MPa (tipikal)	Rentang luas tergantung temper dan ketebalan penampang
Kekuatan Luluh	~90–160 MPa	~350–470 MPa	T651 sering dipilih untuk kontrol tegangan residual lebih baik
Regangan	~15–25%	~6–12%	Regangan berkurang pada kondisi penuaan puncak
Kekerasan (Brinell)	~40–70 HB	~120–160 HB	Nilai tergantung parameter penuaan dan ukuran penampang

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2,78 g/cm³	Sedikit lebih tinggi dari aluminium murni akibat penambahan Zn/Mg
Rentang Titik Leleh	~500–640 °C (spread solidus–liquidus)	Solidus paduan lebih rendah dibandingkan Al murni; rentang tepat tergantung komposisi
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni dan beberapa paduan 6xxx akibat hamburan solut
Konduktivitas Listrik	~28–40 % IACS	Berkurang karena paduan; bervariasi dengan temper (solut dalam larutan mengurangi konduktivitas)
Kalor Jenis	~0,88–0,90 J/g·K	Tipikal untuk paduan aluminium dekat suhu kamar
Perluasan Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Sebanding dengan paduan aluminium berkeuatan tinggi lain

Sifat fisik 7042 menjadikannya menarik di mana rasio kekuatan terhadap berat yang baik dan performa termal yang wajar dibutuhkan. Konduktivitas termal dan listrik berkurang dibandingkan aluminium paduan rendah atau murni karena atom solut dan presipitat yang menghamburkan elektron dan fonon.

Rentang leleh/solidus memerlukan perhatian khusus selama operasi pengecoran dan pengelasan; pemanasan lokal berlebih dapat memicu likuasi eutektik berleleh rendah, meningkatkan risiko retak panas atau zona lunak jika tidak dikontrol.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,5 – 6 mm	Seragam pada ketebalan tipis jika diperlakukan panas dengan benar	O, T4, T6, T651	Umum untuk kulit dan panel dirgantara
Plat	6 – 150+ mm	Kekuatan dapat bervariasi melalui ketebalan akibat quench	T6, T651, T7	Plat tebal memerlukan quenching dan perlakuan panas pasca quench yang dioptimalkan
Ekstrusi	Profil hingga beberapa ratus mm	Kekuatan arah baik; T6 dapat dicapai pada penampang terbatas	T4, T6	Desain die ekstrusi dan kapasitas quench membatasi sifat puncak
Tabung	Dinding 1 – 50 mm	Perilaku mirip ekstrusi; drawing dingin digunakan untuk presisi	O, T6	Digunakan untuk aplikasi struktural dan hidraulik dengan perlakuan panas sesuai
Batang/Rod	Diameter hingga 200 mm	Sifat tergantung pendinginan; penempaan memberikan ketangguhan superior	O, T6	Batang tempa sering digunakan untuk fitting dan pengikat kritis

Perbedaan pemrosesan untuk lembaran, plat, dan penempaan terutama terkait ketebalan penampang dan laju quench yang dapat dicapai. Lembaran tipis dan ekstrusi kecil dapat quench cepat dan mencapai sifat penuaan hampir puncak setelah penuaan standar, sedangkan plat tebal dan penempaan memerlukan quench yang lebih rumit atau siklus peregangan/penuaan pasca quench untuk menghindari inti lunak dan distorsi.

Pembentukan dan pemesinan juga bervariasi menurut bentuk produk; lembaran gulung menawarkan kemampuan pembentukan dingin terbaik dalam kondisi dianil sedangkan ekstrusi dan batang tempa memberikan sifat teroptimasi arah untuk komponen penanggung beban.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7042	USA	Penunjukan American Aluminum Association; sesuai kelas Al-Zn-Mg
EN AW	7042	Eropa	EN AW-7042 sering dikutip; komposisi dan kondisi pengiriman dapat sedikit berbeda
JIS	A7042 (perkiraan)	Jepang	Standar Jepang dapat mencantumkan komposisi Al–Zn–Mg serupa dengan penunjukan terkait
GB/T	7042	Cina	Penunjukan standar Cina tersedia; batas kimia dan temper dapat bervariasi

