Aluminium 713: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

Alloy 713 termasuk dalam keluarga paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan tinggi dan paling dekat dengan seri 7xxx baik dari segi kimia maupun performa. Paduan ini terutama mengandung seng sebagai elemen penguat utama, diolah bersama magnesium dan tembaga untuk menghasilkan struktur mikro pengerasan presipitasi.

Mekanisme penguatan utama untuk 713 adalah pengerasan usia melalui perlakuan solusi diikuti dengan quench terkontrol dan penuaan buatan; material ini menunjukkan penguatan yang signifikan melalui pembentukan presipitat fase MgZn2 (eta) yang koheren dan semi-koheren. Ciri utama termasuk kekuatan tarik dan luluh yang tinggi relatif terhadap densitasnya, ketahanan korosi intrinsik yang sedang sampai rendah jika dibandingkan dengan paduan 5xxx/6xxx, dan kemampuan bentuk yang terbatas namun bisa dikerjakan pada temper lebih lunak; kemampuan las memerlukan perhatian khusus untuk menghindari pelunakan dan retak pada daerah terpengaruh panas (HAZ).

Industri tipikal yang menggunakan alloy 713 adalah fitting struktural dirgantara, komponen otomotif performa tinggi, perangkat pertahanan, serta beberapa peralatan laut dan olahraga di mana rasio kekuatan terhadap berat sangat penting. Paduan ini dipilih dibandingkan paduan dengan kekuatan lebih rendah ketika kekuatan statis puncak dan ketahanan lelah, kekakuan, serta toleransi kerusakan per berat menjadi prioritas desain lebih tinggi dibandingkan ketahanan korosi mutlak atau kemudahan pengelasan.

Perancang memilih 713 ketika aplikasi menuntut kekuatan maksimal dari paduan aluminium yang dapat diperlakukan solusi dengan respons penuaan yang relatif dapat diprediksi, serta memungkinkan restorasi mekanis setelah pengelasan atau mitigasi korosi (pelapisan, anodizing, paduan pengorban).

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (12–20%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil, terbaik untuk pembentukan dan penarikan
H14	Sedang	Sedang (8–12%)	Baik	Cukup	Dikeraskan dengan deformasi, penguatan tambahan terbatas
T5	Sedang-Tinggi	Sedang (6–10%)	Sedang	Cukup	Didinginkan dari proses pengerjaan panas dan dipenuaan buatan
T6	Tinggi	Lebih Rendah (6–10%)	Cukup hingga buruk	Terbatas	Perlakuan solusi + penuaan buatan; kekuatan puncak
T651	Tinggi	Lebih Rendah (6–10%)	Cukup hingga buruk	Terbatas	T6 dengan pereda tegangan melalui peregangan untuk stabilisasi properti
H112	Variabel	Variabel	Variabel	Variabel	Temper hasil fabrikasi; kondisi dikontrol vendor

Temper sangat mempengaruhi karakter mekanik 713: temper anil O memaksimalkan keuletan dan kemampuan bentuk dengan mengorbankan kekuatan, sedangkan T6/T651 memberikan kekuatan luluh dan tarik puncak dengan pengurangan elongasi dan kemampuan membengkok yang bersamaan. Pemilihan temper merupakan kompromi teknik antara kebutuhan proses pembentukan, kekuatan akhir layanan, dan kerentanan terhadap fenomena seperti retak korosi karena tegangan dan pelunakan HAZ setelah pengelasan.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Impuritas; mempengaruhi kelancaran pengecoran dan kemampuan pengerasan sedikit
Fe	≤ 0.50	Intermetalik kaya Fe dapat mengurangi ketangguhan dan umur lelah
Mn	≤ 0.30	Modifikator struktur butir minor; penguatan larutan padat terbatas
Mg	2.0–2.9	Komponen kunci untuk presipitat MgZn2; mengontrol kinetika penuaan
Cu	1.2–1.8	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan, dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	5.1–6.5	Elemen penguat utama membentuk presipitat Mg-Zn
Cr	0.10–0.30	Mengontrol rekristalisasi dan struktur butir, meningkatkan ketangguhan
Ti	≤ 0.10	Penghalus butir selama pengecoran atau pemrosesan primer
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05–0.15	Tambahan jejak dan elemen residual; sisanya Al

