Aluminium 771: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Tinjauan Komprehensif

Alloy 771 termasuk dalam keluarga paduan aluminium seri 7xxx, yang utamanya merupakan sistem aluminium-zinc-magnesium(-tembaga) yang direkayasa untuk kekuatan tinggi melalui pengerasan presipitasi. Komposisi nominalnya menekankan Zn sebagai elemen paduan utama yang didukung oleh Mg dan Cu untuk mendorong presipitasi pengerasan ulang umur, dengan tambahan jejak Cr, Zr, atau Ti yang digunakan untuk memperhalus struktur butiran dan mengontrol rekristalisasi.

Mekanisme pengerasan untuk 771 adalah pengerasan presipitasi yang dapat diperlakukan dengan panas: perlakuan larutan melarutkan unsur pelarut, pendinginan cepat (quenching) menjebak larutan padat jenuh lebih, dan penuaan buatan selanjutnya menghasilkan presipitat η (MgZn2) halus dan terdispersi serta presipitat terkait untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik. Ciri utama meliputi rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, ketahanan korosi intrinsik dari sedang hingga rendah kecuali jika dilakukan overaged atau pelapisan, kemampuan las terbatas pada temper puncak, dan kemampuan bentuk pada suhu ruang yang lebih rendah dibandingkan paduan 5xxx dan 6xxx.

Industri yang umum menggunakan 771 antara lain dirgantara untuk fitting bertegangan tinggi dan penempaan struktural, otomotif performa tinggi untuk komponen struktural dan bagian suspensi, kelautan untuk fitting kekuatan tinggi dengan pelapisan pelindung, serta peralatan olahraga khusus di mana kekakuan dan bobot ringan sangat penting. Insinyur memilih 771 dibanding paduan lain ketika desain memerlukan kombinasi kekuatan statis tinggi dan ketahanan lelah dengan prioritas pengurangan massa, dengan mempertimbangkan kompromi dalam fabrikasi dan manajemen korosi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Ekselen	Ekselen	Telah direkristalisasi penuh, duktisitas maksimum untuk pembentukan
T4	Sedang	Sedang	Baik	Berkurang	Penuaan alami setelah quench; kekuatan menengah
T6	Tinggi	Rendah–Sedang	Buruk–Sedang	Buruk	Perlakuan larutan + penuaan buatan hingga kekuatan puncak
T73	Sedang–Tinggi	Membaik	Sedang	Buruk	Penggunaan overaged untuk ketahanan retak korosi tegangan (SCC) dan korosi lebih baik
T651	Tinggi (distabilkan)	Rendah–Sedang	Buruk–Sedang	Buruk	Pereda tegangan dengan peregangan setelah T6 untuk mengurangi tegangan sisa
H12 / H14	Sedang	Rendah–Sedang	Terbatas	Baik	Temper pengerasan regangan untuk lembaran dengan peningkatan kekuatan bertahap

Pemilihan temper sangat mempengaruhi batas mekanik paduan dan perilaku fabrikasi. Temper puncak seperti T6 memberikan kekuatan statis maksimum dan ketahanan lelah tetapi mengurangi elongasi dan kemampuan membengkok secara signifikan, sehingga pengerjaan mesin dan pembentukan menjadi lebih menantang serta meningkatkan kerentanan terhadap retak korosi tegangan.

Temper overaged (seperti T73 atau temper distabilkan seperti T651) mengorbankan sebagian kekuatan puncak untuk ketahanan korosi dan ketangguhan patahan yang lebih baik; temper ini digunakan ketika daya tahan lingkungan atau ketahanan terhadap SCC lebih penting daripada kekuatan luluh mutlak.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Al	Seimbang	Logam utama; sisanya setelah penambahan paduan
Zn	5,5–7,5	Elemen penguat utama membentuk presipitat MgZn2
Mg	1,6–3,0	Bekerja sama dengan Zn untuk mendorong pengerasan ulang umur; memengaruhi duktisitas
Cu	1,0–2,2	Menambah kekuatan dan meningkatkan ketahanan creep; dapat mengurangi ketahanan korosi
Cr	0,05–0,25	Pengontrol struktur butir dan penghambat rekristalisasi
Ti	0,01–0,15	Penghalus butir pada pengecoran dan ingot
Fe	≤0,5	Impuritas membentuk intermetalik; dikontrol untuk membatasi kerapuhan
Si	≤0,5	Impuritas dari proses; dibatasi untuk menghindari fase rapuh
Mn	≤0,3	Kontribusi minor untuk kekuatan dan perilaku korosi
Zr / Lainnya	0,01–0,25	Elemen mikro paduan opsional untuk kontrol butir dan stabilitas termal

