Aluminium 712: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

Alloy 712 adalah paduan aluminium yang dapat diperlakukan dengan panas dan memiliki kekuatan tinggi, yang paling tepat diklasifikasikan dalam keluarga seri 7xxx di mana seng merupakan penguat utama. Komposisinya didominasi oleh penambahan Zn-Mg-Cu yang menggerakkan pengerasan usia, dengan penambahan jejak Cr/Ti atau Zr yang sering digunakan untuk pengendalian struktur butir dan peningkatan ketangguhan. Mekanisme penguatan utama adalah pengerasan presipitasi setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan, meskipun pengerasan kerja terbatas dapat digunakan pada beberapa temper untuk menyesuaikan sifat. Ciri khasnya meliputi kekuatan statis tinggi dan kekakuan bagus untuk struktur yang sensitif terhadap bobot, konduktivitas termal dan listrik sedang, serta kompromi berupa penurunan ketahanan korosi umum dan kemampuan las dibandingkan dengan paduan keluarga 5xxx dan 6xxx.

Industri yang menggunakan Alloy 712 terutama adalah dirgantara dan transportasi berperforma tinggi di mana rasio kekuatan-terhadap-berat dan performa retak menjadi prioritas, serta beberapa aplikasi kelautan berdaya tahan tinggi dan otomotif khusus yang membutuhkan performa struktural superior. Paduan ini dipilih dibandingkan paduan dengan kekuatan lebih rendah ketika batas rancangan mengharuskan kekuatan luluh dan tarik tinggi tanpa menggunakan bahan eksotis atau ketebalan yang lebih berat. Insinyur memilih 712 ketika desain menuntut kekuatan spesifik tinggi dan ketahanan lelah sambil menerima kebutuhan proses fabrikasi yang terkontrol dan strategi mitigasi korosi. Jika dibandingkan dengan paduan seri 6xxx, 712 memberikan kekuatan puncak lebih tinggi dengan mengorbankan kemampuan dibentuk dan sifat yang memburuk akibat pengelasan, menjadikannya bahan spesialis daripada paduan struktural untuk tujuan umum.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dilunak-lunak-kan; duktilitas maksimum untuk pembentukan
H14	Sedang	Sedang-Rendah	Baik	Cukup	Pengerasan kerja hingga kekuatan menengah tanpa penuaan
T5	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Cukup	Didinginkan dari proses pembentukan temperatur tinggi dan dipenuaan buatan
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Buruk	Perlakuan panas larutan dan penuaan buatan untuk kekuatan puncak
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Buruk	Perlakuan larutan, relaksasi tegangan dengan peregangan, lalu penuaan buatan
T73	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Lebih Baik	Kondisi overaged dengan ketahanan SCC dan ketangguhan membaik

Temper sangat mengatur keseimbangan antara kekuatan dan duktilitas untuk 712; temper O dan H digunakan saat dibutuhkan pembentukan signifikan sementara temper T memaksimalkan kekuatan melalui presipitasi terkontrol. Temper overaged seperti T73 digunakan untuk meningkatkan ketangguhan retak dan ketahanan terhadap retakan korosi tegangan dengan mengorbankan sebagian kekuatan puncak.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.40	Impuritas jejak, mengendalikan karakteristik pengecoran
Fe	0.10–0.50	Impuritas yang dapat membentuk intermetallic mempengaruhi ketangguhan
Mn	0.05–0.30	Minor; dapat memperbaiki struktur butir dan kekuatan sedikit
Mg	1.3–2.5	Elemen ko-paduan utama bersama Zn membentuk presipitat MgZn2
Cu	0.8–2.0	Penguat dan mengendalikan kinetika pengerasan usia
Zn	4.5–6.5	Penguat utama di paduan kelas 7xxx
Cr	0.02–0.30	Microalloy untuk kontrol rekristalisasi dan ketangguhan
Ti	0.01–0.10	Penghalus butir pada produk tempa
Lainnya	Seimbang / impuritas (masing-masing <0.05–0.5)	Elemen sisa (Zr, V, dll.) untuk kontrol butir dan efek jejak

Sistem Zn–Mg–Cu menentukan respons pengerasan usia: Zn dan Mg bergabung membentuk presipitat halus MgZn2 yang memberikan sebagian besar penguatan setelah penuaan, sementara Cu menggeser kinetika presipitasi dan meningkatkan kekuatan puncak. Penambahan microalloy seperti Cr, Ti, atau Zr digunakan untuk membatasi pertumbuhan butir selama perlakuan larutan dan meningkatkan ketangguhan retak serta ketahanan lelah dengan menstabilkan struktur sub-butir halus. Elemen sisa dan impuritas mempengaruhi pembentukan fase batas butir sehingga berdampak pada kerentanan SCC dan ketangguhan.

