Aluminium A356: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

A356 adalah paduan cor Al-Si-Mg dalam keluarga paduan cor aluminium 3xx.x, biasanya disebut sebagai AlSi7Mg dalam nomenklatur internasional. Paduan ini termasuk seri Al–Si–Mg di mana silikon merupakan unsur paduan utama (memberikan kemampuan cor dan fluiditas) dan magnesium memungkinkan pengerasan presipitasi melalui pembentukan Mg2Si selama perlakuan panas.

Paduan ini dapat diperlakukan panas dan memperoleh sebagian besar kekuatannya melalui perlakuan solusi, pendinginan cepat (quenching), dan penuaan buatan (varian T5/T6), meskipun juga dapat disuplai dalam kondisi cor asli (as-cast) dan stress-relieved di mana keuletan lebih diutamakan. Sifat utama meliputi fluiditas cor yang baik, kekuatan sedang hingga tinggi setelah penuaan, ketahanan korosi yang wajar untuk berbagai lingkungan, dan kemampuan las yang cukup baik jika dipersiapkan dengan benar; namun, kemampuan bentuk terbatas dibandingkan dengan paduan bentuk jadi (wrought) dan paduan ini terutama digunakan sebagai paduan cor.

Industri yang umumnya menggunakan A356 termasuk otomotif (roda, coran struktural), dirgantara dan pertahanan (coran yang telah diproses mesin dan fitting), barang konsumen (rumah kompresor, badan pompa), dan elektronik (enclosure dan coran dengan fungsi pembuang panas). Para engineer memilih A356 ketika dibutuhkan keseimbangan antara ringan, kemampuan cor yang baik, dan sifat mekanik yang dapat dikeraskan dengan penuaan serta ketika bentuk kompleks lebih ekonomis diproduksi melalui proses cor dibandingkan dengan proses bentuk jadi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik (untuk bagian cor)	Sangat Baik	Di-anneal penuh / overaged; keuletan dan pelepasan tegangan tertinggi untuk pemesinan.
T5	Sedang	Sedang	Cukup	Baik	Didinginkan dari kondisi cor dan dipenuaan buatan; praktis untuk komponen as-cast.
T6	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Baik (dengan perhatian)	Direkayasa solusi, diquenching dan dipenuaan buatan; kekuatan tertinggi untuk A356.
T651	Tinggi	Rendah–Sedang	Terbatas	Baik (dengan perhatian)	T6 plus pengurangan tegangan dengan peregangan atau getaran; mengurangi distorsi saat pemesinan.
H14 (sedikit pengerasan dingin)	Rendah–Sedang	Sedang	Sedang	Baik	Dikerjakan dingin sedikit; jarang untuk bentuk murni cor tetapi berlaku untuk bentuk jadi (wrought).

Pemilihan temper secara kritis memengaruhi keseimbangan kekuatan-keuletan dan stabilitas dimensi coran A356. Kondisi O dan overaged memaksimalkan kemampuan mesin dan regangan dengan mengorbankan kekuatan, sementara T5/T6/T651 mengubah mikrostruktur paduan dengan mempresipitasi Mg2Si dan mengelompokkan morfologi silikon untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik, seringkali mengurangi regangan dan meningkatkan risiko retak pada kondisi beban tinggi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	6.5–7.5	Unsur paduan utama; meningkatkan fluiditas, mengurangi penyusutan, dan memodifikasi kekuatan.
Fe	≤0.20–0.35 (tergantung spesifikasi)	Unsur kotoran yang membentuk intermetalik rapuh; dikontrol untuk meminimalkan porositas dan retak panas.
Mn	≤0.10	Menstabilkan morfologi intermetalik besi; penambahan kecil meningkatkan ketangguhan.
Mg	0.20–0.45	Menyediakan pengerasan penuaan lewat presipitat Mg2Si; kunci untuk respons T6.
Cu	≤0.20	Penambahan kecil dapat meningkatkan kekuatan tapi mungkin mengurangi ketahanan korosi dan meningkatkan kecenderungan retak panas.
Zn	≤0.10	Biasanya dijaga rendah; kontribusi kecil untuk pengerasan di sini.
Cr	≤0.10	Mengontrol struktur butir dan sedikit meningkatkan stabilitas suhu tinggi.
Ti	≤0.20	Penghalus butir dalam coran; memperbaiki mikrostruktur as-cast dan pemberian material.
Lainnya	≤0.05 masing-masing, ≤0.15 total	Unsur jejak dan kotoran; batas agar perilaku cor dan mekanik dapat diprediksi.

