Aluminium 8075: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Alloy 8075 adalah paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas dengan kekuatan tinggi yang secara fungsional berada sejajar dengan keluarga paduan Zn‑Mg‑Cu berkekuatan tinggi, bukan keluarga paduan utama 1xxx–6xxx yang umum. Biasanya diklasifikasikan dalam seri aluminium 8xxx, di mana komposisi kimianya disetel untuk memaksimalkan kekuatan sekaligus berusaha mempertahankan ketangguhan dan ketahanan korosi yang dapat diterima untuk aplikasi struktural.

Elemen paduan utama dalam 8075 adalah seng dan magnesium, dengan penambahan terkontrol tembaga serta elemen mikro-paduan seperti krom, zirkonium atau titanium untuk memperhalus struktur butir dan mengontrol rekristalisasi. Penguatan terutama dicapai melalui pengerasan presipitasi (perlakuan larutan diikuti oleh quenching dan penuaan buatan), menghasilkan presipitat fase η (MgZn2) yang halus yang memberikan kekuatan luluh dan tarik yang tinggi.

Ciri utama 8075 meliputi kekuatan spesifik tinggi, kemampuan las fusi yang sedang hingga buruk, penurunan konduktivitas listrik dan termal dibandingkan aluminium murni, serta kemampuan pembentukan dingin yang terbatas pada kondisi puncak penuaan. Industri sasaran mencakup struktur kedirgantaraan, komponen transportasi berperforma tinggi, dan beberapa bagian struktural kelautan atau perkeretaapian di mana rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi dibutuhkan.

Engineer memilih 8075 saat diperlukan kombinasi kekuatan tinggi, toleransi kerusakan, dan performa korosi yang optimal (dibandingkan paduan 7xxx lama) serta ketika penghematan berat membenarkan biaya material dan proses tambahan. Paduan ini dipilih dibandingkan paduan berkekuatan lebih rendah ketika performa struktural puncak diperlukan dan dibandingkan beberapa paduan seri 7xxx ketika trade-off kemampuan manufaktur atau performa korosi lebih menguntungkan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Excelente	Excelente	Sepenuhnya dianil, digunakan untuk pembentukan kompleks dan penyambungan sebelum penguatan
H14	Rendah–Sedang	Sedang	Baik	Cukup	Dikeraskan secara deformasi dan sebagian distabilkan untuk kekuatan sedang dan formabilitas bagus
T5	Sedang–Tinggi	Rendah–Sedang	Cukup	Buruk–Cukup	Didinginkan dari suhu tinggi dan dipenuaan buatan; nyaman untuk ekstrusi
T6	Tinggi	Rendah	Buruk	Buruk	Perlakuan larutan, quenching, dan penuaan buatan; memberikan kekuatan mendekati maksimum
T651	Tinggi	Rendah	Buruk	Buruk	T6 dengan pelepasan tegangan melalui peregangan untuk meminimalkan tegangan sisa setelah quench
T76 / T77	Sedang–Tinggi	Sedang	Lebih baik dari T6	Buruk	Penuaan berlebih atau modifikasi penuaan untuk meningkatkan ketahanan terhadap retak korosi yang dipengaruhi tegangan dengan biaya kekuatan puncak tertentu

Temper memiliki pengaruh utama pada trade-off antara kekuatan dan keuletan: temper dianil dan dikeraskan secara deformasi memberikan formabilitas terbaik, sementara T6/T651 memberi kekuatan statis tertinggi. Penuaan berlebih (T76/T77) adalah pilihan produksi umum saat ketahanan retak korosi akibat tegangan diperlukan dengan mengorbankan sebagian kekuatan puncak.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0,10–0,50	Deoksidator dan pembentuk fase batas butir; kelebihan dapat mengurangi ketangguhan
Fe	≤0,50	Elemen impuritas; berkontribusi pada intermetalik yang dapat mengurangi keuletan
Mn	≤0,30	Mengontrol struktur butir dan sedikit meningkatkan ketangguhan
Mg	1,8–2,6	Elemen penguat utama; membentuk presipitat MgZn2 bersama Zn
Cu	0,8–1,9	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi dapat mengurangi ketahanan korosi jika berlebihan
Zn	5,0–6,5	Kontributor kekuatan utama dengan membentuk presipitat Mg‑Zn; kunci kekuatan tinggi
Cr	0,05–0,25	Mikro-paduan untuk kontrol rekristalisasi dan peningkatan ketangguhan
Ti	≤0,20	Penghalus butir saat ditambahkan dalam jumlah kecil selama pengecoran/ekstrusi
Lainnya / Balance Al	Balance	Jejak Zr, V atau elemen lain dapat hadir untuk mengontrol presipitasi dan pertumbuhan butir

