Aluminium A2017: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

A2017 adalah paduan aluminium-tembaga yang termasuk dalam seri 2xxx dari paduan aluminium tempa. Unsur paduan utamanya adalah tembaga, dengan tambahan mangan dan sejumlah kecil magnesium, kromium, dan silikon untuk menyesuaikan kekuatan, struktur butir, dan kemampuan mesin.

A2017 adalah paduan yang dapat diperlakukan panas (age-hardenable); mekanisme penguatan utamanya adalah pengerasan presipitasi dari perlakuan larutan dan penuaan buatan, diperkuat dengan pengerjaan dingin terkendali pada temper tertentu. Kombinasi pengerasan presipitasi dan kontrol butiran halus menghasilkan kekuatan statis dan lelah yang jauh lebih tinggi dibandingkan paduan murni atau yang hanya dikerjakan dingin.

Sifat utama A2017 meliputi rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, kemampuan mesin yang baik dalam temper tertentu, ketahanan korosi sedang (lebih rendah dibanding keluarga 5xxx dan 6xxx), dan keterbatasan kemampuan las dibandingkan paduan tanpa tembaga. Industri khas yang menggunakan A2017 adalah dirgantara dan pertahanan untuk fitting dan perangkat keras, komponen mekanik presisi di otomotif dan peralatan industri, serta forging dan ekstrusi khusus di mana kekuatan tinggi dan stabilitas dimensi diperlukan.

Para insinyur memilih A2017 ketika desain memerlukan kekuatan dan ketahanan lelah yang lebih tinggi daripada yang dapat disediakan oleh seri 1xxx/3xxx/5xxx sambil mempertahankan kemampuan mesin yang baik untuk komponen kompleks atau presisi. A2017 dipilih dibanding paduan yang memiliki ketahanan korosi lebih tinggi ketika performa mekanik, presisi pengerjaan, dan kekakuan lokal menjadi prioritas dan ketika pelapis pelindung atau detail desain dapat mengurangi paparan korosi.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Baik Sekali	Baik Sekali	Sepenuhnya direkristalisasi; terbaik untuk pembentukan dan meredakan tegangan sisa
T4	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Terbatas	Usia alami setelah perlakuan larutan; keseimbangan baik antara kekuatan dan kemampuan bentuk
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Buruk	Perlakuan larutan dan penuaan buatan untuk kekuatan maksimal
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Buruk	T6 dengan peredaan tegangan (stretch) untuk meminimalkan tegangan sisa dan distorsi
H1x / H2x (misalnya, H14)	Variabel	Berkurang	Baik-Cukup	Terbatas	Kombinasi pengerjaan dingin dan penuaan; menyesuaikan kekuatan dan kemampuan bentuk untuk bagian spesifik

Temper sangat berpengaruh terhadap perilaku mekanik dan fabrikasi A2017. Temper O yang direkristalisasi menawarkan duktalitas dan kemampuan bentuk terbaik untuk deep drawing dan pembengkokan kompleks, sementara temper yang diperlakukan larutan dan diproses usia (T6/T651) memberikan kekuatan puncak dan performa lelah tinggi dengan pengorbanan elongasi.

Pemilihan temper juga memengaruhi kemampuan mesin dan risiko distorsi: temper yang lebih keras memerlukan mesin berbeda dan lebih rentan terhadap retak saat pengelasan, sedangkan temper dengan peredaan tegangan (T651) mengurangi deformasi pada komponen dengan toleransi ketat.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.5	Kontrol silikon rendah untuk membatasi intermetalik rapuh dan mempertahankan kemampuan mesin
Fe	≤ 0.7	Impuritas sisa; kadar Fe berlebih membentuk intermetalik keras yang mengurangi ketangguhan
Mn	0.3–0.9	Kontrol struktur butir dan peningkatan kekuatan melalui dispersi intermetalik
Mg	0.1–0.5	Kontribusi minor untuk presipitasi; memodifikasi respons penuaan
Cu	3.5–5.5	Unsur penguat utama; membentuk presipitat Al-Cu yang bertanggung jawab atas pengerasan usia
Zn	≤ 0.25	Dijaga rendah untuk menghindari penguatan tak diinginkan dan sensitivitas korosi
Cr	0.05–0.25	Kontrol mikrostruktur; mengurangi rekristalisasi selama pemrosesan termomekanik
Ti	0.02–0.15	Penghalus butir untuk produk cor atau tempa; meningkatkan ketangguhan dan struktur
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05	Elemen jejak dan impuritas; menyeimbangkan aluminium

