Aluminium 7056: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Overview Komprehensif

7056 adalah paduan aluminium berdaya tahan tinggi dari seri 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu), diformulasikan untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan statis dan kelelahan sangat tinggi dengan ketangguhan kualitas kedirgantaraan. Elemen penguat utama paduan ini adalah seng dan magnesium, dengan penambahan tembaga yang signifikan serta elemen mikro-paduan seperti krom, zirconium, dan titanium untuk mengendalikan struktur butir dan rekristalisasi.

7056 merupakan paduan yang dapat diperlakukan panas dan mencapai performa mekanik melalui perlakuan larutan, quenching, dan pengerasan akibat presipitasi (pengerasan penuaan); paduan ini juga dapat mengalami overaging untuk meningkatkan ketangguhan patahan dan ketahanan terhadap korosi tegangan. Sifat utamanya meliputi rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat tinggi, kemampuan las intrinsik yang relatif buruk dibandingkan dengan paduan seri 5xxx dan 6xxx, kemampuan pembentukan pada suhu ruang yang terbatas pada temper puncak, serta ketahanan korosi sedang yang dapat ditingkatkan secara signifikan melalui pemilihan temper dan perlakuan permukaan.

Industri yang umum menggunakan 7056 antara lain kedirgantaraan (penempaan struktural, fitting, dan komponen perangkat pendarat), motorsport berperforma tinggi, dan peralatan pertahanan di mana kekuatan statis dan kelelahan yang tinggi sangat esensial. Paduan ini dipilih dibandingkan grade lain ketika kekuatan dan performa kelelahan maksimal menjadi prioritas sambil menjaga berat komponen tetap rendah, terutama ketika pengikatan mekanis atau proses fabrikasi terkontrol memungkinkan.

Para insinyur memilih 7056 dibandingkan paduan 7xxx lain ketika dibutuhkan keseimbangan spesifik antara ketangguhan dan kekuatan puncak, atau ketika mikro-paduan butir halus (misalnya Zr/Ti) dan praktik penuaan yang disesuaikan digunakan untuk mengurangi keretakan korosi tegangan sambil mempertahankan kekuatan luluh dan tarik yang tinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Perpanjangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Fully annealed, duktilitas maksimum untuk pembentukan
H12 / H14	Rendah–Sedang	Sedang–Tinggi	Baik	Baik	Ringan pengerasan karena deformasi untuk pembentukan dengan kekuatan tertentu
T5	Sedang	Sedang	Terbatas	Buruk–Cukup	Didinginkan dari suhu tinggi dan diperkeras secara artifisial
T6	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	Penuaan puncak untuk memaksimalkan kekuatan; temper struktural umum
T651	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Buruk	T6 dengan operasi pelurusan (stress-relief); umum digunakan di kedirgantaraan
T76 / T7451	Sedang–Tinggi	Sedang	Lebih Baik	Buruk–Cukup	Temper overaged untuk meningkatkan ketahanan terhadap keretakan korosi tegangan dan ketangguhan
Hxxx (cold-worked)	Variabel	Variabel	Moderat	Baik	Temper kombinasi untuk kekuatan/kemampuan bentuk yang disesuaikan

Temper sangat mempengaruhi performa 7056: plat dan lembaran annealed (O) paling mudah dibentuk dan diproses dengan mesin, sedangkan T6/T651 memberikan kekuatan statis maksimum dengan mengorbankan perpanjangan dan perilaku pembengkokan. Temper overaged seperti T76/T7451 menukar sebagian kekuatan puncak dengan peningkatan signifikan pada ketahanan terhadap keretakan korosi tegangan dan ketangguhan patahan, yang sangat penting untuk komponen kedirgantaraan yang kritis untuk keselamatan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Impuritas tipikal; Si berlebihan dapat memengaruhi perilaku peleburan
Fe	≤ 0.50	Impuritas yang membentuk intermetalik; dikontrol untuk membatasi pengerasan rapuh
Cu	1.4–2.4	Meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan; memengaruhi perilaku korosi
Mn	≤ 0.10	Minor, mengendalikan rekristalisasi saat ada
Mg	2.0–2.8	Elemen penguat utama melalui presipitat MgZn2
Zn	7.0–8.8	Kontributor utama kekuatan; Zn tinggi meningkatkan kemampuan pengerasan
Cr	0.04–0.20	Mengendalikan struktur butir dan mengurangi rekristalisasi
Ti	0.05–0.20	Penghalus butir untuk penempaan dan pengecoran
Zr / Mikro-paduan lain	0.05–0.25	Zr dan elemen serupa membentuk dispersoid untuk membatasi pertumbuhan butir
Lainnya / Residu	≤ 0.15 tiap elemen	Termasuk elemen jejak dan residu tak terdefinisi; sisanya aluminium