Kimia nominal 713 dioptimalkan untuk pengerasan presipitasi: seng dan magnesium berperan membentuk fase penguat dominan selama penuaan, sementara tembaga meningkatkan kekuatan puncak dan kekerasan dengan pengorbanan sedikit ketahanan korosi. Kromium dan titanium jejak berfungsi sebagai stabilisator mikrostruktur untuk menghaluskan butir dan mengurangi kerentanan rekristalisasi selama pemrosesan termomekanik.

Properti Mekanik

Sifat tarik 713 sangat bergantung pada temper dan ketebalan penampang. Dalam kondisi penuaan puncak T6/T651 paduan ini mengembangkan kekuatan tarik ultimate tinggi dan kekuatan luluh signifikan dengan elongasi sedang, sedangkan bahan anil memiliki kekuatan jauh lebih rendah tapi keuletan dan ketangguhan superior. Kurva tegangan-regangan biasanya menunjukkan plastisitas seragam terbatas sebelum terjadi leher lokal pada temper kekuatan tinggi tetapi mempertahankan modulus dan perilaku elastis yang sebanding dengan grade aluminium lain.

Kekuatan luluh dan tarik sensitif terhadap parameter penuaan dan ketebalan penampang; penampang tebal mendingin lebih lambat saat quench, yang dapat menurunkan kekerasan puncak dan mengubah kinetika penuaan. Kekerasan umum digunakan sebagai indikator di lantai produksi untuk temper dan tingkat kekuatan tarik, dengan indentasi Brinell atau Vickers berkorelasi pada data tarik. Performa lelah kompetitif di kelasnya ketika hasil permukaan dan keadaan tegangan residual dikontrol baik, namun umur lelah sangat dipengaruhi oleh korosi, lekukan, dan sejarah pengerjaan dingin.

Properti	O/Anil	Temper Utama (misal T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	240–320 MPa	520–590 MPa	Nilai penuaan puncak T6/T651 tergantung pada ketebalan dan jadwal penuaan
Kekuatan Luluh (0.2% offset)	110–200 MPa	450–540 MPa	Kekuatan luluh meningkat tajam dari O ke T6; HAZ bisa menurunkan kekuatan lokal
Elongasi (pada 50 mm)	12–20%	6–12%	Elongasi berkurang oleh penuaan dan pengerjaan dingin; metode pengukuran berpengaruh
Kekerasan (HB)	60–80 HB	140–170 HB	Rentang Brinell kira-kira; kekerasan terkait dengan sifat tarik

Properti Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Densitas	2.80 g/cm³	Tipe untuk paduan Al-Zn-Mg-Cu kekuatan tinggi; kekuatan spesifik sangat baik
Rentang Leleh	~500–635 °C (solidus ke liquidus)	Paduan menurunkan titik liquidus sedikit dari Al murni; margin pengecoran penting
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dibanding 6xxx dan Al murni tetapi tetap baik untuk penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~30–35% IACS	Turun akibat paduan; khas untuk paduan kelas 7xxx
Kapasitansi Panas Spesifik	~0.88 J/g·K	Seperti paduan aluminium tempa lainnya
Ekspansi Termal	~23.2 µm/m·K	Mendekati nilai aluminium tipikal; harus didesain untuk regangan termal

