Aluminium 7075: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

7075 adalah anggota dari seri paduan aluminium 7xxx, yang merupakan paduan berkekuatan tinggi berbasis Zn-Mg-Cu yang dirancang terutama untuk aplikasi struktural. Unsur paduan utamanya adalah seng (Zn) sebagai penguat utama, magnesium (Mg) untuk membentuk fasa penguatan presipitasi bersama seng, dan tembaga (Cu) untuk meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan; penambahan krom (Cr) dan titanium (Ti) dalam jumlah kecil mengontrol struktur butir dan rekristalisasi. Mekanisme penguatan adalah pengerasan presipitasi yang dapat diolah secara panas (age hardening) bukan pengerasan mekanis, menghasilkan kekuatan luluh dan tarik yang sangat tinggi setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan.

7075 memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat tinggi, kinerja kelelahan sedang, ketahanan korosi intrinsik yang terbatas dibandingkan keluarga 5xxx dan 6xxx, serta kemampuan pengelasan fusi yang buruk tanpa prosedur khusus; kemampuan pembentukannya terbatas pada temper puncak tetapi meningkat dalam kondisi tercecer atau penuaan ringan. Industri umum yang menggunakan meliputi struktur utama dan sekunder dirgantara, komponen otomotif berperforma tinggi, perangkat pertahanan, tooling, dan peralatan olahraga berkekuatan tinggi. Perancang memilih 7075 ketika kekuatan dan kekakuan per satuan massa menjadi faktor utama dan ketika fabrikasi yang dikontrol desainer serta perlindungan korosi dapat mengatasi kekurangannya.

7075 dipilih dibandingkan paduan aluminium lain ketika aplikasi menuntut kekuatan statis mendekati baja sambil mempertahankan penghematan berat yang signifikan. Paduan ini bersaing dengan titanium dan baja berkekuatan tinggi dalam aplikasi berperforma tinggi di mana pemesinan dengan toleransi ketat dan perlakuan panas pasca-proses dapat diterima. Paduan ini dihindari pada aplikasi yang mengharuskan pengelasan di lapangan, stamping dengan kemampuan pembentukan tinggi, atau paparan laut jangka panjang yang tidak terlindungi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Pembentukan	Kemampuan Pengelasan	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sangat lunak (fully annealed) untuk pembentukan dan pemesinan
H14	Sedang	Sedang	Cukup	Buruk	Pengerasan kerja; digunakan untuk ekstrusi dan pengerjaan dingin
T4	Sedang	Baik	Baik	Buruk	Perlakuan larutan dan penuaan alami
T5	Tinggi	Sedang	Cukup	Buruk	Didinginkan dari pengerjaan panas dan penuaan buatan
T6	Sangat Tinggi	Sedang-Rendah	Terbatas	Buruk	Perlakuan larutan dan penuaan buatan (kekuatan puncak)
T73	Tinggi (overaged)	Sedang	Membaik	Buruk	Overaged untuk peningkatan tahan SCC dan ketangguhan
T651	Sangat Tinggi	Sedang-Rendah	Terbatas	Buruk	T6 dengan relief tegangan melalui peregangan (stabilitas dimensi)

Temper memiliki pengaruh utama terhadap performa mekanik dan proses praktis dari 7075. Varian annealed (O) dan perlakuan larutan lebih disukai untuk pembentukan dan peregangan dingin, sedangkan T6/T651 memberikan kekuatan statis maksimal dengan mengorbankan daktilitas dan kemampuan bentuk. Temper overaged seperti T73 menukar kekuatan puncak dengan peningkatan resistensi terhadap retak korosi akibat tegangan (SCC) dan ketangguhan sedikit lebih baik, sehingga cocok untuk lingkungan korosif atau kelelahan kritis.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0,40 max	Impuritas; mempengaruhi pengecoran dan perilaku suhu tinggi
Fe	0,50 max	Impuritas yang dapat membentuk intermetallic dan mengurangi ketangguhan
Mn	0,30 max	Minor; kadang ditambahkan untuk kontrol struktur butir
Mg	2,1–2,9	Esensial untuk presipitasi MgZn2 yang memberikan pengerasan penuaan
Cu	1,2–2,0	Menaikkan kekuatan dan kemampuan pengerasan tapi mengurangi ketahanan korosi
Zn	5,1–6,1	Unsur penguat utama membentuk presipitasi MgZn2
Cr	0,18–0,28	Mengontrol rekristalisasi dan berkontribusi pada ketangguhan
Ti	0,20 max	Penghalus butir digunakan pada pengecoran dan ingot primer
Lainnya	0,15 total max	Termasuk residu seperti Zr, Sr; dipertahankan rendah untuk kendali sifat