Keseimbangan antara seng, magnesium, dan tembaga menentukan kimia presipitasi dasar yang menetapkan kekuatan puncak setelah perlakuan larutan dan penuaan. Elemen mikro-paduan seperti Cr, Zr, dan Ti sengaja digunakan untuk mengontrol ukuran butir, membatasi rekristalisasi, dan menstabilkan mikrostruktur selama proses termomekanikal, yang meningkatkan ketangguhan dan ketahanan terhadap retakan akibat quenching.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 8075 berperilaku seperti paduan pengerasan presipitasi Zn tinggi lainnya: kekuatan luluh dan tarik naik tajam setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan tetapi keuletan menurun. Temper puncak penuaan (T6/T651) memberikan kekuatan luluh tinggi dan retensi modulus elastisitas yang baik, sementara temper dianil atau temper H memberikan regangan yang lebih baik untuk operasi pembentukan. Kekuatan lelah sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan, ketebalan, dan tegangan sisa, dengan shot peening dan hasil permukaan yang cermat mampu memperpanjang umur lelah secara signifikan.

Kekuatan luluh dalam praktik teknik untuk temper puncak dapat mendekati nilai khas paduan 7xxx berkekuatan tinggi; namun, laju pertumbuhan retak lelah dan toleransi kerusakan sangat sensitif terhadap mikrostruktur dan sejarah manufaktur. Kekerasan berkorelasi erat dengan kekuatan tarik dan digunakan dalam produksi untuk pengendalian penuaan, di mana pengukuran kekerasan Rockwell atau Vickers menyediakan penilaian cepat terhadap kondisi temper. Efek ketebalan signifikan: bagian yang lebih tebal mendingin lebih lambat setelah quenching dan dapat menunjukkan kerapatan presipitat lebih rendah sehingga kekuatan menurun kecuali dikendalikan dengan proses terkontrol atau penjadwalan penuaan berlebih.

Sifat	O/Dianil	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	~200–320 MPa (umum untuk dianil berat)	~470–540 MPa (umum puncak penuaan)	Rentang luas tergantung ketebalan, penuaan, dan kimia tepat
Kekuatan Luluh	~70–180 MPa	~400–480 MPa	Kekuatan luluh bervariasi dengan urutan penuaan; hasil T6/T651 tinggi untuk penggunaan struktural
Elongasi	15–25%	6–12%	Regangan turun signifikan dalam kondisi puncak penuaan
Kekerasan	~40–75 HV	~150–185 HV	Kekerasan berkorelasi dengan pengerasan penuaan dan digunakan untuk QC selama perlakuan panas

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Massa Jenis	~2,78 g/cm³	Umum untuk paduan aluminium berkandungan Zn tinggi; digunakan untuk perhitungan massa
Rentang Leleh	Solidus ~480–510 °C; Liquidus ~640–655 °C	Paduan memperlebar rentang leleh dibanding aluminium murni
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K (tergantung temper)	Lebih rendah dibanding aluminium murni karena elemen paduan
Konduktivitas Listrik	~28–40 % IACS	Menurun dengan kandungan Zn dan Cu yang lebih tinggi; bervariasi dengan temper dan proses
Kalor Jenis	~0,88–0,92 kJ/kg·K	Umum untuk paduan aluminium pada aplikasi struktural
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien aluminium standar untuk desain struktural