Rasio Zn–Mg–Cu mengatur urutan presipitasi serta ukuran dan distribusi fasa penguat dalam 771. Zinc dan magnesium mengontrol kekuatan puncak melalui presipitat η′/η, sementara tembaga memperhalus struktur presipitat dan meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan peningkatan sensitivitas korosi lokal. Elemen jejak seperti Cr dan Zr berperan sebagai penghambat rekristalisasi dan agen kontrol nukleasi, meningkatkan stabilitas selama proses termomekanik serta membantu mempertahankan mikrostruktur berbutir halus untuk ketangguhan yang lebih baik.

Sifat Mekanik

Sebagai paduan seri 7xxx yang dapat diperlakukan dengan panas, 771 menunjukkan perilaku mekanik yang luas tergantung pada temper dan ketebalan. Pada kondisi dilunakkan (O) menawarkan duktisitas dan kemampuan bentuk yang baik dengan kekuatan luluh dan tarik relatif rendah, sehingga cocok untuk pembentukan berat dan operasi peregangan. Pada kondisi penuaan puncak (T6/T651) kekuatan tarik dan luluh meningkat tajam dengan penurunan elongasi dan kemampuan pembengkokan yang khas; area HAZ atau las akan menjadi lunak kecuali dilakukan perlakuan panas pasca-las.

Ketahanan lelah 771 pada temper puncak umumnya sangat baik jika mikrostruktur dikontrol ketat dan kondisi permukaan terjaga, namun kinerja lelah sangat sensitif terhadap lubang korosi dan bekas pengerjaan mesin yang menjadi titik inisiasi retak. Ketebalan memengaruhi sifat yang dapat dicapai: bagian tebal lebih sulit membawa proses perlakuan larutan dan pendinginan cepat secara seragam, yang dapat mengurangi kekuatan efektif dan meningkatkan variasi sifat untuk plat dan penempaan dibanding lembaran tipis dan ekstrusi.

Sifat	O/Dilunakkan	Temper Utama (misal T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	240–320 MPa	540–660 MPa	Kekuatan puncak khas paduan Al-Zn-Mg-Cu berdaya tinggi
Kekuatan Luluh	120–210 MPa	470–600 MPa	Peningkatan signifikan setelah perlakuan panas; tergantung ketebalan
Elongasi	12–20%	6–12%	Duktisitas turun pada temper puncak; temper lama (T73) mengembalikan sebagian duktisitas
Kekerasan	60–90 HB	150–210 HB	Kekerasan berkorelasi dengan status presipitasi dan stabilitas temper

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2.78 g/cm³	Tipikal paduan aluminium berdaya tinggi; berkontribusi pada kekuatan spesifik tinggi
Rentang Leleh	~480–635 °C	Wilayah solidus–liquidus tergantung pada paduan; perilaku leleh melebar karena unsur pelarut
Konduktivitas Termal	120–150 W/(m·K)	Lebih rendah dari Al murni karena paduan; cukup untuk banyak penggunaan pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~28–40 % IACS	Menurun dibanding aluminium murni akibat hamburan unsur pelarut
Kalor Jenis	~0.9 J/(g·K)	Sekitar 900 J/(kg·K); berguna untuk perhitungan desain termal
Ekspansi Termal	~23–24 µm/(m·K)	Perluasan linier khas mendekati paduan aluminium lain