Komposisi kimia A356 dioptimalkan untuk menyeimbangkan kemampuan cor dan respons perlakuan panas. Silikon menentukan eutektik dan mengontrol karakteristik pembekuan sementara kadar magnesium menentukan fraksi volume dan distribusi presipitat Mg2Si yang memberikan kemampuan pengerasan penuaan; pengendalian ketat terhadap besi dan unsur jejak penting untuk menghindari intermetalik merugikan yang mengurangi keuletan dan performa kelelahan.

Sifat Mekanik

Pada kondisi annealed (O) A356 menunjukkan kekuatan tarik relatif rendah dengan regangan tinggi akibat morfologi silikon yang sferoid dan pengerasan presipitasi minimal. Setelah perlakuan solusi dan penuaan buatan (T6), kekuatan tarik dan luluh meningkat signifikan karena presipitat Mg2Si yang tersebar halus dan distribusi partikel silikon yang terperhalus, namun keuletan berkurang. Performa kelelahan sensitif terhadap cacat cor (porositas, penyusutan) dan kondisi permukaan; shot-peening dan hot isostatic pressing (HIP) adalah metode umum untuk meningkatkan umur kelelahan pada coran struktural.

Ketebalan dan laju pendinginan selama cor memengaruhi mikrostruktur hasil cor: bagian tebal membeku lebih lambat, menghasilkan partikel silikon yang lebih kasar dan kekuatan lebih rendah dibandingkan coran dinding tipis. Kekerasan berkorelasi dengan kondisi temper dan sering digunakan sebagai kontrol proses cepat; kekerasan Brinell tipikal naik dari nilai rendah pada kondisi O ke nilai lebih tinggi pada T6. Paparan termal dekat atau di atas suhu penuaan akan mengubah keadaan presipitat dan dapat menyebabkan overaging (pelunakan) atau penuaan lebih lanjut tergantung waktu dan suhu pemanasan.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6 / T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	90–160 MPa (tipikal)	230–320 MPa (tipikal)	Rentang luas mencerminkan ketebalan penampang, metode cor, dan tingkat porositas.
Kekuatan Luluh	35–80 MPa (tipikal)	140–240 MPa (tipikal)	Luluh naik signifikan setelah perlakuan solusi dan penuaan; T651 menambah stabilitas dimensi.
Regangan	10–30% (tipikal)	2–10% (tipikal)	Keuletan berkurang seiring peningkatan kekuatan; regangan tergantung populasi cacat.
Kekerasan (HB)	30–50 HB	70–100 HB	Kekerasan digunakan untuk QA; berkorelasi dengan pengerasan penuaan dan skala mikrostruktur.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Berat Jenis	2.68 g/cm³	Typikal untuk paduan cor Al–Si; lebih ringan dari baja dan banyak logam lain.
Rentang Leleh	~557–640 °C	Rentang pembekuan eutektik/mushy dipengaruhi kandungan Si dan laju pendinginan cor.
Konduktivitas Termal	~120–150 W/(m·K)	Lebih rendah dari aluminium murni karena silikon dan intermetalik; tetap baik untuk bagian pembuang panas.
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS	Turun dibandingkan paduan aluminium murni karena adanya Si dan elemen larut lain.
Kalor Spesifik	~0.88–0.90 J/(g·K)	Tipikal paduan aluminium; berguna untuk desain termal pada elektronik dan komponen heat sink.
Ekspansi Termal	21–24 µm/(m·K)	Koefisien sedang; penting untuk penyambungan dengan baja atau komposit dalam rakitan.