Sifat fisik mencerminkan kandungan paduan tinggi: konduktivitas termal dan listrik menurun dibanding aluminium ber-paduan rendah namun tetap unggul dibanding baja berdasarkan massa spesifik. Suhu leleh/solidus penting untuk jendela pengelasan dan perlakuan panas; rentang leleh yang relatif lebar dan intermetalik rendah leleh terkait paduan meningkatkan risiko retak panas saat pengelasan fusi.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.5–6.0 mm	Ketebalan tipis mencapai kekuatan hampir puncak setelah proses aging	O, H14, T5, T6, T651	Banyak digunakan untuk skin dan panel struktural tipis
Plat	6–200+ mm	Bagian yang lebih tebal memerlukan quenching yang hati-hati dan mungkin memiliki kekuatan maksimum yang lebih rendah	O, T6, T651	Plat tebal perlu quenching yang dikontrol atau dapat digunakan dalam kondisi overaged
Ekstrusi	Penampang variabel	Kekuatan tergantung pada ketebalan penampang dan temper T	T5, T6, T651	Ekstrusi dapat dikeraskan dengan aging; profil kompleks dapat dibuat dengan homogenisasi yang terkendali
Tabung	Rentang OD bervariasi	Tanpa sambungan atau dilas; sifat mekanik tergantung ketebalan dinding dan perlakuan panas	O, T6	Umum digunakan untuk tabung struktural kekuatan tinggi dan komponen chassis
Batang/Baja Bulat	Diameter hingga 200 mm	Batang memerlukan perlakuan larutan dan quenching terkendali untuk sifat puncak	O, T6	Digunakan ketika diperlukan momen inersia tinggi dan kekuatan lokal yang besar

Perbedaan proses sangat signifikan antara produk tipis dan tebal karena laju quench mengatur nukleasi presipitat selama aging. Lembaran dan ekstrusi mengalami quench cepat dan mencapai kekuatan lebih tinggi setelah aging standar; plat dan batang besar sering memerlukan perlakuan panas modifikasi atau mengorbankan sebagian kekuatan puncak untuk menghindari retak akibat quench atau sifat yang tidak homogen. Desainer harus memilih bentuk dan temper untuk menyeimbangkan kemampuan pembentukan, kekuatan akhir, dan jalur fabrikasi.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	8075	USA	Penamaan umum yang digunakan oleh produsen dan pemasok
EN AW	Tidak banyak distandarkan	Eropa	Tidak ada padanan langsung 1:1 di EN; desainer sering merujuk pada EN AW-7075 atau EN AW-7020 sebagai analog fungsional dengan pengecekan silang yang cermat
JIS	Tidak distandarkan langsung	Jepang	Padanan tidak umum dicantumkan; spesifikasi lokal dan lembar data pemasok digunakan
GB/T	Tidak banyak distandarkan	Tiongkok	Tidak ada standar GB/T langsung; pabrik Tiongkok mungkin memasok kimia serupa dengan penamaan khusus

Tidak ada padanan universal 1:1 antara semua standar untuk 8075; paduan ini dikendalikan terutama oleh spesifikasi pemasok dan kebutuhan OEM aerospace. Saat substitusi dalam proyek internasional, engineer harus membandingkan kimia rinci, respons perlakuan panas, dan lembar sifat mekanik daripada hanya mengandalkan label grade, karena perbedaan kecil dalam Cu/Mg/Zn atau elemen mikro-paduan dapat memengaruhi respons aging dan ketahanan korosi secara signifikan.

Ketahanan Korosi

Ketahanan korosi atmosferik untuk 8075 tipikal untuk paduan presipitasi-hardened dengan kadar Zn tinggi: cukup baik di lingkungan yang tidak agresif namun sensitif terhadap atmosfer dengan klorida tinggi atau polusi tanpa pelapis pelindung. Risiko korosi eksfoliasi dan serangan antarbutir meningkat ketika mikrostruktur kekuatan puncak hadir, terutama pada bagian tebal atau setelah proses yang kurang tepat, sehingga kladding, pelapis konversi, anodizing, atau pelapis organik umum digunakan pada aplikasi terbuka.