Kombinasi Zn/Mg tinggi menghasilkan presipitat tipe MgZn2 yang bertanggung jawab atas kekuatan puncak setelah penuaan buatan. Tembaga meningkatkan kekuatan dan ketangguhan patahan namun dapat menurunkan ketahanan korosi; oleh karena itu, kadar Cu dan Zn diimbangi dan penambahan mikro-paduan (Zr/Cr/Ti) digunakan untuk menghasilkan struktur butir yang halus dan stabil serta mengontrol rekristalisasi selama proses termomekanik.

Sifat Mekanik

7056 menunjukkan variasi luas dalam kekuatan tarik dan luluh tergantung pada temper dan bentuk produk; temper puncak (T6/T651) termasuk yang tertinggi untuk paduan aluminium dan memberikan kekuatan statis yang sangat baik namun dengan penurunan duktilitas dan kemampuan pembengkokan. Kekuatan luluh pada temper mirip T6 dapat mendekati atau melebihi paduan 7xxx kekuatan tinggi lain, dengan kekuatan tarik dan luluh menurun seiring bertambahnya ketebalan bagian akibat sensitivitas laju quench.

Perpanjangan hingga patah jauh lebih tinggi dalam kondisi annealed dan menurun saat kekuatan meningkat; perpanjangan khas pada T6 cukup untuk pemesinan dan pembentukan ringan tetapi tidak untuk pembentukan dingin berat. Kekerasan berkorelasi dengan kondisi penuaan dan berguna untuk kontrol kualitas; kekuatan kelelahan baik untuk bagian tempa dan berpenampang tebal namun sensitif terhadap kondisi permukaan dan homogenitas perlakuan panas.

Efek ketebalan sangat signifikan untuk 7056 karena kemampuan mencapai penuaan puncak selama quench dan penuaan berkurang saat ketebalan bertambah; perancang harus mempertimbangkan properti yang lebih rendah pada penempaan dan plat berat atau menggunakan perlakuan panas dan varian paduan yang dimodifikasi untuk mengatasinya.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	220–300 MPa (tipikal)	540–640 MPa (tipikal)	Rentang luas tergantung temper, ketebalan potongan, dan penuaan
Kekuatan Luluh	110–200 MPa (tipikal)	470–560 MPa (tipikal)	Luluh sangat bergantung pada quench dan temper
Perpanjangan	18–28%	6–12%	Temper puncak menunjukkan duktilitas yang berkurang
Kekerasan (HV)	60–90	150–200	Kekerasan Vickers berkorelasi dengan sifat tarik

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density (Massa jenis)	~2.78 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Zn-Mg-Cu kekuatan tinggi
Rentang Peleburan	~500–635 °C (solidus sampai liquidus perkiraan)	Rentang pembekuan tergantung komposisi dan impurities tepat
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun cukup untuk banyak aplikasi termal
Konduktivitas Listrik	~30–45% IACS	Turun dibanding paduan murni karena kandungan paduan
Kalor Jenis	~880–910 J/kg·K	Mendekati aluminium umum pada suhu ruang
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien ekspansi linier tipikal untuk paduan Al di suhu ruang

Konstanta fisik mencerminkan keseimbangan antara konduktivitas logam dan kandungan paduan; konduktivitas termal dan listrik berkurang oleh penambahan Zn/Mg/Cu signifikan dibanding paduan 1xxx. Perancang harus mengantisipasi paduan ini berperilaku secara termal seperti paduan seri 7xxx lainnya dengan kemampuan pembuangan panas cepat tetapi konduktivitas sedikit berkurang untuk aplikasi listrik frekuensi tinggi.