A356 menawarkan kombinasi menguntungkan antara berat jenis rendah dan konduktivitas termal yang cukup baik, menjadikannya menarik untuk aplikasi struktural ringan dan pengelolaan termal. Kehadiran silikon menurunkan konduktivitas listrik dan termal dibandingkan aluminium murni namun tetap mempertahankan cukup konduktivitas untuk banyak penggunaan heat sink dan enclosure elektronik sambil menawarkan kemampuan cor unggul.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pengecoran (Pasir)	Bagian dari beberapa mm hingga beberapa ratus mm	Kekuatan sangat bervariasi tergantung ukuran penampang	O, T5, T6, T651	Banyak digunakan untuk prototipe dan produksi volume rendah; pendinginan lambat → mikrostruktur lebih kasar.
Pengecoran (Cetakan Permanen / Die)	Penampang tipis hingga sedang (≤100 mm)	Kekuatan as-cast lebih tinggi karena pendinginan lebih cepat	T5, T6	Permukaan lebih halus dan kontrol dimensi lebih baik; umum digunakan untuk roda, rumah komponen.
Ekstrusi	Terbatas / tidak umum	Tidak berlaku untuk praktik ekstrusi standar	Varian temper H jika diproduksi	A356 bukan paduan utama untuk ekstrusi; ada paduan AlSi yang diekstrusi tapi kurang umum.
Pipa	Pipa cor dan fabrikasi	Variabel; tergantung proses pembentukan/pengerjaan	O, T5	Pipa cor near-net-shape khusus atau komponen flow-formed dapat dibuat.
Batang/Batang/Billet	Billet hasil tempa atau cor untuk pengerjaan mesin	Dapat dikerjakan mesin; sifat mekanik diperoleh setelah perlakuan panas	O, T6 (setelah perlakuan solusi/pematangan)	Digunakan sebagai bahan baku untuk komponen CNC dari billet cor atau bahan dasar tempa.

A356 terutama adalah paduan cor; metode produksi (pasir, cetakan permanen, die casting tekanan tinggi) sangat mempengaruhi mikrostruktur dan perilaku mekanis. Perlakuan panas pasca cor dan prosedur pelepasan tegangan mengatur sifat akhir dan stabilitas dimensi, dan pilihan proses cor bergantung pada volume, toleransi, hasil permukaan, dan riwayat termal.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	A356 / A356.0	USA	Penamaan dari Aluminum Association untuk paduan cor tipe AlSi7Mg.
EN AW	AlSi7Mg0.3 (≈ EN AW-226)	Europe	Penamaan standar Eropa yang mendekati komposisi dan performa A356.
JIS	AC-AlSi7Mg (perkiraan)	Jepang	Setara paduan cor Jepang dengan kadar Si–Mg serupa tapi batas kemurnian berbeda.
GB/T	AlSi7Mg atau A356 (perkiraan)	China	Standar Cina menggunakan komposisi serupa; praktik pabrik dan batas kemurnian mungkin berbeda.

Grade setara antar standar umumnya dapat saling dipertukarkan dalam banyak aplikasi, namun perbedaan kecil pada batas impuritas (khususnya besi dan tembaga) serta rentang Mg dapat mempengaruhi respons pematangan dan perilaku pengecoran. Pembeli disarankan membandingkan data kimia dan mekanik bersertifikat dan jika kritis, melakukan pengujian sampel atau trial proses karena teknik pengecoran dan pengendalian mutu dapat menyebabkan variasi yang lebih besar daripada perbedaan grade nominal.

Ketahanan Korosi

A356 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik secara umum karena pembentukan lapisan Al2O3 alami, dan tampil memadai di lingkungan urban dan industri asalkan permukaan dijaga dan paparan klorida dibatasi. Di lingkungan laut dan kaya klorida, pitting dan korosi celah dapat terjadi secara preferensial pada fasa silicon kaya atau cacat cor, sehingga pelapisan pelindung, anodizing atau proteksi katodik sering diterapkan untuk layanan jangka panjang.