Kandungan tembaga adalah faktor penentu performa mekanik A2017: presipitat kaya Cu (fase θ′/θ) yang terbentuk akibat perlakuan larutan dan penuaan memberikan sebagian besar kekuatan paduan. Mangan dan kromium memperhalus ukuran butir dan membatasi pertumbuhan intermetalik yang tidak diinginkan, mempertahankan ketangguhan dan meningkatkan performa lelah. Silikon dan seng yang rendah menjaga fase rapuh dan risiko galvanik terkendali, sementara titanium digunakan dalam jumlah kecil sebagai inokulan untuk mikrostruktur konsisten selama proses pengecoran dan pengerjaan.

Sifat Mekanik

A2017 menunjukkan perbedaan nyata antara temper yang direkristalisasi dan yang diproses usia. Dalam kondisi annealed, paduan menawarkan duktalitas baik dan kekuatan sedang; dalam kondisi perlakuan panas dan penuaan, kekuatan tarik dan luluh meningkat tajam akibat presipitat Al–Cu yang halus. Elongasi menurun pada temper kekuatan tinggi dan kekerasan naik sebanding, sehingga pemilihan temper harus menyeimbangkan kebutuhan pembentukan dengan persyaratan mekanik akhir.

Perilaku lelah adalah salah satu keunggulan A2017 ketika diperlakukan panas dan dipoles permukaannya dengan baik, dengan tahanan inisiasi retak yang baik dibanding paduan yang lebih lunak; namun pertumbuhan retak lelah sensitif terhadap cacat permukaan, korosi, dan zona terpengaruh panas hasil pengelasan. Ketebalan dan ukuran penampang memengaruhi sifat yang dicapai: penampang lebih tebal sulit didinginkan dengan efektif dan mungkin menunjukkan kekerasan serta kekuatan puncak yang lebih rendah setelah pengerasan usia.

Sensitivitas pada quenching merupakan perhatian penting dalam proses—pendinginan cepat setelah perlakuan larutan memaksimalkan supersaturasi dan presipitasi selanjutnya; laju quench yang tidak memadai menghasilkan kekuatan lebih rendah dan perilaku lelah yang menurun. Kandungan tembaga juga mengurangi toleransi terhadap pemanasan lokal (pengelasan atau panas mesin) karena pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ).

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	180–260 MPa	400–470 MPa	T6 mencapai kekuatan desain paduan melalui pengerasan presipitasi
Kekuatan Luluh	75–140 MPa	340–400 MPa	Kekuatan luluh meningkat tajam setelah penuaan; nilai bergantung siklus temper/us
Elongasi	18–30%	8–12%	Duktalitas berkurang di temper kekuatan tinggi; kritis untuk operasi pembentukan
Kekerasan (HB)	60–85 HB	120–160 HB	Kekerasan mengikuti perilaku tarik; berguna untuk pemeriksaan QC cepat

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.78 g/cm³	Agak lebih tinggi dibanding aluminium murni karena kandungan tembaga
Rentang Leleh	~500–640 °C	Rentang solidus–liquidus luas khas paduan tempa Al–Cu
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni dan paduan tanpa Cu karena tembaga dan unsur paduan lain
Konduktivitas Listrik	~24–36 %IACS	Menurun akibat paduan; tidak cocok sebagai penghantar listrik utama
Kalor Jenis	~880 J/kg·K	Sejalan dengan paduan aluminium tempa lainnya
Ekspansi Termal	~23.5 µm/m·K	Ekspansi termal aluminium tipikal; penting untuk pemasangan/toleransi

Kepadatan yang lebih tinggi dan konduktivitas termal/elektrik yang lebih rendah dibanding aluminium murni merefleksikan kompromi akibat penambahan tembaga untuk peningkatan kekuatan. Paduan tetap merupakan penghantar panas yang efisien untuk banyak aplikasi, tetapi desainer tidak boleh mengharapkan performa termal atau listrik seperti paduan seri 1xxx.