Performa 7075 diatur oleh sistem ternary Zn–Mg–Cu dimana presipitasi MgZn2 (fasa eta) adalah fasa utama pengerasan saat penuaan yang tepat. Tembaga menaikkan kekuatan dan kontribusi pengerasan tetapi juga mempercepat korosi lokal dan kerentanan terhadap retak korosi akibat tegangan. Krom dan elemen jejak memperhalus struktur butir serta membantu mempertahankan ketangguhan dan stabilitas selama proses termomekanis.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 7075 sangat tergantung temper, dengan temper penuaan menunjukkan kekuatan tarik maksimum dan kekuatan luluh tinggi akibat presipitasi yang tersebar halus. Pada kondisi T6/T651, respons tegangan-regangan ditandai dengan batas elastis tinggi dan elongasi seragam terbatas, menyebabkan elongasi total relatif rendah dibandingkan dengan paduan 5xxx dan 6xxx. Tingkat kekerasan mengikuti tren yang sama, dengan kondisi penuaan puncak menghasilkan nilai kekerasan tertinggi sesuai dengan kondisi pengerasan presipitasi terkuat.

Kinerja kelelahan umumnya baik pada komponen yang diperlakukan dan disemprotkan peening dengan benar, tapi sensitif terhadap kondisi permukaan, tegangan residual, dan korosi. Paduan menunjukkan sifat tergantung ketebalan: penampang yang lebih besar dapat menunjukkan sifat lebih rendah akibat kecepatan quench yang lebih lambat dan distribusi presipitasi lebih kasar. Konsentrasi tegangan luluh dan tarik dapat mendorong retak korosi akibat tegangan, khususnya pada temper puncak yang terekspos lingkungan klorida lembab.

Proses dan pemilihan temper sangat mempengaruhi mode kegagalan; temper overaged meningkatkan resistensi SCC dan ketangguhan dengan mengorbankan kekuatan maksimum. Toleransi desain terhadap daktilitas berkurang dan sensitivitas notch sebaiknya diperhitungkan saat menggunakan temper T6 atau yang terkait pada komponen dinamis atau kritis terhadap retak.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~170–280 MPa (25–40 ksi)	~540–620 MPa (78–90 ksi)	Nilai puncak T6/T651 bervariasi tergantung ketebalan dan pemasok
Kekuatan Luluh	~60–150 MPa (9–22 ksi)	~470–540 MPa (68–78 ksi)	Kekuatan luluh naik drastis setelah penuaan
Elongasi	~20–35%	~5–12%	Elongasi menurun pada temper puncak dan dengan peningkatan ketebalan
Kekerasan	~45–70 HB	~150–190 HB	Kekerasan Brinell berkorelasi dengan kekuatan tarik setelah penuaan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2,81 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Zn–Mg–Cu berkekuatan tinggi
Rentang Leleh	~477–635 °C	Rentang solidus–liquidus bervariasi dengan komposisi dan impuritas
Konduktivitas Termal	~130–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni dan beberapa paduan 6xxx akibat paduan
Konduktivitas Listrik	~30–40% IACS	Lebih rendah dibanding 1100 atau 6061 karena penambahan paduan
Kalor Jenis	~0,96 kJ/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium di sekitar suhu kamar
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 ×10⁻⁶ /K	Mirip dengan koefisien paduan aluminium tempa lainnya

Sifat fisik 7075 mencerminkan kandungan paduannya: kepadatan sedikit lebih tinggi dari seri lain, sementara konduktivitas dan difusivitas termal berkurang akibat unsur paduan. Karakteristik termal dan listrik cukup memadai untuk banyak aplikasi struktural tetapi lebih rendah dibandingkan aluminium murni untuk peran sebagai heat sink atau konduktor yang menuntut konduktivitas maksimum.