Retak korosi tegangan kurang umum pada A356 dibandingkan dengan paduan Al–Cu kekuatan tinggi, tapi kerentanan meningkat dengan temper kekuatan tinggi, tegangan tarik sisa tinggi, dan adanya cacat mikrostruktur; perancang sebaiknya menghindari overstress tarik dan mempertimbangkan pelepasan tegangan pasca perlakuan panas (T651). Interaksi galvanik dengan material lebih mulia (baja tahan karat, tembaga) akan mendorong korosi aluminium sebagai anoda; lapisan isolasi atau anoda korban adalah strategi mitigasi umum.

Dibandingkan dengan paduan 5xxx (Al–Mg), A356 memiliki ketahanan korosi serupa di banyak lingkungan namun umumnya lebih buruk dibanding paduan seri 6xxx yang sangat paduan dan bisa dianodisasi di lingkungan klorida agresif; pemilihan sebaiknya didasarkan pada properti mekanik yang dibutuhkan, kondisi paparan, dan ketersediaan pelapisan atau pasca proses.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

A356 dapat dilas menggunakan proses konvensional seperti TIG dan MIG namun pengelasan cor A356 memerlukan perhatian pada risiko porositas dan retak panas. Pemanasan awal dan penggunaan kawat las paduan serasi (misal filler Al-Si seperti 4043 atau Al-Mg-Si seperti 5356 dalam kasus tertentu) mengurangi porositas hidrogen dan mismatch termal; perlakuan panas pasca las sering diperlukan untuk mengembalikan pengerasan pematangan. Zona terpengaruh panas (HAZ) mengalami pelunakan lokal dan memerlukan kontrol proses untuk menghindari distorsi dan penurunan sifat pada bagian kritis.

Kemampuan Mesin

A356 as-cast memiliki kemampuan mesin yang baik untuk paduan cor, khususnya dalam kondisi O atau semi-annealed; peralatan karbida dan kecepatan/pengumpanan sedang dianjurkan untuk menangani partikel silicon keras. Aus alat dipengaruhi oleh abrasif silicon dan intermetalik, sehingga geometri alat dengan rake positif dan penggunaan pendingin sangat membantu; pemotongan bertahap sebaiknya diminimalkan dan pengeluaran serpihan diatur untuk mencegah kerusakan permukaan. Permukaan hasil mesin dan toleransi lebih baik jika menggunakan bahan baku cetakan permanen atau die-cast karena mikrostruktur lebih halus.

Kemampuan Pembentukan

Kemampuan pembentukan dingin A356 terbatas dibanding paduan aluminium tempa; bending dan stamping jarang diterapkan pada bagian as-cast kecuali untuk pengecoran cetakan permanen tipis. Perilaku pembentukan terbaik dicapai pada kondisi overaged atau O, namun perancang biasanya lebih memilih membuat geometrinya melalui pengecoran daripada pembentukan pasca pengecoran. Bila pembentukan diperlukan, pemanasan lokal atau pelarutan sebelum pembentukan diikuti pematangan yang sesuai dapat memungkinkan pembentukan terbatas sekaligus mempertahankan kekuatan setelah pematangan ulang.

Perilaku Perlakuan Panas

A356 adalah paduan yang dapat diperlakukan panas yang merespon perlakuan solusi diikuti quenching dan pematangan buatan untuk mencapai kondisi T6. Perlakuan solusi khas dilakukan sekitar 525–540 °C untuk melarutkan Mg dan membentuk larutan padat jenuh; quenching cepat meminimalkan pembentukan presipitat saat pendinginan, dan pematangan buatan sekitar 150–180 °C selama beberapa jam menghasilkan presipitat Mg2Si halus untuk meningkatkan kekuatan. T5 adalah pematangan buatan yang lebih singkat diterapkan pada coran yang tidak diperlakukan solusi; memberikan peningkatan kekuatan sedang tanpa solusi penuh.