Dalam lingkungan laut, 8075 membutuhkan desain dan perlindungan karena pitting yang diinduksi klorida dan korosi lokal dapat memicu retak kelelahan; namun, ketika diproteksi dan dirancang dengan baik, dapat digunakan pada superstruktur kapal laut di mana penghematan berat sangat penting. Kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) adalah pertimbangan utama desain: kondisi aging puncak (T6/T651) menunjukkan sensitivitas SCC lebih tinggi dan strategi overaging (T76/T77) atau proses termomekanik digunakan untuk meningkatkan resistensi SCC dengan beberapa kompromi kekuatan.

Interaksi galvanik harus dikelola melalui desain: 8075 bersifat anodis terhadap banyak baja tahan karat dan paduan tembaga, sehingga perlu berhati-hati saat dikombinasikan dengan logam berbeda. Dibandingkan dengan paduan seri 5xxx (misal 5052), memberikan kekuatan lebih tinggi tetapi ketahanan korosi intrinsik lebih rendah; dibandingkan dengan paduan seri 7xxx lama, varian 8075 sering disesuaikan untuk meningkatkan resistensi eksfoliasi melalui mikro-paduan dan praktek aging yang dimodifikasi.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan fusi pada 8075 menantang karena kandungan Zn dan Mg yang tinggi, yang memicu retak panas dan menghasilkan HAZ yang lunak dengan kehilangan kekuatan signifikan. Pengelasan gesekan (FSW) adalah metode penyambungan yang disukai untuk aplikasi struktural karena mempertahankan distribusi presipitat halus dan meminimalkan pelunakan HAZ. Jika pengelasan fusi diperlukan, gunakan kawat pengisi dengan kekuatan rendah, perlakuan panas pra dan pasca las, atau sambungan mekanik, dan harapkan sambungan las memiliki kekuatan jauh lebih rendah daripada bahan dasar kecuali proses khusus digunakan.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 8075 umumnya sedang; paduan lebih mudah dikerjakan pada temper mendekati kondisi anneal dan menjadi lebih menantang pada temper aging puncak dimana kekerasan meningkatkan keausan alat. Alat carbide dengan sudut rake positif besar dan setup kaku direkomendasikan, serta parameter pemotongan perlu menggunakan kecepatan tinggi dengan pendinginan melimpah untuk mencegah terbentuknya built-up edge. Kontrol serpihan cenderung tidak kontinu pada ketebalan tipis dan kontinu pada temper anneal yang lebih duktile, sehingga geometri alat dan strategi pendinginan harus dipilih untuk mengelola evakuasi serpihan dan hasil permukaan.

Kemudahan Pembentukan

Operasi pembentukan paling mudah pada temper O dan temper kerja ringan dengan elongasi dan kemampuan membengkok tinggi; temper puncak seperti T6 kurang cocok untuk pembentukan dingin kompleks tanpa anneal antar proses. Radius lentur minimum harus konservatif pada T6 (biasanya ≥3–6 × ketebalan tergantung alat dan radius), dan pembentukan/penarikan mungkin dilakukan dalam kondisi pra-anneal diikuti dengan perlakuan panas pasca-form untuk mengembalikan kekuatan. Untuk radius ketat atau drawing dalam, pesan material dalam temper O dan rencanakan perlakuan larutan dan aging berikutnya jika diperlukan kekuatan akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang dapat diperlakukan panas, 8075 merespons prosedur perlakuan larutan klasik, quench, dan aging. Perlakuan larutan biasanya dilakukan pada suhu mendekati margin solidus paduan (sekitar 475–500 °C tergantung ukuran penampang) untuk melarutkan fasa larut, diikuti dengan quench segera untuk mempertahankan larutan padat jenuh berlebih. Aging buatan dilakukan setelahnya, dengan T5 merepresentasikan aging buatan langsung tanpa perlakuan larutan sebelumnya, dan T6 mencakup perlakuan larutan plus aging buatan; suhu aging biasanya antara 120 °C hingga 180 °C tergantung pada keseimbangan kekuatan/ketangguhan yang diinginkan.

T651 menunjukkan temper T6 dengan peregangan atau relaksasi tegangan terkendali setelah quench untuk meminimalkan distorsi sisa pada bagian struktural, umum untuk plat aerospace. Overaging (T76/T77) menggunakan aging pada suhu lebih tinggi atau waktu lebih lama untuk memperbesar presipitat dan mengurangi kerentanan SCC serta eksfoliasi, menghasilkan kekuatan puncak lebih rendah namun performa lingkungan lebih baik. Perilaku tanpa perlakuan panas terbatas pada kerja dingin pra-aging dan anneal yang digunakan untuk mengembalikan duktibilitas sebelum perlakuan panas akhir.