Jendela pemrosesan termal dibatasi oleh suhu leleh/solidus dan kinetika presipitasi; kontrol ketat suhu perlakuan larutan dan tingkat quench diperlukan untuk memperoleh sifat mekanik yang diinginkan. Ekspansi termal moderat paduan ini harus diperhitungkan dalam rakitan multi-material.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (lembaran)	0,2–6 mm	Baik pada kondisi T6/T651; kemampuan pembentukan terbatas pada temper puncak	O, T4, T5, T6, T73	Sering digunakan untuk komponen yang dikerjakan mesin dan dibentuk setelah proses aging
Plate (plat)	6–100+ mm	Kekuatan berkurang dengan bertambahnya ketebalan akibat kepekaan quench	O, T6, T651, T73	Plat tebal memerlukan perlakuan panas khusus dan fixture quench khusus
Ekstrusi	Penampang variabel	Sifat mekanis bervariasi tergantung ketebalan penampang	O, H14, T6 (terbatas)	Profil kompleks dapat dibuat tetapi pengerasan penuaan dapat menyebabkan distorsi
Tube (pipa)	Dinding tipis sampai tebal	Perilaku mirip sheet; pipa las memiliki perhatian pada zona terpengaruh panas (HAZ)	O, T6	Pipa sambungan las memerlukan opsi perlakuan panas pasca las
Bar/Rod (batang)	Ø3–200 mm / billet	Kekuatan tinggi pada T6; rentan terhadap gradien quench	O, T6, T651	Umum digunakan untuk bagian struktural yang dikerjakan mesin dan pengikat

Perbedaan proses antar bentuk berakar pada kemampuan quench dan ukuran penampang. Bagian tipis dan batang kecil mengalami quench cepat dan mencapai sifat T6 puncak secara andal, sementara plat tebal dan penempaan besar memerlukan media quench dan fixture khusus untuk menghindari gradien sifat. Ekstrusi dan produk las memperkenalkan pertimbangan HAZ dan tegangan sisa yang mungkin memerlukan perlakuan panas pasca fabrikasi atau pemilihan temper penuaan berlebih.

Grade Ekuivalen

Standard	Grade	Wilayah	Catatan
AA	7075	USA	Penunjukan Aluminum Association yang umum dirujuk pada lembar data pemasok
EN AW	7075 (AlZn5.5MgCu)	Eropa	Komposisi kimia serupa; temper EN sejajar dengan AA namun berbeda konvensi penamaan
JIS	A7075	Jepang	Paduan ekuivalen dengan batas impuritas dan kode temper menurut JIS
GB/T	7075	Tiongkok	Grade standar Tiongkok dengan komposisi sebanding namun berpotensi berbeda batas impuritas dan pengujian

Perbedaan halus antar wilayah berasal dari batas impuritas yang diizinkan, konvensi penamaan temper, dan batas mekanik tersertifikasi untuk bentuk produk dan ketebalan tertentu. Pengadaan harus merujuk pada standar nasional yang berlaku dan dokumen inspeksi; persertifikatan silang mungkin diperlukan untuk aplikasi kritis aeroangkasa atau pertahanan. Pemasok sering menawarkan penunjukan khusus pemasok (misal 7075-T6511) yang memerlukan perhatian pada riwayat proses tepat.

Ketahanan Korosi

7075 hanya menawarkan ketahanan korosi atmosferik sedang jika dibandingkan dengan keluarga aluminium 5xxx dan 6xxx. Kehadiran tembaga meningkatkan kerentanan terhadap korosi lokal seperti pitting dan serangan antar butir pada lingkungan yang mengandung klorida. Langkah proteksi seperti pelapisan organik, anodizing, cladding, atau perlindungan katodik biasanya diterapkan untuk paparan luar ruangan dan layanan kelautan.

Retak korosi akibat tegangan (SCC) adalah perhatian kritis pada 7075, khususnya pada temper T6 puncak dan temper serupa di bawah tegangan tarik berkepanjangan dalam lingkungan lembap mengandung klorida. Penuaan berlebih ke T73 atau pemilihan temper kekuatan sedikit lebih rendah mengurangi kerentanan SCC dengan mengorbankan kekuatan maksimum. Interaksi galvanik dengan logam berbeda harus dikelola karena potensi elektrokimia 7075 dapat mempercepat korosi logam kurang mulia sementara 7075 sendiri bisa mengalami serangan lokal pada titik kontak jika pelapis gagal.