Ekspansi termal dan kalor jenis hampir sama dengan paduan Al lainnya, sehingga desainer harus memperhitungkan pertumbuhan termal dalam perakitan dan sambungan pengikat. Rentang leleh/solidus memberi panduan jendela perlakuan panas dan menentukan suhu kerja aman untuk perlakuan larutan dan pengelasan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0,3–6 mm	Plat tipis mencapai hampir properti puncak setelah perlakuan panas	O, T4, T6, T651	Digunakan untuk panel presisi dan komponen mesin setelah stabilisasi
Plat	6–100+ mm	Penampang tebal bisa sensitif terhadap quenching; mungkin memiliki kekuatan akhir lebih rendah	O, T4, T6 (dengan kehati-hatian)	Memerlukan pendinginan quench yang terkontrol dan kadang overaging untuk stabilisasi
Ekstrusi	Penampang variabel	Kemampuan ekstrusi terbatas dibandingkan dengan seri 6xxx; properti mekanik tergantung pada temper	T4, T6	Profil kompleks mungkin dibuat namun memerlukan kontrol pendinginan/aging yang cermat
Tabung	OD/ID sesuai spesifikasi	Cocok untuk tabung struktural kekuatan tinggi saat diperkuat dengan aging	O, T6	Opsi pengelasan atau seamless; pertimbangan zona terpengaruh panas (HAZ) untuk tabung las
Batang/As	Diameter hingga ~200 mm	Batang mempertahankan kemampuan mesin yang baik dan menanggapi perlakuan panas sepenuhnya	O, T6	Umum untuk komponen bubut, pengikat, dan fitting dirgantara

Bentuk produk memengaruhi strategi pemrosesan: komponen plat tipis dapat menjalani perlakuan solusi dan quench cepat untuk memperoleh kekuatan penuh, sementara plat tebal dan ekstrusi besar membutuhkan siklus quench/aging yang disesuaikan untuk menghindari gradien properti. Parameter ekstrusi dan tempa berbeda dengan paduan seri 6xxx yang umum di-ekstrusi; alat dan jendela proses harus mengakomodasi kekuatan lebih tinggi dan daya lunak lebih rendah A2017 pada temper puncak.

Pilihan produk juga memengaruhi fabrikasi: plat tipis dan batang umumnya untuk mesin dan komponen presisi, sedangkan plat tebal dan ekstrusi cocok untuk komponen struktural dengan penampang besar. Bentuk tabung las harus mengatasi pelunakan HAZ melalui desain dan perlakuan pasca las.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	A2017 / A2017A	USA	Penandaan umum di Amerika Utara; A2017A biasanya digunakan untuk kontrol komposisi lebih ketat
EN AW	2017 / 2017A	Europe	EN AW-2017A biasanya untuk produk yang ditempa; periksa nomor W.Nr. spesifik
JIS	A2017	Jepang	JIS secara nominal sejajar dengan seri AA untuk paduan ini; verifikasi spesifikasi lokal dianjurkan
GB/T	2017 / 2A17	China	Standar Cina umumnya mencantumkan 2A17 sebagai paduan sepadan; konfirmasi kelas pemrosesan diperlukan

Paduan ini distandarisasi secara luas, namun terdapat perbedaan kecil antara A2017 dan A2017A (komposisi/batas impuritas yang diperketat) atau antar standar regional yang mengatur impuritas dan bentuk produk yang diperbolehkan. Saat substitusi antara spesifikasi, tinjau kimiawi dan jadwal temper secara tepat karena properti mekanik dan jendela pemrosesan dapat berubah dengan pergeseran komposisi kecil.

Ketahanan Korosi

A2017 memiliki ketahanan korosi atmosfer sedang dibandingkan dengan paduan seri 5xxx dan 6xxx karena kandungan tembaga yang mendorong korosi aktif lokal di beberapa lingkungan. Dalam atmosfer bersih dan ringan performanya memadai, namun paparan di lingkungan industri atau laut mempercepat pitting dan serangan antar butir kecuali dilindungi oleh pelapis atau pelapisan kladding.