Kepadatan dan sifat termal membuat 771 menarik saat dibutuhkan kekuatan tinggi dengan konduktivitas termal sedang, seperti pada komponen struktural ringan yang juga mungkin membuang panas. Konduktivitas listrik dikorbankan dibanding aluminium murni dan paduan seri 1xxx, sehingga 771 jarang dipilih untuk penghantar listrik utama; sebaliknya dipilih ketika performa mekanik per unit massa menjadi kriteria utama.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Dapat diproduksi dalam temper O, T4, T6	O, T4, T6, T73	Lembaran tipis mencapai penuaan seragam dan kekuatan tinggi setelah T6
Plat	6–200 mm	Kekuatan dapat menurun dengan ketebalan karena keterbatasan quenching	O, T6, T651	Plat tebal memerlukan metode quench yang terkontrol; digunakan untuk forging dan elemen struktural
Ekstrusi	Penampang hingga 200 mm	Kekuatan arah yang baik; sifat tergantung pada pendinginan	O, T4, T6	Profil ekstrusi memungkinkan bentuk kompleks dengan kekakuan statis tinggi
Tabung	Ketebalan dinding 0.5–25 mm	Kekuatan serupa dengan lembaran saat diberi perlakuan panas	O, T6	Seamless atau welded; ketebalan dinding mempengaruhi respon perlakuan panas
Batang	Diameter 5–200 mm	Sifat autofriksi/aus bervariasi dengan temper	O, T6	Batang forged atau diluluskan digunakan untuk fitting dan pengikat beban tinggi

Rute pemrosesan sangat mempengaruhi mikrostruktur dan sifat akhir; bentuk produk cor atau tempa berbeda secara signifikan dalam ukuran butir dan populasi inklusi saat diterima. Lembaran dan ekstrusi tipis lebih mudah dibawa ke kondisi pelarutan penuh dan quenching, memberikan sifat T6 yang lebih konsisten, sedangkan plat dan forging berat sering memerlukan fixture quench khusus, quenching terputus, atau temper modifikasi untuk membatasi tegangan sisa dan mempertahankan ketangguhan.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	771	USA	Penamaan yang digunakan di beberapa katalog produsen; sesuai dengan keluarga Al-Zn-Mg-Cu berkekuatan tinggi
EN AW	—	Eropa	Tidak ada padanan 1:1 di daftar EN; sebanding dengan keluarga EN AW-7075/7010 dengan komposisi yang disesuaikan
JIS	—	Jepang	Terdapat paduan Al-Zn-Mg-Cu berkekuatan tinggi serupa, namun padanan langsung memerlukan perbandingan komposisi
GB/T	—	Cina	Padanan lokal ada dalam seri Al–Zn–Mg; spesifikasi berbeda pada batas kemurnian dan temper

Referensi silang langsung antara standar nasional tidak selalu tepat untuk penamaan proprietary atau yang kurang umum seperti 771. Perbedaan kecil dalam kandungan impuritas yang diizinkan, tambahan mikroaloi jejak (misalnya Zr vs. Ti), dan temper yang ditentukan dapat menyebabkan perbedaan signifikan dalam kepekaan SCC dan ketangguhan patahan. Engineer harus membandingkan spesifikasi kimia lengkap dan temper, bukan hanya label grade, saat menggantikan material antar wilayah.

Ketahanan Korosi

Dalam lingkungan atmosferik, 771 menunjukkan ketahanan korosi yang wajar bila dilapisi cat, anodizing, atau overaged, namun kerentanannya terhadap korosi lokal dan pitting lebih tinggi dibandingkan keluarga aluminium mangan (3xxx) atau aluminium magnesium (5xxx). Kehadiran tembaga dan kadar seng tinggi meningkatkan aktivitas elektrokimia paduan dan memusatkan potensi galvanik, sehingga pelapisan pelindung atau cladding umum digunakan dalam banyak aplikasi.

Dalam lingkungan laut atau yang kaya klorida, 771 memerlukan perhatian khusus: serangan lokal dan stress-corrosion cracking (SCC) merupakan mode kegagalan utama, terutama pada temper penuaan puncak. Temper overaged (T73) dan perlakuan permukaan pelindung mengurangi risiko SCC, tetapi para desainer sering menghindari penggunaan temper T6 puncak pada paparan air garam yang sangat agresif kecuali ada pelindung korban atau sistem katodik.