Sifat Mekanik

Di bawah beban tarik, 712 menunjukkan perilaku aluminium yang dapat diperlakukan panas klasik di mana kekuatan dan duktilitas sangat tergantung temper; temper perlakuan larutan dan penuaan puncak mengembangkan kekuatan tarik dan luluh tinggi dengan duktilitas sedang. Kekuatan luluh pada temper puncak biasanya merupakan fraksi besar dari kekuatan tarik maksimum, yang menguntungkan stabilitas dimensi di bawah beban layanan tetapi mengurangi jendela pembentukan dan meningkatkan pegas balik. Kekerasan berkorelasi baik dengan sifat tarik: kekerasan naik secara signifikan setelah penuaan ketika presipitat koheren dan semi-koheren berkembang; pengerasan ini juga memengaruhi karakteristik pemesinan dan inisiasi retak lelah. Ketebalan dan ukuran penampang mempengaruhi kekuatan puncak yang dapat dicapai karena sensitivitas pendinginan; penampang tebal dapat memiliki kekuatan dan ketangguhan lebih rendah akibat pendinginan lebih lambat dan presipitat interdendritik yang lebih besar.

Sifat	O/Anil	Temper Kunci (misal T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	~220–260 MPa	~520–580 MPa	Nilai puncak T6 mirip dengan aluminium tinggi-Zn lain; tergantung ketebalan penampang
Kekuatan Luluh	~60–120 MPa	~460–520 MPa	Peningkatan signifikan saat penuaan; rasio luluh tinggi pada keadaan T6
Regangan	~18–26%	~6–12%	Duktilitas berkurang setelah penuaan; kondisi O disukai untuk pembentukan berat
Kekerasan	~50–75 HB	~140–165 HB	Kekerasan Brinell naik signifikan dengan penuaan dan presipitasi

Performa lelah pada 712 yang diproses dengan baik bisa sangat baik dibanding dengan paduan berdaya tahan lebih rendah, selama kualitas permukaan, kondisi sisa tegangan, dan korosi dikendalikan. Kekuatan lelah puncak dicapai pada kondisi T651 atau overaged yang menyeimbangkan kekuatan dan ketahanan pertumbuhan retak, sementara kondisi penuaan puncak yang agresif memaksimalkan kekuatan statis tapi bisa lebih sensitif terhadap retak.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.78 g/cm³	Khas untuk paduan Al–Zn–Mg–Cu; rasio kekuatan-terhadap-berat yang menguntungkan
Rentang Leleh	~500–645 °C	Rentang solidus–liquidus tergantung kadar Zn/Cu dan fase sekunder
Konduktivitas Termal	120–150 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni; berkurang karena paduan dan presipitasi
Konduktivitas Listrik	28–38 % IACS	Berbeda lebih rendah dibanding aluminium murni karena unsur larut dan presipitasi
Kalor Jenis	~0.90 J/g·K	Hampir sama dengan kalor jenis kebanyakan paduan aluminium tempa
Koefisien Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal khas paduan aluminium