Perbedaan antar standar biasanya terletak pada tingkat kandungan impuritas yang diizinkan, batas pasti untuk tembaga dan elemen minor lain, serta dasar sifat mekanik yang ditentukan untuk temper tertentu. Saat menentukan 7042 secara internasional, engineer harus menyebutkan standar pengendali dan temper yang digunakan, serta memverifikasi tabel kimia dan mekanik untuk memastikan kesetaraan guna aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

7042 memberikan ketahanan korosi atmosferik sedang yang secara umum lebih baik dibandingkan aloi 7xxx berkandungan tembaga tinggi dengan kekuatan tertinggi, namun kurang dari seri 5xxx (Al-Mg) dan sebagian besar seri 6xxx (Al-Mg-Si). Struktur mikro kaya seng dan distribusi presipitat heterogen dapat menciptakan situs anodic/kathodic yang mendorong pembentukan lubang (pitting) di lingkungan yang agresif kecuali permukaan diperlakukan.

Di lingkungan laut dan salin, 7042 tanpa perlakuan akan menunjukkan korosi lokal lebih banyak dibanding aloi 5xxx sehingga biasanya memerlukan anodizing, cladding, atau pelapisan pelindung untuk penggunaan jangka panjang. Cladding atau lapisan pelindung konversi mengembalikan performa yang dapat diterima untuk penggunaan struktural di dekat pantai.

Risiko retak korosi akibat tegangan (SCC) adalah pertimbangan utama untuk aloi 7xxx; kandungan tembaga 7042 yang relatif lebih rendah mengurangi kerentanan SCC dibanding 7075 tetapi tidak menghilangkannya. Interaksi galvanik dengan logam berbeda (baja, tembaga) dapat mempercepat serangan lokal—perancang harus mengisolasi sambungan dan menggunakan pengikat yang kompatibel atau penghalang pelindung.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan fusi 7042 menantang; pengelasan TIG/MIG konvensional sering mengakibatkan penurunan kekuatan signifikan di zona pengaruh panas (HAZ) dan dapat menyebabkan retak panas karena eutektik berleleh rendah. Metode penyambungan yang disukai untuk aplikasi struktural termasuk pengelasan geser gesek (FSW) dan pengelasan sinar elektron, yang menghasilkan HAZ lebih sempit dan retensi sifat lebih baik. Jika pengelasan fusi tak terhindarkan, gunakan paduan pengisi dengan kerentanan rendah dan strategi perlakuan panas pasca las jika memungkinkan, walaupun pemulihan penuh sifat puncak asli jarang tercapai.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 7042 cukup baik untuk aloi Al-Zn-Mg berdaya tahan tinggi; temper dengan kekuatan lebih tinggi meningkatkan gaya potong dan aus alat dibanding aloi 6xxx. Penggunaan alat karbida, penjepit kerja kaku, dan pemesinan kecepatan tinggi dengan pendinginan berlimpah memberikan hasil terbaik; chip pendek dan tidak kontinyu umum terjadi dalam banyak operasi. Hasil akhir permukaan dan kontrol dimensi biasanya sangat baik selama parameter pemotongan stabil dipertahankan.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan sangat baik pada kondisi annealed O, memungkinkan pembengkokan tajam dan penarikan dalam ketebalan tipis. Temper puncak usia (T6/T651) membatasi pembentukan dingin dan biasanya dibentuk dalam kondisi lebih lunak lalu menjalani perlakuan larutan dan penuaan setelah pembentukan. Radius lengkung minimum khas tergantung temper dan ketebalan; perancang harus menggunakan allowance bengkok berdasarkan kondisi O atau T4 untuk menghindari retak.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai aloi Al-Zn-Mg yang dapat diperlakukan panas, 7042 diproses melalui perlakuan larutan, quenching, dan penuaan untuk mengembangkan kekuatan tinggi khasnya. Suhu perlakuan larutan biasanya berkisar antara 470–490 °C dengan waktu tergantung ketebalan penampang untuk melarutkan fasa kaya Zn/Mg. Quenching cepat diperlukan untuk mempertahankan zat terlarut dalam larutan padat dan memungkinkan presipitasi selama penuaan.