Di lingkungan laut dan mengandung klorida, A2017 lebih rentan terhadap korosi lokal dan memerlukan perlakuan permukaan pelindung (anodizing, pelapis konversi, cat) dan desain cermat agar terhindar dari celah dan jalur arus rambatan. Paduan ini dapat mengalami retak akibat korosi tegangan (SCC) dalam kondisi tegangan tarik dan media korosif; sensitivitas SCC meningkat pada beberapa temper dan bila terdapat tegangan sisa tarik yang dipertahankan.

Interaksi galvanik perlu diperhatikan: A2017 bersifat anodis terhadap baja tahan karat dan logam mulia tetapi katodis terhadap beberapa paduan magnesium; penggabungan dengan logam berbeda tanpa isolasi dapat mempercepat korosi lokal. Dibandingkan dengan paduan keluarga 2xxx, perilaku korosi A2017 khas untuk paduan Al–Cu; kurang toleran korosi dibandingkan paduan Al–Mg (5xxx) dan banyak paduan 6xxx namun umumnya lebih mudah dimesin dan cocok untuk komponen toleransi ketat.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

Pengelasan A2017 menantang karena paduan aluminium kaya tembaga rentan terhadap retak panas dan pelunakan zona terpengaruh panas. Pengelasan fusi menurunkan kekuatan lokal secara drastis di zona HAZ dan mungkin memerlukan kawat pengisi khusus (Aluminium–Si atau Al–Cu tergantung aplikasi) serta prosedur pra dan pasca las. Untuk bagian kritis, brazing atau mekanikal fastening biasanya digunakan sebagai pengganti las penetrasi penuh, dan bila pengelasan tidak terhindarkan, desain harus mengakomodasi las lebih besar dengan perlakuan panas pasca-las apabila memungkinkan.

Kemampuan Mesin

A2017 dianggap paduan dengan kemampuan mesin baik hingga sangat baik pada banyak temper; kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi menghasilkan serpihan pendek yang terkontrol dan hasil permukaan baik dengan alat yang sesuai. Penggunaan alat carbide dengan sudut potong positif dan pendinginan efektif sangat dianjurkan; kecepatan potong dan feeding lebih tinggi dibandingkan aluminium murni, serta fitur pengontrol serpihan (peel-ins, pemecah serpihan) dapat meningkatkan produktivitas. Keausan alat sedang; geometri pemotong dan kontrol pelumasan/pendinginan penting untuk pengerjaan toleransi ketat.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan pembentukan dingin tergantung temper: temper O memberikan kemampuan bentuk sangat baik untuk pembengkokan dan penggambaran, sedangkan temper T6 dan puncak serupa memiliki keterbatasan duktilitas dan memerlukan radius bengkok lebih besar. Radius bengkok minimum tipikal beberapa kali ketebalan material pada temper kekuatan tinggi, dan pembentukan tarikan dengan pre-age atau post-age terkontrol sering digunakan untuk bagian yang memerlukan bentuk tepat dan kekuatan akhir tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

A2017 dapat diperlakukan secara panas dan merespons baik pada siklus perlakuan solusi dan aging buatan klasik. Perlakuan solusi biasanya dilakukan dekat titik solidus paduan—umumnya di rentang 500–535 °C—diikuti quench cepat untuk mempertahankan tembaga dalam larutan padat jenuh berlebih. Aging buatan biasa dilakukan pada 160–190 °C untuk mengendapkan fasa Al–Cu halus dan mencapai properti tipe T6; waktu dan suhu aging menyeimbangkan kekuatan puncak dengan overaging dan sensitivitas korosi tegangan.

Temper transisi seperti T4 (aging alami) atau kombinasi cold work kontrol plus aging (varian T651) digunakan untuk memperoleh kombinasi khas kekuatan, kontrol distorsi, dan kemampuan mesin. Overaging pada suhu lebih tinggi atau waktu lama mengurangi kekuatan puncak namun meningkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi; siklus termal disesuaikan digunakan untuk mengelola sensitivitas quench pada penampang tebal.