Set properti fisik menempatkan 713 sebagai logam struktural ringan yang termal konduktif dengan ekspansi dan kapasitas panas yang dapat diprediksi untuk peran manajemen panas. Konduktivitas listrik yang lebih rendah dibanding aluminium lebih murni membatasi penggunaannya pada penghantar arus tinggi, tetapi konduktivitas termal masih memadai untuk banyak aplikasi heat sink saat kekuatan mekanik dibutuhkan bersamaan dengan performa termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Typical	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Kekuatan penampang tipis seragam; menguntungkan untuk pembentukan dingin pada temper O/H	O, H14, T5, T6	Umum digunakan untuk panel dan komponen kulit
Plat	6–200+ mm	Efek ketebalan signifikan; plat tebal mungkin tidak mencapai kekuatan T6 penuh tanpa quench khusus	O, T6, T651	Aplikasi struktural memerlukan kontrol quench yang ketat
Ekstrusi	Penampang hingga beberapa ratus mm	Sifat mekanik bervariasi dengan TMT dan penuaan; anisotropi arah mungkin ada	T5, T6, H112	Profil panjang untuk rangka dan penguat
Tabung	Ø10–200 mm	Sifat sensitif terhadap metode pembuatan (tanpa sambungan vs las) dan perlakuan panas berikutnya	T6, T651	Tabung hidraulik, struktural, dan transportasi
Batang/Rod	Ø5–100 mm	Biasanya diproduksi dalam temper T6 atau O; respon penuaan dapat diprediksi	O, T6	Pengikat, fitting, komponen mesin

Lembaran dan ketebalan tipis umumnya mudah dibentuk dan mencapai performa mekanik konsisten, sedangkan plat dan ekstrusi tebal memerlukan perhatian pada laju quench dan distorsi selama perlakuan solusi. Ekstrusi dan batang sering dipenuaan di lini lanjut (T5/T6) untuk mengoptimalkan kekuatan, sedangkan tabung las dan elemen struktural perlu perlakuan panas pasca-las atau desain pengaman terhadap pelunakan HAZ.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	713	USA	Penamaan yang digunakan untuk grade industri/proprieter ini; perilaku sangat mirip dengan kelas 7xxx
EN AW	—	Eropa	Tidak ada ekuivalen EN yang tepat; pembanding umum terdekat adalah EN AW-7075 dan EN AW-7050
JIS	—	Jepang	Tidak ada ekuivalen langsung JIS; perbandingan sering dibuat dengan paduan A7075 untuk perilaku mekanik
GB/T	—	Cina	Tidak ada ekuivalen langsung GB/T; paduan seri 7xxx Cina menunjukkan kimia dan performa serupa

Tidak ada standar global tunggal yang memetakan satu-satu dengan 713; alih-alih, para engineer biasanya merujuk pada paduan keluarga 7xxx yang sudah mapan (7075, 7050) untuk mengindikasikan perilaku dalam desain, pengadaan dan sertifikasi. Perbedaan kecil dalam batas kandungan tembaga, seng, dan magnesium serta kehadiran elemen mikro-paduan (Cr, Zr, Ti) menciptakan perbedaan bermakna dalam respon penuaan, ketangguhan, dan kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) yang harus dikonfirmasi melalui sertifikasi material dari pemasok.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosfer, paduan 713 menunjukkan performa yang cukup baik ketika dilindungi dengan pelapis, cat, atau film anodik, tetapi paparan logam polos cenderung lebih mudah menimbulkan pit dan eksfoliasi dibandingkan paduan seri 5xxx dan 6xxx. Kandungan Cu dan struktur presipitasi berdaya tinggi meningkatkan kerentanan terhadap korosi lokal dan serangan antar butir khususnya dalam siklus basah/kering atau atmosfer yang mengandung klorida.

Paparan laut perlu kehati-hatian: dengan perlindungan permukaan yang memadai serta isolasi katodik/anodik, paduan ini dapat digunakan di lingkungan yang sedikit agresif, namun untuk perendaman terus-menerus atau zona percikan biasanya baja tahan karat atau paduan 5xxx lebih disukai. Retak korosi tegangan adalah perhatian serius untuk kondisi kekuatan tinggi (T6/T651), terutama di bawah tegangan sisa tarik dan konsentrasi klorida yang tinggi; mitigasi desain meliputi pengurangan tegangan tarik, menggunakan kondisi kekuatan lebih rendah, atau penerapan sistem pelindung.