Interaksi galvanik dengan logam berlainan lebih agresif pada 771 dibandingkan paduan aluminium yang kurang aktif karena potensial sirkuit terbuka yang lebih tinggi; isolasi dari baja tahan karat atau tembaga dan desain sambungan yang hati-hati diperlukan. Dibandingkan dengan paduan seri 6xxx (misalnya 6061), 771 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi biasanya ketahanan korosi dasar lebih rendah dan kebutuhan perlindungan lebih besar pada layanan terbuka.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Pengelasan 771 menantang pada temper puncak karena daerah pengelasan dan zona terpengaruh panas (HAZ) biasanya mengalami pelarutan presipitat penguat dan mungkin tidak memperoleh kekuatan kembali tanpa perlakuan panas pasca las. Metode fusion welding (TIG/MIG) memungkinkan tetapi memerlukan alloy filler khusus dan sering menghasilkan pelunakan HAZ serta penurunan umur lelah; pilihan filler bertujuan menyeimbangkan kekuatan dan duktibilitas dan umumnya melibatkan paduan Al-Mg atau Al-Mg-Si untuk mengurangi kecenderungan hot cracking. Ketahanan terhadap hot cracking adalah batasan desain penting, dan perlakuan pra- dan pasca pengelasan serta siklus termal terkontrol sering digunakan untuk meminimalkan tegangan sisa dan kehilangan kekuatan.

Kemampuan Mesin

771 menunjukkan kemampuan mesin yang umumnya baik hingga sangat baik di antara paduan aluminium berkekuatan tinggi, sering sebanding dengan 7075; dapat dimesin dengan bersih menggunakan perkakas dan strategi pendinginan yang tepat. Perkakas karbida disukai pada kecepatan pemotongan sedang hingga tinggi dengan sudut potong positif untuk menghasilkan serpihan pendek dan terkontrol; kecepatan maju harus dioptimalkan untuk menghindari goyangan dan mempertahankan hasil permukaan serta integritas permukaan yang sensitif terhadap kelelahan. Hasil akhir permukaan dan tegangan residu tekan yang diperkenalkan selama pemesinan sangat mempengaruhi performa lelah dan harus dikendalikan lewat parameter proses dan pass finishing.

Kemampuan Bentuk

Pembentukan terbaik dilakukan pada temper kekuatan rendah (O atau T4) di mana duktibilitas paling tinggi; pembentukan dingin berat pada kondisi T6 tidak disarankan karena elongasi terbatas dan peningkatan risiko retak. Radius lentur minimum tipikal pada T6 lebih besar dibandingkan paduan seri 5xxx, dan perancang harus mengantisipasi springback serta kemungkinan operasi annealing parsial. Untuk bentuk kompleks, pembentukan hangat atau perlakuan solusi diikuti dengan quench terkontrol dan pembentukan dekat kondisi T4 memberikan cara untuk menghasilkan bentuk hampir final sebelum penuaan akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

Perlakuan solusi pada 771 dilakukan pada suhu biasanya antara 470–485 °C, dipertahankan cukup lama untuk melarutkan fase larut dan menormalkan mikrostruktur. Quench cepat dari suhu larutan ke suhu ruang atau mandi dingin diperlukan untuk mempertahankan solusi padat jenuh lebih; sensitivitas laju quench meningkat dengan ketebalan penampang, dan quench tak memadai mengurangi kekuatan puncak yang dapat dicapai.

Penuaan buatan untuk T6 umumnya dilakukan pada suhu antara 120–160 °C selama beberapa jam untuk menghasilkan distribusi halus presipitat η′, menghasilkan kekerasan dan luluh puncak. Perlakuan overaging (T73 atau T7x) menggunakan suhu penuaan lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk memperbesar presipitat dan meningkatkan ketahanan terhadap stress-corrosion cracking serta stabilitas dimensi dengan mengorbankan sebagian kekuatan tarik.

Pada layanan atau fabrikasi yang tidak memungkinkan perlakuan panas, pengerasan kerja memberikan peningkatan kekuatan terbatas untuk paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; karena 771 dapat diberi perlakuan panas, pengerasan dingin umumnya digunakan untuk perubahan bentuk minor daripada pengerasan. Anneal penuh (O) dicapai dengan pemanasan di atas suhu larutan diikuti dengan pendinginan terkontrol untuk mengembalikan duktibilitas dan menghilangkan tegangan sisa.