Bentuk Produk

Form	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Sifat Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0,5–6 mm	Menurun seiring bertambahnya ketebalan	O, T6, T76	Digunakan pada lapisan pesawat dan panel presisi; pembentukan terbatas pada kondisi puncak usia
Plate (Pelat)	6–200+ mm	Gradasi sifat seiring ketebalan	T6, T651, T76	Pelat tebal membutuhkan quenching terkendali; bagian berat menunjukkan penurunan sifat
Extrusion (Ekstrusi)	Penampang variabel	Kekuatan mirip pelat untuk temper serupa	T6, T651	Ekstrusi kompleks dimungkinkan namun memerlukan kontrol direct-aging yang hati-hati
Tube (Pipa)	OD 10–300 mm	Kekuatan tergantung pada ketebalan dinding	T6, T76	Dipakai untuk pipa struktural dengan kebutuhan performa kelelahan
Bar/Rod (Batang)	Diameter 5–200 mm	Mesin CNC mudah pada temper O; kekuatan tinggi pada T6	O, T6	Batang tempa umum diberi perlakuan panas untuk komponen kritis

Rute pembentukan dan pemrosesan menentukan sifat yang dapat dicapai: bagian lembaran tipis dapat diberi perlakuan larutan dan quenching cepat untuk mencapai usia mendekati puncak, sementara pelat tebal dan tempa lebih sensitif terhadap quench dan sering memerlukan siklus aging yang dimodifikasi. Ekstrusi dan tempa diuntungkan dari mikro-paduan untuk mengontrol pertumbuhan butir dan meningkatkan homogenitas struktural pada penampang besar.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7056	USA	Penamaan utama sesuai Aluminum Association
EN AW	AlZn7.5MgCu?*	Eropa	Komposisi setara umum ada namun perlu verifikasi untuk temper spesifik
JIS	A7056 (perkiraan)*	Jepang	Katalog lokal dapat mencantumkan setara dengan batas berbeda
GB/T	Seri Al-Zn-Mg-Cu (mirip 7056)*	China	Standar Cina memiliki paduan Zn-Mg-Cu kekuatan tinggi setara

Setara langsung satu-satu untuk 7056 terbatas karena komposisi dan jendela proses berbeda antar standar; entri yang diberi tanda bintang menunjukkan penamaan lokal sering mendekati 7056 tetapi dapat memiliki batas elemen jejak, tambahan mikro-paduan, dan ketersediaan temper berbeda. Engineer wajib memverifikasi lembar spesifikasi kimia dan mekanik, tidak hanya mengandalkan nama grade nominal saat sourcing internasional.

Ketahanan Korosi

7056 memiliki ketahanan korosi umum yang sedang di lingkungan atmosfer, tetapi seperti paduan 7xxx tinggi Zn lainnya dapat rentan terhadap korosi pitting dan exfoliasi di lingkungan klorida agresif jika tidak diberi perlakuan permukaan. Temper overaged (T76/T7451) dan pelapisan atau anodizing secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap stress-corrosion cracking (SCC) dan serangan antarbutir.

Di lingkungan laut, 7056 tanpa perlakuan permukaan atau proteksi korban kurang tahan lama dibanding paduan 5xxx atau 6xxx yang dilapisi; serangan lokal dan SCC merupakan kekhawatiran utama. Mitigasi pada tingkat aplikasi mencakup pelapis pelindung, sealant di sambungan, proteksi katodik, dan pengendalian desain ketat untuk menghindari celah yang menjebak air asin.

Stress-corrosion cracking adalah mode kegagalan penting untuk paduan 7xxx kuat tinggi; mikro-paduan (Zr/Cr) dan pemilihan temper yang hati-hati dapat mengurangi kerentanan SCC, namun perancang disarankan menggunakan faktor keamanan konservatif dan mempertimbangkan temper overaged untuk komponen kritis. Interaksi galvanik dengan material lebih mulia (misalnya baja tahan karat atau titanium) biasanya merugikan aluminium; isolasi dan pemilihan pengikat penting untuk menghindari percepatan pelarutan anodik.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 7056 umumnya menantang; metode fusion welding (TIG/MIG) berisiko retak panas, porositas, dan pelunakan area HAZ yang signifikan menurunkan kekuatan lokal. Jika pengelasan tak terhindarkan, kawat pengisi dengan kandungan Mg lebih tinggi (misal 5356) atau kawat khusus paduan 7xxx kadang digunakan, tetapi pengelasan sering tetap lebih lemah dari material dasar dan memerlukan perlakuan panas pasca-las bila memungkinkan.