Perilaku non-heat-treatable hanya berlaku pada temper kerja dingin—work hardening (H1x/H2x) meningkatkan kekuatan dengan akumulasi dislokasi tapi memberikan penguatan kurang tahan lama dibandingkan jalur presipitasi. Anneal penuh (O) mereset mikrostruktur dan menghilangkan tegangan sisa untuk operasi pembentukan dan mesin.

Kinerja Suhu Tinggi

A2017 mengalami penurunan kekuatan signifikan pada suhu tinggi; penurunan besar terjadi di atas sekitar 150–200 °C karena presipitat tumbuh kasar dan matriks melunak. Paparan jangka panjang pada suhu layanan tinggi mempercepat overaging dan mengurangi kekuatan statis serta kelelahan, sehingga operasi terus-menerus di atas suhu ini umumnya dihindari untuk komponen beban.

Oksidasi bukan mekanisme pembatas utama pada suhu sedang, tetapi pembentukan oksida permukaan dapat menyulitkan adhesi pelapis pelindung dan proses pasca. Zona terpengaruh panas pada bagian las menunjukkan pelunakan lokal dan berkurangnya kinerja suhu tinggi, yang harus diperhitungkan dalam desain dengan memperbesar ukuran penampang atau menerapkan perlakuan panas pasca-las bila memungkinkan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan A2017
Dirgantara	Fitting, forgings, bushings	Kekuatan-berat tinggi, perilaku kelelahan baik setelah aging
Otomotif	Bracket kekuatan tinggi, komponen mesin presisi	Kemampuan mesin dan kekuatan untuk komponen kompak
Kelautan	Fitting struktural, hardware lambung non-primer	Kekuatan dan stabilitas dimensi dengan perlindungan korosi
Mesin Industri	Rumah gir, dudukan	Kemampuan mesin baik dan permukaan tahan aus setelah perlakuan panas
Elektronik	Chassis dan badan konektor	Stabilitas dimensi dan kemampuan mesin untuk rakitan presisi

Kombinasi kekuatan tinggi, respons aging yang dapat diprediksi, dan kemampuan mesin yang baik menjadikan A2017 paduan favorit untuk komponen presisi dan tegangan tinggi di mana kontrol dimensi dan umur kelelahan sangat penting. Finishing pelindung dan perhatian desain pada area rawan korosi memungkinkan penggunaan berhasil di lingkungan lebih keras.

Wawasan Pemilihan

A2017 menukar konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk dengan kekuatan lebih tinggi dibanding aluminium murni komersial (misalnya 1100). Pilih A2017 ketika kekuatan bagian, umur kelelahan, dan kemudahan mesin lebih penting dibanding konduktivitas maksimum atau kemampuan bentuk terbaik.

Dibandingkan dengan paduan yang diperkeras secara mekanis (3003 / 5052), A2017 memberikan kekuatan statis dan kelelahan yang jauh lebih tinggi namun memiliki ketahanan korosi dan kemampuan pengelasan yang lebih rendah. Gunakan A2017 untuk bagian mesin dengan beban lebih tinggi daripada aplikasi pelat umum atau pembentukan di mana paduan 3xxx/5xxx lebih unggul.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas umum (6061 / 6063), A2017 sering menawarkan kekuatan setelah pengerasan umur yang lebih tinggi dan kemampuan mesin yang superior untuk perangkat keras tertentu, tetapi lebih sensitif terhadap korosi dan pengelasan. Pilih A2017 ketika kekuatan puncak, toleransi mesin yang ketat, dan ketahanan terhadap kelelahan sangat penting serta ketika kontrol korosi dapat dicapai melalui pelapisan atau desain.

Ringkasan Penutup

A2017 tetap relevan untuk rekayasa modern di mana diperlukan paduan aluminium yang kuat, mudah dimesin, dengan respons pengerasan umur yang dapat diandalkan; kekuatannya paling efektif digunakan pada komponen presisi dengan beban tinggi ketika perancang mengatasi keterbatasan korosi dan pengelasan melalui pelapisan pelindung dan desain yang matang.