Performa Suhu Tinggi

Paparan suhu tinggi menyebabkan penurunan kekuatan karena presipitat menggerombol dan melarut; 771 menunjukkan penurunan signifikan pada luluh dan kekuatan tarik di atas ~120–150 °C. Untuk layanan kontinu, suhu maksimum yang direkomendasikan sering dibatasi sekitar ~100 °C untuk menjaga sifat mekanik dan mencegah overaging yang dipercepat.

Oksidasi minimal dibandingkan logam reaktif, tetapi lapisan permukaan dan pelapis dapat menurun pada suhu tinggi; tindakan perlindungan dan pemilihan material harus memperhitungkan siklus termal yang dapat mengubah tegangan sisa dan perilaku HAZ setelah pengelasan. Ketahanan creep sedang; untuk komponen yang mendapat beban berkelanjutan pada suhu tinggi, paduan alternatif atau desain dengan toleransi disarankan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 771
Otomotif	Lengan suspensi ringan, penguat struktural	Rasio kekuatan terhadap berat tinggi mengurangi massa takterpegaya dan meningkatkan performa
Kelautan	Fitting berkekuatan tinggi dan komponen lambung balap	Saat dilapisi, memberikan kekuatan tinggi dengan bobot yang dapat diterima untuk kapal performa
Aerospace	Fitting, komponen landing gear, forging	Kekuatan tarik dan kelelahan tinggi untuk bagian struktural primer/sekunder
Elektronik	Penyebar panas dan penguat	Konduktivitas termal baik dikombinasikan dengan kekakuan struktural
Perlengkapan Olahraga	Rangka sepeda performa tinggi, raket	Menggabungkan kekakuan, massa rendah, dan ketahanan lelah untuk peralatan kompetitif

Singkatnya, 771 dipilih ketika kekuatan statis dan kelelahan per massa menjadi faktor penentu dan ketika tantangan korosi dan fabrikasi dapat diatasi dengan perlindungan, pemrosesan khusus, atau pemilihan temper yang tepat. Ruang aplikasi material ini berada di area di mana penghematan bobot langsung diterjemahkan menjadi keunggulan performa atau efisiensi.

Wawasan Pemilihan

Untuk engineer yang memilih material, 771 adalah pilihan desain yang memprioritaskan rasio kekuatan-terhadap-berat dan performa kelelahan dengan mengorbankan ketahanan korosi intrinsik dan kemudahan penyambungan. Gunakan 771 ketika pengurangan berat struktural dan kekuatan statis tinggi menjadi kendala utama dan ketika proses manufaktur dapat menyediakan perlakuan panas terkontrol serta perlindungan permukaan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 771 menukarkan kekuatan yang jauh lebih tinggi dengan konduktivitas listrik yang lebih rendah dan kemampuan bentuk yang berkurang. Dibandingkan dengan paduan yang telah mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 771 memberikan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan kekuatan lelah, tetapi memerlukan perlindungan korosi yang lebih hati-hati dan memiliki daya ulet yang lebih rendah. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 771 memberikan kekuatan puncak yang lebih tinggi untuk aplikasi struktural; pilih 771 ketika kekuatan ekstra dibutuhkan dan desain dapat mengakomodasi protokol pengelasan dan pengendalian korosi yang lebih ketat.

Gunakan pendekatan konservatif untuk sambungan las, pilih temper overaged untuk lingkungan korosif, dan lakukan validasi performa dengan pengujian kelelahan dan SCC untuk komponen kritis; ini menyeimbangkan atribut mekanik kuat material dengan sensitivitasnya terhadap proses fabrikasi dan lingkungan.

Ringkasan Penutup

Paduan 771 tetap relevan ketika rasio kekuatan-terhadap-berat yang luar biasa dan performa kelelahan menjadi fokus utama pada tujuan desain, asalkan keterbatasannya dalam kemampuan las dan ketahanan korosi diatasi melalui pemilihan temper, sistem pelindung, dan proses fabrikasi yang terkontrol. Ketika ditentukan spesifikasi dan diproses dengan benar, 771 memungkinkan struktur ringan berkinerja tinggi di berbagai aplikasi dirgantara, otomotif, kelautan, dan olahraga khusus.