Penuaan buatan (T6) biasanya dilakukan pada suhu sekitar 120–160 °C dengan waktu disesuaikan untuk mencapai keseimbangan kekuatan tarik dan ketangguhan yang diinginkan. Overaging (T7) menggunakan suhu lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk memperbesar presipitat, meningkatkan ketahanan korosi akibat tegangan dengan pengorbanan sebagian kekuatan puncak. Transisi antar temper (T4→T6→T7) dikendalikan melalui variasi jadwal penuaan; penuaan alami juga dapat terjadi pada suhu kamar dan mempengaruhi sifat akhir jika tidak diperhitungkan.

Performa Suhu Tinggi

7042 dirancang untuk layanan pada suhu lingkungan hingga sedang meningkat; sifat mekaniknya menurun seiring peningkatan temperatur dan degradasi kekuatan signifikan muncul di atas sekitar 100–150 °C. Ketahanan creep terbatas dibandingkan aloi tahan panas, sehingga perancang sebaiknya menghindari beban berkelanjutan pada temperatur tinggi.

Oksidasi bukan perhatian utama dibandingkan aloi ferrous, tetapi paparan suhu tinggi dalam jangka lama dapat memicu pembesaran presipitat dan penurunan kekuatan; stabilitas termal menjadi faktor pembatas untuk aplikasi suhu tinggi jangka panjang. Pada struktur las, pelunakan HAZ dikombinasikan dengan paparan panas dapat lebih mengurangi kapasitas beban.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 7042
Aerospace	Fitting struktural dan forging	Kekuatan per berat tinggi dan ketangguhan patah yang baik saat diperlakukan usia
Marine	Rangka dan braket struktural non-primer	Ketahanan korosi sedang dan kekuatan/berat yang menguntungkan
Otomotif	Komponen suspensi, braket pemasangan	Kekuatan tinggi dengan densitas lebih rendah untuk pengurangan berat
Defense	Bolster, dudukan senjata, bodi konektor	Kekuatan dan performa kelelahan di bawah beban siklis
Elektronik	Bingkai struktural dan penyebar panas	Kombinasi kekakuan dan kemudahan pemesinan untuk bagian kompleks

7042 sering dipilih ketika diperlukan kombinasi kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang wajar, dan kemudahan pemesinan dalam paket ringan. Ini menjembatani kesenjangan antara aloi 7xxx kekuatan tertinggi yang lebih rentan SCC dan keluarga 5xxx/6xxx yang lebih tahan korosi tapi kekuatan lebih rendah.

Wawasan Pemilihan

Pilih 7042 ketika membutuhkan kekuatan lebih tinggi daripada aloi yang dikeraskan secara kerja namun menginginkan ketahanan SCC lebih baik dibanding aloi 7xxx kaya tembaga; ini merupakan kompromi baik untuk bagian struktural yang memerlukan kekuatan spesifik tinggi. Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), 7042 menukar konduktivitas dan kemudahan pembentukan dengan peningkatan kekuatan dan kekerasan yang signifikan, sehingga tidak cocok jika konduktivitas listrik atau termal utama.

Dibandingkan aloi pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 7042 menawarkan kekuatan statis jauh lebih tinggi dan umur lelah lebih baik dengan pengorbanan ketahanan korosi dan kemampuan pembentukan dingin; gunakan 5052/3003 jika pembentukan dan ketahanan air laut utama. Dibandingkan aloi Al-Mg-Si yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, 7042 dapat memberikan kekuatan puncak lebih tinggi untuk fitting struktural beban berat, namun 6061 punya kemampuan las dan perilaku korosi lebih baik di banyak lingkungan layanan; pilih 7042 jika kekuatan per berat dan kekakuan lebih diutamakan dibanding kemudahan pengelasan dan ketersediaan universal.

Ringkasan Penutup

7042 tetap menjadi aloi teknik yang relevan saat diperlukan aluminium yang kuat dan dapat diperlakukan panas dengan performa SCC lebih baik dibanding aloi 7xxx berkekuatan maksimal. Komposisi kimia dan opsi temper yang seimbang memungkinkan engineer menyesuaikan kekuatan, ketangguhan, dan performa korosi untuk aplikasi struktural menuntut sambil mempertahankan bobot ringan yang membuat aluminium menarik.