Sifat fisik menjadikan 712 menarik untuk bagian struktural yang sensitif terhadap bobot dan membutuhkan stabilitas termal serta disipasi panas yang memadai, meskipun konduktivitas listrik dan termalnya lebih rendah dibandingkan aluminium lebih murni. Rentang leleh dan pembekuan memengaruhi perilaku pengecoran dan pengelasan; interval pembekuan mempromosikan pembentukan fase intermetallic yang harus dikendalikan melalui penyetelan paduan dan pengendalian proses.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3–6,0 mm	Kekuatan konsisten pada ketebalan tipis; baik untuk panel yang dibentuk	O, H14, T5, T6	Digunakan saat dibutuhkan kekuatan spesifik tinggi dan pembentukan ketebalan ringan
Plat	6–150+ mm	Kekuatan dan ketangguhan sensitif terhadap ketebalan; sensitif terhadap quench pada penampang tebal	O, T6, T651, T73	Bagian berat memerlukan kontrol termal ketat selama quench dan aging
Ekstrusi	Ketebalan dinding 1–20 mm	Profil ekstrusi dapat mencapai kekuatan tinggi namun dibatasi oleh laju quench	T5, T6 (pascapenuaan)	Bagian kompleks mungkin memerlukan aging langsung atau siklus paint-bake
Tabung	OD 10–300 mm	Properti mekanik bergantung pada metode fabrikasi dan pengurangan dimensi	O, T6	Tabung tanpa sambungan atau las memerlukan perlakuan panas pasca proses untuk properti puncak
Batang/Bilah	Diameter 3–150 mm	Batang merespons baik pada rangkaian solusi/quench/age; ukuran penampang mengontrol properti	O, T6	Digunakan untuk fitting, bagian yang dimesin, dan komponen dengan tegangan tinggi

Bentuk produk yang berbeda membutuhkan proses yang disesuaikan untuk mencapai properti target; lembaran tipis dapat didinginkan dan diaging cepat untuk kondisi puncak sementara plat tebal memerlukan strategi quenching khusus atau overaging untuk mengurangi gradien sisa. Riwayat ekstrusi dan gulungan mempengaruhi perilaku rekristalisasi dan anisotropi akhir; oleh karena itu, desainer harus mempertimbangkan properti arah dan efek cold work atau pelurusan stretch pada temper yang dihasilkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	712	USA	Penamaan industri untuk keluarga paduan Zn–Mg–Cu tempa dengan kekuatan tinggi
EN AW	Tidak ada padanan langsung	Eropa	Tidak ada penamaan EN AW tunggal yang persis sama dengan 712; analog terdekat adalah AW-7075 dan AW-7050
JIS	Tidak ada padanan langsung	Jepang	Tidak ada padanan JIS tepat; performa serupa dengan paduan seri A7075
GB/T	Tidak ada padanan langsung	China	Standar China mungkin menyediakan paduan Zn–Mg–Cu kekuatan tinggi serupa tapi bukan padanan langsung 712

Perbedaan kecil antara 712 dan grade standar terdekat disebabkan oleh rasio Zn/Mg/Cu yang tepat dan penambahan mikro-paduan yang mengubah urutan presipitasi dan sensitivitas quench. Bahkan perubahan kecil pada kadar Cu atau Zn dapat mengubah kekuatan puncak saat diaging, ketangguhan patah, dan kerentanan terhadap retak korosi tegangan, sehingga penggantian langsung harus divalidasi dengan pengujian mekanik dan evaluasi korosi. Standar regional sering menyediakan alternatif dengan performa dekat, tapi pembeli harus memverifikasi penamaan temper, kualifikasi bentuk produk, dan sertifikat properti sebelum menentukan pengganti langsung.

Ketahanan Korosi

Paduan 712 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer moderat pada lingkungan non-agresif tetapi lebih rentan terhadap korosi lokal dan pitting dibandingkan paduan 5xxx atau 6xxx annealed karena kandungan Zn dan Cu yang lebih tinggi. Pada lingkungan laut atau kaya klorida, paduan ini memerlukan perlindungan seperti sistem cat, anodizing, atau proteksi katodik; jika tidak, pitting dan eksfoliasi dapat mempercepat degradasi komponen. Retak korosi tegangan (SCC) merupakan risiko yang dikenal untuk paduan Zn–Mg–Cu kekuatan tinggi dan dipengaruhi oleh kondisi metalurgi, tegangan sisa, dan status aging; overaging (misal T73) atau pengurangan tegangan sisa melalui pendinginan mengurangi kerentanan SCC. Interaksi galvani dengan logam berbeda juga penting: 712 anodis terhadap baja tahan karat dan katodis terhadap magnesium, sehingga isolasi atau pengikat dan pelapis kompatibel harus ditentukan untuk menghindari korosi galvani.