Overaging, paparan suhu tinggi berkepanjangan, atau laju quench yang tidak memadai akan membuat presipitat mengerak dan menurunkan kekuatan, jadi kontrol proses sangat penting. Untuk perilaku non-perlakuan panas (relevan untuk batch non-standar atau modifikasi tempa tertentu), penguatan terjadi melalui pengerasan kerja dan deformasi dingin, sedangkan annealing atau perlakuan solusi penuh digunakan untuk mengembalikan keuletan dan melepaskan tegangan sebelum pengerjaan akhir.

Kinerja Suhu Tinggi

A356 mengalami penurunan kekuatan progresif di atas suhu pematangan tipikal; suhu layanan di atas ~150 °C akan menurunkan efektivitas struktur presipitat Mg2Si dan menyebabkan pelunakan seiring waktu. Creep suhu tinggi terbatas dibandingkan paduan suhu tinggi, sehingga A356 umumnya dibatasi untuk aplikasi suhu sedang atau paparan termal intermiten; faktor desain harus memperhitungkan paparan jangka panjang dan potensi overaging. Oksidasi minimal pada suhu operasi normal karena lapisan alumina pelindung, namun paparan lama pada suhu tinggi mempercepat penggumpalan mikrostruktur dan dapat memicu pengerasan fasa intermetalik pada coran.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan A356
Otomotif	Roda, rumah transmisi, penutup crankcase mesin	Castability baik, penghematan berat, dan kekuatan pengerasan pematangan untuk pengecoran struktural.
Dirgantara	Pengecoran struktural, bracket, fitting	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang menguntungkan dan kemampuan menghasilkan bagian near-net-shape kompleks.
Kelautan	Fitting lambung, rumah pompa, komponen outboard	Ketahanan korosi yang layak dan kemampuan cor bentuk kompleks tahan air laut dengan pelapis pelindung.
Elektronik	Enklosur, rumah heat-sink	Gabungan konduktivitas termal, castability, dan kemampuan mesin untuk komponen pengelolaan panas.

A356 umum dipilih saat perancang perlu menghasilkan geometri kompleks dengan performa mekanik baik setelah perlakuan panas, sambil meminimalkan pengerjaan mesin dan perakitan pasca proses. Keseimbangan castability, kemampuan mesin dan respons pengerasan pematangan memungkinkan produksi komponen cor kekuatan menengah yang efektif dari segi biaya di berbagai industri.

Insight Pemilihan

Pilih A356 saat bentuk cor tipis atau kompleks diperlukan dengan performa mekanik pasca proses yang dapat diatur, dan saat pengurangan berat penting namun kekuatan paduan tempa tertinggi tidak diperlukan. Paduan ini sangat cocok untuk komponen yang mengutamakan castability baik dan pengerasan pematangan sedang (roda, rumah, fitting).

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), A356 menukar konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan pembentukan bawaan untuk kekuatan pasca-perlakuan panas yang jauh lebih tinggi dan stabilitas dimensi pada bentuk coran. Dibandingkan dengan paduan kerja keras umum (3003, 5052), A356 menyediakan kekuatan pengerasan usia yang lebih tinggi tetapi biasanya dengan keuletan yang lebih rendah dan ketahanan korosi yang serupa atau sedikit berkurang di lingkungan yang mengandung klorida. Dibandingkan dengan paduan tempa yang dapat diperlakukan panas yang umum digunakan (6061, 6063), A356 dapat dipilih ketika geometri coran yang kompleks dan ekonomi pengecoran yang superior lebih diutamakan dibandingkan dengan kekuatan puncak yang lebih tinggi dan kemampuan pengelasan yang lebih baik dari paduan tempa tersebut.

Ringkasan Penutup

A356 tetap menjadi paduan coran andalan bagi insinyur yang membutuhkan kombinasi praktis dari kemampuan pengecoran, densitas rendah, dan respons pengerasan usia yang efektif, menjadikannya sangat bernilai dalam aplikasi otomotif, dirgantara, kelautan, dan termal di mana bentuk kompleks dan kekuatan sedang hingga tinggi dibutuhkan dengan biaya yang wajar.