Pengelasan sinar elektron dan friction stir welding lebih dipilih untuk aplikasi kritis karena dapat mengurangi ukuran HAZ dan menghindari retak fasa cair; namun kontrol proses dan larutan/pematangan pasca-las diperlukan untuk mengembalikan sifat mekanik yang dapat diterima. Dalam banyak kasus dirgantara, penyambungan mekanis atau perekat lebih diutamakan daripada pengelasan.

Kemudahan Pemesinan

7056 menunjukkan kemudahan mesin yang cukup baik dalam kondisi annealed maupun peak-aged dibandingkan paduan kekuatan tinggi lain, tetapi pemilihan pahat dan kekakuan penjepit kritis untuk menghindari getaran dan pengerasan pada permukaan pemotongan. Alat carbide dengan sudut geser positif, pendingin cukup, dan kecepatan potong sedang direkomendasikan; kecepatan pakan dipilih agar menghasilkan serpihan kontinu dan meminimalkan pemanasan benda kerja.

Karenanya 7056 dapat diproduksi dengan toleransi ketat, pemesinan lazim sebagai tahap akhir untuk fitting dan pengikat; operasi pra-penuaan atau penghilang tegangan dapat meningkatkan stabilitas dimensi saat pemesinan berat. Permukaan akhir dan kontrol serpihan penting untuk komponen yang kritis terhadap kelelahan.

Kemampuan Pembentukan

Pembentukan paling baik dilakukan pada temper annealed (O) atau temper lunak sebagian; T6/T651 memiliki kemampuan pembentukan dingin terbatas dan butuh radius tekuk lebih besar serta teknik pembentukan bertahap. Radius tekuk internal minimum tipikal untuk lembaran tipis dalam temper puncak usia berkisar 3–6 kali ketebalan material, namun perancang harus memvalidasi radius dengan prototipe dan mempertimbangkan efek springback lokal.

Untuk stamping dan bentuk kompleks, pendekatan solusi-larutan dan pembentukan atau pembentukan hangat diikuti aging artifisial dapat digunakan untuk mendapatkan bentuk mendekati net dengan sifat akhir yang dapat diterima. Kerja dingin (temper H) menawarkan kompromi kekuatan/pembentukan menengah untuk bagian yang butuh pembentukan tanpa anneal penuh.

Perilaku Perlakuan Panas

7056 dapat diberi perlakuan panas melalui siklus larutan-larutan (solution treatment), quenching, dan aging artifisial tradisional. Perlakuan larutan umumnya dilakukan pada suhu mendekati solvus untuk sistem Zn/Mg/Cu (sekitar 470–480 °C) untuk melarutkan fase kaya larutan, diikuti quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh.

Aging artifisial untuk kondisi T6 biasanya menggunakan suhu sedang (sekitar 120–160 °C) dengan waktu yang disesuaikan untuk menyeimbangkan kekuatan puncak dan ketangguhan; aging lebih cepat menghasilkan kekuatan puncak lebih tinggi tapi dapat meningkatkan kerentanan SCC. Perlakuan overaging (T76/T7451) memakai suhu lebih tinggi dan/atau waktu lebih lama untuk memperbesar ukuran presipitat, menurunkan kekuatan luluh dan tarik secara moderat tetapi meningkatkan ketangguhan patah dan ketahanan SCC secara signifikan.

Transisi temper T dapat diprediksi: T4 (pekat usia alami) ke T6 (aging artifisial) meningkatkan kekuatan; T73/T76 menurunkan puncak kekuatan tapi meningkatkan ketahanan korosi dan ketangguhan. Pengendalian laju quench dan siklus aging penting untuk bagian tebal agar menghindari gradasi sifat dan zona lunak internal.

Performa Suhu Tinggi

7056 kehilangan kekuatan relatif cepat dengan kenaikan suhu; kekuatan statis yang dapat digunakan menurun di atas sekitar 100–125 °C dan degradasi sifat signifikan terjadi di atas 150 °C. Ketahanan creep terbatas dibandingkan paduan tahan panas, sehingga tidak direkomendasikan untuk layanan jangka panjang beban tinggi pada suhu tinggi.