Dibandingkan dengan paduan keluarga 5xxx (berbasis Mg), 712 menukar ketahanan korosi dengan kekuatan lebih tinggi; seri 5xxx biasanya lebih tahan terhadap lingkungan laut tanpa perlindungan berat. Dibandingkan paduan 6xxx, 712 biasanya menawarkan kekuatan statis lebih tinggi tetapi ketahanan umum korosi dan performa zona las lebih rendah, sehingga memerlukan perlindungan permukaan tambahan pada aplikasi terbuka.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan Paduan 712 dengan metode fusi konvensional (TIG/MIG) cukup menantang karena input panas mengubah kondisi presipitasi dan menyebabkan pelunakan daerah HAZ, sehingga kehilangan kekuatan signifikan di sekitar las. Paduan pengisi khusus dan kontrol proses dapat mengurangi risiko retak panas, tetapi bahkan dengan pengisi yang tepat sambungan hasil las atau perbaikan biasanya tidak dapat mengembalikan kekuatan puncak T6 dasar material; pengelasan gesek sering dipilih untuk mempertahankan properti mekanik yang lebih tinggi serta meminimalkan porositas dan retak. Perlakuan sebelum dan sesudah las, termasuk pemanasan awal yang terkontrol, quench/aging, atau pengurangan tegangan lokal secara mekanik, umum digunakan untuk mengendalikan distorsi dan mengoptimalkan performa sambungan.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 712 umumnya baik dalam kondisi T6 dibandingkan banyak paduan aluminium kekuatan tinggi karena struktur mikronya relatif seragam, tetapi gaya alat dan pengendalian serpihan lebih tinggi dibanding paduan lunak. Alat carbide dengan geometri rake positif dan baja kecepatan tinggi dengan lapisan pelindung disarankan; kecepatan potong dan laju umpan harus disesuaikan untuk menyeimbangkan umur alat dan hasil akhir, serta pendingin dianjurkan untuk mengontrol input termal dan mencegah pembentukan edge buildup. Hasil permukaan dan tegangan sisa akibat pengerjaan mempengaruhi perilaku kelelahan, sehingga langkah pengerjaan akhir dan operasi pengurangan tegangan harus ditentukan untuk komponen kritis di bidang kedirgantaraan.

Kemampuan Pembentukan

Pembentukan paling baik dilakukan pada temper O atau temper lunak H dimana elongasi dan kelengkungan maksimal; temper T6 dan temper puncak lainnya memiliki kemampuan pembentukan dingin terbatas dan menunjukkan springback lebih besar serta risiko retak. Radius minimum tekukan bergantung pada ketebalan dan temper, tetapi aturan konservatif adalah merancang radius tekuk 2–4× ketebalan material untuk bagian T6 dan 1–2× ketebalan untuk material temper O. Jika dibutuhkan bentuk kompleks untuk bagian kekuatan tinggi, pembentukan hampir bentuk akhir diikuti oleh perlakuan panas (aging atau solusi/aging) sering menjadi jalur manufaktur yang paling praktis.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 712 mengikuti jalur perlakuan solusi, quench, dan aging buatan standar untuk mengembangkan properti mekanik puncak. Suhu perlakuan solusi biasanya berkisar antara 470–490 °C untuk melarutkan fase yang dapat larut, diikuti dengan quench cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh yang dapat mengendap saat aging. Jadwal aging buatan bervariasi tergantung keseimbangan kekuatan dan ketahanan SCC yang diinginkan; aging tipe T6 umumnya menggunakan suhu 120–130 °C selama beberapa jam untuk menghasilkan kekerasan puncak, sedangkan overaging (T73) menggunakan suhu lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk memperbesar partikel endapan dan meningkatkan ketangguhan serta ketahanan korosi. Transisi temper T dapat digunakan untuk menyesuaikan properti: anneal reversion dan aging alam terkontrol mempengaruhi respons aging buatan berikutnya dan harus dikendalikan untuk memastikan pencapaian properti yang dapat direproduksi.

Pengerasan kerja memiliki peran terbatas dibanding pengerasan presipitasi untuk 712, tetapi cold work dapat digunakan untuk menambah kekuatan pada temper antar waktu (misal seri H1x) jika respons aging kompatibel. Annealing penuh mengembalikan paduan ke kondisi O yang mudah dibentuk dan digunakan sebelum operasi pembentukan berat.