Kinerja Pada Suhu Tinggi

8075 mengalami penurunan kekuatan yang cukup signifikan saat suhu meningkat di atas suhu kamar; sebagian besar kekuatan struktural berkurang di atas sekitar 100–150 °C dan tidak cocok untuk layanan berkelanjutan pada suhu tinggi yang ditemui pada aplikasi mesin atau struktur panas. Oksidasi di udara terbatas (aluminium membentuk oksida pelindung), tetapi suhu tinggi mempercepat evolusi temper dan pembesaran presipitat, yang mengurangi sifat mekanik dan dapat mengubah ketahanan korosi.

HAZ yang terbentuk selama pengelasan juga akan menunjukkan overaging dan pelunakan lokal, memperparah kehilangan kekuatan di sekitar las dan membuat detail desain struktur panas menjadi sangat penting. Untuk eksposur jangka pendek atau proses seperti brazing, manajemen termal yang cermat dan perlakuan panas pra/pasca diperlukan untuk menghindari perubahan mikrostruktur yang merugikan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 8075 Digunakan
Aerospace	Penutup fuselage, fitting struktural	Kekuatan-berat tinggi dan karakteristik kelelahan/permukaan yang baik untuk struktur rangka pesawat
Marine	Anggota struktural ringan	Penghematan berat dan performa korosi yang baik dengan pelapis yang tepat
Otomotif / Transportasi	Komponen chassis dan suspensi performa tinggi	Kekuatan spesifik tinggi mengurangi massa dan meningkatkan respons dinamis
Elektronik	Dudukan dan bracket struktural	Perpaduan kekuatan dan konduktivitas termal untuk jalur termal struktural

Singkatnya, portofolio aplikasi 8075 fokus pada situasi yang membutuhkan kekuatan statis dan kelelahan tinggi, di mana desainer dapat membenarkan proses fabrikasi khusus atau perlakuan pelindung. Penggunaannya paling berdampak pada struktur sensitif berat di mana paduan aluminium tradisional tidak dapat memenuhi target kekuatan tanpa ketebalan berlebih.

Wawasan Pemilihan

Untuk panduan pemilihan cepat, pilih 8075 ketika Anda membutuhkan paduan dengan kekuatan tinggi yang dapat dikeraskan dengan presipitasi, memiliki performa mekanik kelas dirgantara, serta dapat mengakomodasi keterbatasan dalam kemampuan pengelasan dan memerlukan langkah perlindungan terhadap korosi. Paduan ini paling tepat digunakan ketika kekakuan yang kritis terhadap bobot dan performa kelelahan tinggi menjadi faktor desain utama, serta saat kemampuan proses seperti FSW, pendinginan terkendali, dan penuaan khusus tersedia.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), 8075 mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan demi kekuatan dan ketahanan kelelahan yang jauh lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum (3003 / 5052), 8075 memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi namun biasanya memerlukan pelapisan dan kontrol korosi yang ketat agar mencapai ketahanan lingkungan yang sebanding dengan seri 5xxx. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas umum seperti 6061 atau 6063, 8075 memberikan kekuatan puncak yang lebih tinggi untuk aplikasi struktural; pilih 8075 ketika rasio kekuatan terhadap berat paling utama dibandingkan kemudahan manufaktur dan kemampuan pengelasan yang lebih luas dari keluarga 6xxx.

Ringkasan Penutup

Paduan 8075 tetap relevan untuk rekayasa modern di mana kekuatan spesifik tinggi dan performa kelelahan yang disesuaikan sangat penting, serta proses manufaktur dan langkah perlindungan tersedia untuk mengelola keterbatasan pengelasan dan trade-off korosi. Sifatnya yang dapat diperlakukan panas dan strategi penuaan yang adaptif menjadikannya material yang berguna untuk aplikasi struktural berkinerja tinggi dan sensitif terhadap berat.