Oksidasi permukaan minimal hingga suhu layanan tinggi khas lingkungan pesawat, tetapi paparan lama pada suhu tinggi dapat mengubah distribusi presipitat dan mengurangi umur kelelahan. Perancang harus membatasi suhu layanan kontinu dan mempertimbangkan paduan alternatif untuk beban termal berkelanjutan atau menyediakan pelindung dan manajemen termal untuk menjaga suhu komponen agar tetap aman.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Menggunakan 7056
Dirgantara	Fitting struktural, tulang sayap, tempa lug	Kekuatan-terhadap-berat dan performa kelelahan tertinggi untuk fitting kritis
Angkatan Laut / Pertahanan	Rumah misil dan senjata, konektor kekuatan tinggi	Kekuatan spesifik tinggi dan ketangguhan disesuaikan; mikro-paduan membantu ketahanan SCC
MotorSport / Otomotif	Komponen roll-cage, cross-member struktural (terbatas)	Bagian struktural yang sensitif berat dimana metode pengelasan/fabrikasi memungkinkan
Elektronik / Manajemen Termal	Penyebar panas kecil, braket	Konduktivitas termal baik dipadukan dengan kekakuan tinggi untuk bagian kompak dan menahan beban

7056 biasanya dipakai untuk komponen di mana kekuatan spesifik dan ketahanan kelelahan maksimum esensial dan di mana rute fabrikasi dapat menghindari efek merugikan pengelasan fusi. Kombinasi kekuatan tinggi, ketangguhan terkendali, dan temper yang tersedia menjadikannya materi pokok sub-komponen keselamatan dalam industri dirgantara.

Wawasan Pemilihan

7056 dipilih ketika kekuatan-terhadap-berat dan performa kelelahan diprioritaskan di atas kemudahan fabrikasi atau biaya bahan baku. Dibanding aluminium murni komersial (1100), 7056 menukar kekuatan tarik dan luluh jauh lebih tinggi dengan konduktivitas listrik yang lebih rendah dan kemampuan pembentukan berkurang; gunakan 7056 jika performa struktural lebih penting daripada konduktivitas dan kemudahan pembentukan.

Dibandingkan dengan paduan kerja keras umum seperti 3003 atau 5052, 7056 memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi sekaligus menawarkan ketahanan korosi yang serupa atau sedikit lebih rendah tergantung temper; pilih 7056 untuk struktur penyangga beban di mana 3xxx/5xxx tidak memenuhi kekuatan yang dibutuhkan. Dibandingkan dengan paduan heat-treatable yang banyak digunakan seperti 6061/6063, 7056 menawarkan kekuatan puncak dan umur lelah yang lebih baik, meskipun mungkin lebih mahal dan lebih sulit untuk dilas; pilih 7056 ketika kekuatan spesifiknya yang lebih tinggi membenarkan pengendalian fabrikasi yang lebih ketat dan kemungkinan proses penggabungan khusus.

Saat memilih 7056, timbang keuntungan dan kerugiannya: paduan ini memberikan kekuatan dan sifat lelah setara kelas kedirgantaraan namun memerlukan perlakuan panas, perlindungan permukaan, dan sering teknik pengelasan alternatif dengan cermat. Pertimbangkan ketersediaan dan biaya premium dibandingkan dengan paduan 6xxx dan 5xxx serta validasi pengaruh temper dan ketebalan terhadap sifat akhir sebelum pemilihan final.

Ringkasan Penutup

7056 tetap relevan karena memberikan salah satu kombinasi kekuatan-terhadap-berat tertinggi yang tersedia pada aluminium tempa sekaligus memungkinkan penyesuaian metalurgi untuk meningkatkan ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi tegangan (SCC); ini menjadikannya ideal untuk komponen yang kritis terhadap keselamatan dan sensitif terhadap berat di bidang dirgantara dan pertahanan. Perhatian yang tepat pada pemilihan temper, perlakuan panas, dan metode fabrikasi membuka keunggulan performanya sekaligus mengurangi keterbatasan khas seri 7xxx.