Dibandingkan dengan paduan seri 6xxx (misal 6061) dan 5xxx (misal 5052), 7075 kurang toleran terhadap lingkungan agresif; namun, dengan perlindungan dan perawatan tepat, kekuatan tinggi sering kali membenarkan langkah pengendalian korosi tambahan pada aplikasi aeroangkasa dan performa tinggi.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 7075 dengan metode fusi konvensional umumnya tidak dianjurkan karena paduan ini rentan terhadap retak panas signifikan, penurunan kekuatan pada zona terpengaruh panas (HAZ), dan pemulihan sifat asli yang buruk. Pengelasan gesekan (friction stir welding) dapat menghasilkan sambungan yang dapat diterima pada beberapa temper, namun area las biasanya memerlukan perlakuan panas pasca las berupa perlakuan larutan dan penuaan untuk mengembalikan sifat mekanik, yang sering tidak praktis untuk struktur rakitan. Jika pengelasan tidak dapat dihindari, penggunaan paduan pengisi khusus, perlakuan panas pra dan pasca, serta kontrol proses ketat diperlukan untuk meminimalkan kerapuhan dan risiko SCC.

Kemudahan Pemesinan

7075 dianggap aluminium kekuatan tinggi yang mudah diproses mesin; pemesinan lebih cepat dan hasil permukaan lebih baik dibandingkan banyak baja berkat kepadatan rendah aluminium dan karakter chip yang terbentuk. Peralatan dari carbide atau baja kecepatan tinggi dengan geometri pahat positif dan aliran pendingin tinggi memberikan masa pakai alat panjang, dan kecepatan pakan/putar umumnya lebih tinggi dibandingkan 6061. Chip cenderung kontinu; kontrol dan evakuasi chip harus dikelola untuk menghindari pemotongan ulang alat dan penumpukan panas yang dapat mempengaruhi integritas permukaan.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan baik pada temper O dan T4 tetapi terbatas pada temper puncak dimana duktisitas menurun. Radius lentur minimum yang direkomendasikan bergantung pada temper dan ketebalan namun biasanya lebih besar dibandingkan paduan Al-Mg yang lebih lunak, dan springback signifikan akibat kekuatan luluh tinggi. Untuk bentuk kompleks, disarankan dibentuk dalam kondisi annealed diikuti perlakuan larutan dan pengerasan penuaan bila memungkinkan, atau memilih paduan alternatif jika pembentukan dingin ekstensif diperlukan.

Perilaku Perlakuan Panas

7075 adalah paduan klasik yang dapat diperlakukan panas dengan rute khas berupa perlakuan larutan, quench cepat, dan penuaan buatan. Perlakuan larutan biasanya dilakukan pada sekitar 475–480 °C untuk melarutkan fase MgZn2 dan fase terkait ke dalam matriks, diikuti dengan quench cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Penuaan buatan (T6) umumnya menggunakan suhu sekitar 120 °C selama 12–24 jam untuk memendapkan partikel halus MgZn2 dan mencapai kekuatan mendekati puncak.

Perlakuan penuaan berlebih (keluarga T7x, misal T73) menggunakan suhu penuaan lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk membuat partikel pengendali tumbuh kasar, sehingga menurunkan kekuatan puncak tetapi meningkatkan ketahanan retak korosi tegangan dan ketangguhan patah. T651 menunjukkan kondisi T6 yang diikuti dengan peregangan terkontrol untuk mereduksi tegangan sisa; ini sering ditentukan untuk plat dan ekstrusi aeroangkasa guna menstabilkan dimensi. Kontrol laju quench sangat penting: quench yang tidak memadai menghasilkan presipitat kasar, kekuatan lebih rendah, dan sifat tidak homogen di seluruh ketebalan penampang.

Pengerasan tanpa perlakuan panas lewat kerja mekanis terbatas relevansinya pada 7075 karena penguatan utamanya berasal dari presipitasi; beberapa temper Hxx tersedia tetapi umumnya kurang umum atau memberikan kekuatan inferior dibandingkan perlakuan panas.

Performa Suhu Tinggi

7075 kehilangan kekuatan tinggi secara cepat saat suhu operasi meningkat melebihi stabilitas penuaan pada suhu ruang; pelunakan signifikan terjadi di atas kira-kira 100–120 °C akibat presipitat yang mengalami penuaan berlebih. Paparan jangka panjang pada suhu sedang dapat menurunkan kekuatan luluh dan tarik karena pertumbuhan kasar presipitat penguat dan fenomena pemulihan potensial. Oleh karena itu, 7075 bukan paduan pilihan untuk aplikasi struktural suhu tinggi berkelanjutan.

Ketahanan oksidasi serupa dengan paduan aluminium lain; aluminium membentuk lapisan oksida pelindung tipis namun ini tidak mencegah evolusi presipitat termal yang merusak sifat mekanik. Pada bagian las atau yang mengalami siklus termal, pelunakan HAZ dan kehilangan lokal kekuatan dapat diperparah oleh paparan termal, sehingga perlakuan pasca las atau strategi penyambungan alternatif disarankan untuk komponen yang terpapar suhu tinggi.