Performa Suhu Tinggi

Retensi kekuatan pada temperatur tinggi terbatas untuk Paduan 712; pelunakan signifikan terjadi di atas ~120–150 °C karena struktur partikel endapan mengerut dan kehilangan koherensi. Untuk pemaparan jangka pendek hingga ~200 °C kekuatan residual mungkin masih ada, namun penggunaan jangka panjang pada suhu tinggi menurunkan kekuatan luluh dan mempercepat creep serta relaksasi tegangan sisa. Oksidasi minimal pada paduan aluminium pada suhu sedang, tetapi lapisan pelindung dapat menurun dan memungkinkan korosi lokal jika stabilitas termal tidak memadai. Daerah HAZ yang tercipta oleh pengelasan atau siklus termal lain sangat rentan terhadap kehilangan kekuatan akibat pelarutan dan presipitasi ulang partikel, sehingga paparan termal selama fabrikasi harus dikontrol ketat untuk mempertahankan integritas mekanik.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 712 Digunakan
Aerospace	Fitting fuselage dan struktur penyangga sayap	Kekuatan spesifik tinggi dan ketangguhan retak untuk bagian struktural utama
Marine	Fitting lambung dan tiang dengan kekuatan tinggi	Kekuatan terhadap berat yang tinggi dan ketahanan lelah yang baik dengan perlindungan korosi yang tepat
Automotive	Komponen chassis berperforma tinggi dan suspensi	Pengurangan berat di mana kekuatan puncak dan kekakuan mengurangi massa
Electronics	Rangka struktural dan bracket dengan kekuatan tinggi	Kekuatan dan kestabilan dimensi dengan konduktivitas termal sedang
Defense	Selongsong proyektil, bracket struktural	Kekuatan tinggi dan performa lelah yang baik di bawah beban siklik

Paduan 712 dipilih ketika keseimbangan antara kekuatan statis tinggi, ketangguhan yang dapat diterima, dan jalur fabrikasi yang terkelola memberikan keunggulan kinerja yang jelas pada struktur yang kritis terhadap keselamatan atau berat. Penggunaannya paling efektif jika perlindungan korosi tambahan dan proses fabrikasi terkontrol dapat dianggarkan.

Wawasan Pemilihan

Paduan 712 paling baik dipilih ketika kekuatan statis tinggi dan kekakuan merupakan faktor desain utama dan rencana fabrikasi mencakup perlakuan panas terkontrol serta perlindungan korosi. Dibandingkan dengan aluminium komersial murni (misal 1100), 712 menukar konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan untuk kekuatan tarik dan luluh jauh lebih tinggi, sehingga tidak cocok jika konduktivitas maksimum atau proses pembentukan dalam sangat diperlukan.

Dibandingkan dengan paduan kerja keras umum seperti 3003 atau 5052, 712 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi dengan biaya berkurangnya kemampuan pembentukan dan sensitivitas korosi laut yang lebih besar; gunakan 712 saat kebutuhan kekuatan struktural lebih penting daripada kemudahan pembentukan atau ketahanan korosi bawaan. Dibandingkan dengan paduan 6xxx yang dapat diperlakukan panas (misal 6061/6063), 712 memberikan kekuatan puncak lebih tinggi namun biasanya memiliki sifat zona las dan ketahanan korosi yang lebih rendah; pilih 712 saat kekuatan terhadap berat maksimum dibutuhkan dan desain mengakomodasi penyambungan khusus atau FSW serta pelapisan pelindung.

Ringkasan Penutup

Paduan 712 tetap relevan ketika perancang membutuhkan aluminium bermuatan tinggi yang dapat diperlakukan panas dengan envelope kekuatan spesifik yang sangat baik dan perilaku lelah yang baik, asalkan kontrol fabrikasi dan strategi mitigasi korosi diimplementasikan. Ketika digunakan dengan temper yang sesuai, metode penyambungan, dan perlindungan yang tepat, 712 memberikan solusi performa tinggi yang andal untuk aplikasi aerospace, marine, dan transportasi kelas atas.