Pasangan galvanik dengan material lebih mulia (baja tahan karat, paduan tembaga) dapat mempercepat korosi lokal pada 713; pelapis korban atau penghalang isolasi dianjurkan untuk rangkaian logam campuran. Dibanding keluarga 3xxx/5xxx, 713 menukar ketahanan korosi alami yang lebih rendah dengan sifat mekanik unggul dan memerlukan rekayasa korosi tingkat sistem.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 713 cukup menantang pada kondisi kekuatan tinggi. Proses pengelasan fusi standar (TIG/MIG) menghasilkan pelunakan HAZ yang signifikan dan kehilangan sifat puncak di sekitar lasan, serta paduan rentan retak panas kecuali pemilihan kawat las dan desain sambungan dioptimalkan. Penggunaan kawat las dengan kekuatan rendah (misal, setara 5356 atau 4043 untuk aluminium) mengurangi risiko retak tapi menghasilkan sambungan dengan kekuatan lebih rendah dibanding logam dasar; perlakuan panas pasca las dan teknik pemulihan mekanik diperlukan untuk mengembalikan sifat struktural bila memungkinkan.

Kemampuan Mesin

Pemrosesan mesin 713 dalam kondisi T6/H umumnya baik dibandingan banyak baja kekuatan tinggi, namun memerlukan tooling dan pelapis kuat karena tinggi kekuatan dan kecenderungan pengerasan kerja pada permukaan potong. Alat carbide dengan sudut rake positif dan pemutus serbuk yang terkontrol efektif digunakan, dengan kecepatan potong sedang dan kecepatan makan lebih tinggi untuk menghindari terbentuknya mata pisau yang menumpuk. Hasil permukaan yang dicapai sangat baik; namun penjepitan dan penahan benda kerja harus dikontrol untuk mencegah distorsi dan menjaga toleransi dimensi.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan paling efektif pada kondisi O atau H lunak; radius tekuk harus disesuaikan dengan kondisi temper dan ketebalan dengan rasio R/t umumnya lebih besar pada kondisi T6. Kemampuan bentuk dingin menurun pesat dengan penuaan dan kandungan Cu, sehingga perancang biasanya membentuk pada kondisi lunak lalu melakukan rangkaian pengerjaan solusi/penuaan akhir saat geometri dan tegangan sisa memungkinkan. Hidroforming dan stretch-forming praktis untuk bentuk kompleks saat menggunakan material yang di-anneal dan jalur strain terkontrol.

Perilaku Perlakuan Panas

Paduan 713 adalah paduan dapat diperlakukan panas yang menunjukkan transisi temper T klasik: perlakuan panas solusi melarutkan fase larut dan menyiapkan larutan padat jenuh, quenching mempertahankan kondisi tersebut, dan penuaan buatan memicu presipitasi fase penguat. Suhu perlakuan solusi biasanya dalam kisaran 470–490 °C diikuti quenching cepat ke suhu kamar untuk meminimalkan pembentukan presipitat kasar.

Jadwal penuaan buatan untuk mencapai kekuatan puncak T6 biasanya menggunakan suhu 120–180 °C selama beberapa jam; variasi menghasilkan kondisi mirip T5 atau underaged untuk ketangguhan lebih baik dan pengurangan kerentanan SCC dengan sedikit kehilangan kekuatan. Varian T651 termasuk peregangan terkontrol untuk mereduksi tegangan sisa setelah quenching dan sebelum penuaan, menstabilkan dimensi untuk aplikasi struktural.