Untuk layanan suhu tinggi jangka pendek atau intermiten yang membutuhkan retensi kekuatan, perancang harus mengkuantifikasi batas paparan suhu-waktu yang diizinkan dan mempertimbangkan paduan alternatif atau jadwal perlakuan panas protektif. Ketahanan creep pada 7075 terbatas dibanding paduan aluminium suhu tinggi dan biasanya diabaikan pada tegangan aplikasi tipikal.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 7075 Digunakan
Dirgantara	Fitting sayap, penempaan struktural	Kekuatan terhadap berat dan sifat lelah yang luar biasa ketika diperlakukan dengan benar
Kelautan	Shaft bertekanan tinggi, fitting (dengan perlindungan)	Kekuatan tinggi untuk komponen yang kritis terhadap berat dengan perlindungan korosi diterapkan
Otomotif	Komponen suspensi dan chassis berperforma tinggi	Kekuatan statis tinggi untuk komponen performa ringan
Pertahanan	Komponen senjata, dudukan	Kekuatan tarik tinggi dan kemudahan machining untuk bagian presisi
Produk Olahraga	Rangka sepeda, peralatan panjat	Kekuatan tinggi dan ketahanan lelah untuk peralatan yang sensitif terhadap berat
Elektronik	Dudukan struktural, beberapa penyebar panas	Perpaduan kekakuan dan kemudahan machining untuk penopang struktural

7075 tetap menjadi paduan pilihan untuk aplikasi dimana kekuatan statis dan lelah maksimum per massa adalah faktor dominan dalam desain serta strategi fabrikasi dan mitigasi korosi dapat diterapkan. Kemudahan machining dan kemampuannya untuk menghasilkan komponen berpresisi tinggi membuatnya cocok untuk bagian yang membutuhkan toleransi ketat dan hasil permukaan yang halus.

Wawasan Pemilihan

Gunakan 7075 ketika rasio kekuatan terhadap berat sangat penting dan proses manufaktur (perlakuan panas, machining, pelapisan) dapat dikontrol secara ketat. Paduan ini ideal untuk fitting dirgantara, perangkat keras pertahanan, dan bagian presisi hasil mesin dimana premium biaya dan tindakan kontrol korosi dibenarkan oleh peningkatan performa.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 7075 menukar konduktivitas listrik dan termal serta keformabilitas yang sangat baik untuk peningkatan kekuatan hingga satu orde besar; pilih 1100 hanya jika konduktivitas atau proses deep drawing adalah prioritas. Dibandingkan dengan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, 7075 menyediakan kekuatan statis yang jauh lebih tinggi tetapi dengan ketahanan korosi dan keformabilitas yang lebih rendah, sehingga paduan tersebut lebih disukai untuk plat kelautan, tangki bahan bakar, atau struktur yang dilas. Dibandingkan dengan paduan 6xxx yang dapat perlakuan panas (misalnya 6061), 7075 menawarkan kekuatan puncak yang jauh lebih tinggi tetapi kemampuan pengelasan dan ketahanan korosinya lebih buruk; pilih 7075 untuk kekuatan tertinggi dan 6061 ketika pengelasan, kualitas anodizing, atau ketahanan korosi umum lebih penting.

Pertimbangkan biaya, ketersediaan rantai pasok, dan perlakuan pasca fabrikasi yang diperlukan dalam pemilihan; jika pengelasan atau pembentukan masif setelah fabrikasi diperkirakan dilakukan, evaluasi 6061 atau 5052 sebagai alternatif meskipun kekuatannya lebih rendah.

Ringkasan Penutup

7075 tetap menjadi pilar paduan aluminium berkuatan tinggi dimana perancang menuntut kekuatan statis mendekati baja dengan penghematan bobot signifikan, yang diseimbangkan oleh strategi fabrikasi dan pengendalian korosi yang cermat. Respon pengerasan presipitasi yang dapat diamati dengan perlakuan panas memungkinkan kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang terancang pada berbagai temper, menjadikannya tak tergantikan dalam aplikasi dirgantara, pertahanan, dan performa tinggi. Pemilihan temper yang tepat, perlindungan permukaan, dan kendali proses adalah kunci untuk memaksimalkan kemampuan 7075 sekaligus mengelola keterbatasannya.