Jika diperlukan proses annealing, perlakuan lunak penuh (O) dilakukan pada suhu sekitar 340–400 °C dengan pendinginan lambat untuk merekristalisasi dan mengembalikan keuletan; pengerasan kerja melalui deformasi dingin menjadi alternatif tanpa perlakuan panas untuk peningkatan kekuatan moderat ketika perlakuan termal tidak memungkinkan.

Performa Suhu Tinggi

Kekuatan 713 mulai menurun secara signifikan di atas sekitar 120–150 °C karena perubahan stabilitas presipitat dan pembesaran fase penguat yang mengurangi kekuatan luluh dan tarik. Suhu layanan kontinyu di atas ~150 °C umumnya dihindari untuk komponen pembawa beban kecuali temper suhu tinggi tertentu dikembangkan. Oksidasi di udara terbatas karena pembentukan alumina alami, namun suhu tinggi mempercepat pembentukan skala permukaan dan dapat mengubah perilaku inisiasi retak lelah.

Perilaku HAZ terhadap input panas lokal tinggi (pengelasan) dapat menghasilkan zona lunak dan pelarutan presipitat yang memerlukan perlakuan panas pasca proses untuk mengembalikan sifat pada komponen kritis. Ketahanan creep pada suhu tinggi terbatas; untuk beban termal jangka panjang, perancang sering memilih paduan aluminium tahan panas atau bahan alternatif untuk komponen yang harus mempertahankan kekuatan substansial di atas suhu lingkungan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Pemakaian 713
Otomotif	Lengan suspensi performa tinggi, angkle batang struktural	Kekuatan spesifik dan kekakuan tinggi untuk reduksi berat
Kelautan	Batang kemudi, bracket kekuatan tinggi	Rasio kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi yang wajar dengan pelapis
Aerospace	Fitting, jalur flap, komponen gear pendarat (non-primer)	Kekuatan statis dan lelah tinggi, kemampuan mesin baik
Elektronik	Penyebar panas dan chassis struktural	Kondutivitas termal baik dikombinasikan dengan kekuatan lebih tinggi

Di berbagai sektor ini, 713 dipilih saat kekakuan dan kekuatan per satuan massa menjadi faktor keputusan desain dan saat strategi perlindungan permukaan dapat diimplementasikan untuk mengelola risiko korosi. Paduan ini sangat berguna di mana proses mesin dan proses sekunder diperlukan untuk menghasilkan bagian kompleks pembawa beban.

Wawasan Pemilihan

Pilih paduan 713 ketika desain memprioritaskan kekuatan spesifik puncak dan ketika proses pengerasan penuaan dan perlakuan termal terkontrol dapat diintegrasikan dalam manufaktur. Spesifikasikan kondisi temper lunak untuk operasi pembentukan dan rencanakan penuaan akhir agar mencapai performa mekanik yang dibutuhkan.

Dibanding aluminium murni komersial (1100), 713 menukar kekuatan dan kekakuan lebih tinggi dengan konduktivitas listrik berkurang dan kemampuan bentuk berkurang pada kondisi puncak. Dibanding paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 713 meraih kekuatan dan ketahanan lelah jauh lebih tinggi tapi ketahanan korosi bawaan lebih rendah dan memerlukan perlakuan termal. Dibanding paduan dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 713 mencapai kekuatan puncak lebih tinggi pada densitas serupa namun sering kali dengan pengorbanan ketangguhan, kemampuan las, dan kerentanan SCC; pilih 713 jika rasio kekuatan-terhadap-berat lebih penting daripada trade-off tersebut.

Ringkasan Penutup

Paduan 713 tetap menjadi pilihan aluminium kuat dan dapat diperlakukan panas yang bernilai ketika performa mekanik maksimum per satuan massa diperlukan dan proses manufaktur dapat mengontrol perlakuan panas, perlindungan permukaan, serta tegangan sisa. Formulasi kimianya memberikan perancang keseimbangan unggul antara kekuatan tarik, kemampuan mesin, dan performa termal ketika strategi korosi dan penyambungan pada tingkat sistem diintegrasikan.