Aluminium A360: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Komprehensif
A360 adalah paduan aluminium yang umumnya digunakan dalam bentuk cor dan tempa serta biasanya dikategorikan dalam keluarga paduan Al‑Si‑Mg yang mengandung silikon. Komposisinya berpusat pada silikon dan magnesium sebagai elemen paduan utama yang memungkinkan pengerasan presipitasi dan kemampuan pengecoran. Paduan ini dapat menjalani perlakuan panas, meningkatkan kekuatan melalui perlakuan larutan, pendinginan cepat (quenching), dan penuaan buatan, bukan melalui pengerjaan dingin. Sifat utama meliputi kemampuan pengecoran yang baik, rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan, ketahanan korosi yang memadai di berbagai lingkungan, serta kemampuan las yang dapat diterima dengan penggunaan logam pengisi dan teknik yang tepat.
Industri yang paling sering menggunakan A360 meliputi otomotif (pengerjaan transmisi dan rumah-casting), rumah konsumen alat-alat elektronik, komponen industri, dan peralatan kelautan di mana kombinasi antara kemampuan pengecoran dan performa mekanik yang wajar dibutuhkan. Desainer memilih A360 untuk bagian yang memerlukan geometri kompleks yang dapat diproduksi secara ekonomis melalui pengecoran sekaligus memanfaatkan perlakuan panas pasca-casting guna meningkatkan kekuatan. Dibandingkan dengan paduan tempa dengan kekuatan lebih tinggi, A360 menawarkan biaya lebih rendah dan kemampuan pengecoran lebih baik; dibandingkan dengan aluminium murni, paduan ini menukar konduktivitas dan kemampuan pembentukan dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi setelah penuaan.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Kemampuan Bentuk | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi | Istimewa | Istimewa | Terlunak sempurna, maksimum keuletan setelah perlakuan larutan dan pendinginan lambat |
| T4 | Sedang | Tinggi | Baik | Baik | Perlakuan panas larutan dan penuaan alami; mempertahankan kemampuan bentuk yang baik |
| T5 | Sedang‑Tinggi | Sedang | Cukup | Baik | Didinginkan dari pengecoran dan penuaan buatan; digunakan untuk coran langsung dari cetakan |
| T6 | Tinggi | Sedang‑Rendah | Terbatas | Baik | Perlakuan panas larutan dan penuaan buatan hingga kekuatan puncak |
| T651 | Tinggi | Sedang‑Rendah | Terbatas | Baik | T6 dengan penghilang tegangan melalui penarikan; digunakan ketika kontrol distorsi diperlukan |
| Hxx (misal, H14) | Sedang | Berkurang | Terbatas | Baik | Versi pengerasan regangan dan sebagian dilunakkan untuk bentuk tempa jika berlaku |
Temper memodifikasi keseimbangan kekuatan dan keuletan A360 secara terprediksi: kondisi dilunakkan (O) memberikan elongasi maksimum untuk pembentukan, sedangkan T6/T651 menghasilkan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dengan mengorbankan kemampuan bentuk. Untuk komponen cor, T5 dan T6 adalah temper produksi yang paling umum karena memungkinkan pengecoran, permesinan pasca minimal, dan jadwal penuaan yang menghasilkan performa mekanik yang dapat digunakan tanpa pembentukan ekstensif.
Komposisi Kimia
| Elemen | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | 6.5 – 9.5 | Elemen paduan utama yang meningkatkan fluiditas, kemampuan pengecoran dan kekuatan setelah penuaan |
| Fe | 0.2 – 0.8 | Impuritas yang membentuk intermetallic; dikontrol untuk membatasi kerapuhan |
| Mn | ≤ 0.5 | Ditambahkan untuk mengontrol struktur butir dan membatasi fase Fe yang merugikan |
| Mg | 0.2 – 0.6 | Memungkinkan pengerasan presipitasi Mg2Si dan berkontribusi pada kekuatan |
| Cu | ≤ 0.3 | Penambahan kecil dapat meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan ketahanan korosi |
| Zn | ≤ 0.2 | Biasanya rendah; kandungan Zn berlebihan dihindari untuk membatasi risiko retak panas dan SCC |
| Cr | ≤ 0.25 | Mengontrol struktur butir dan rekristalisasi pada temper tertentu |
| Ti | ≤ 0.2 | Penghalus butir dalam produksi cor dan tempa untuk memperbaiki struktur primer |
| Lainnya | Seimbang Al; elemen jejak dikontrol | Jejak Ni, V atau Sr mungkin ada untuk modifikasi eutektik atau penyetelan properti |
Silikon menyediakan matriks untuk struktur eutektik Al‑Si yang membuat A360 sangat bisa dicor dan stabil secara dimensi. Magnesium bergabung dengan silikon membentuk presipitat Mg2Si selama penuaan buatan, yang merupakan mekanisme penguatan utama. Elemen minor dan impuritas memengaruhi ukuran butir, morfologi struktur cor dan presipitasi fase sekunder, yang selanjutnya mengontrol ketangguhan, kemampuan mesin, dan kerentanan terhadap cacat intergranular.
Sifat Mekanik
A360 menunjukkan perilaku pengerasan presipitasi klasik: kekuatan rendah dalam kondisi dilunakkan dan kekuatan meningkat setelah perlakuan larutan dan penuaan buatan. Pada kondisi T6, paduan mencapai properti tarik desainnya saat presipitat Mg2Si terbentuk dan menghambat pergerakan dislokasi. Kekuatan luluh dan tarik akhir berbanding dengan ketebalan penampang dan laju pendinginan; penampang lebih tipis yang mengalami pendinginan cepat biasanya mencapai kekuatan lebih tinggi.
Keuletan (elongasi hingga putus) menurun dengan meningkatnya temper dan kandungan silikon akibat adanya partikel silikon eutektik yang keras. Kekerasan menunjukkan tren yang sama dengan kekuatan tarik dan umumnya diukur dengan skala Brinell atau Rockwell pada pengecoran untuk mengonfirmasi kondisi penuaan. Performa fatigue sensitif terhadap porositas pengecoran, permukaan akhir, dan sejarah termal; porositas berfungsi sebagai lokasi utama inisiasi retak fatigue dan secara signifikan mengurangi batas ketahanan pada kondisi cor asli.
| Sifat | O/Dilunakkan | Temper Utama (misal, T6) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | 120 – 180 MPa | 250 – 360 MPa | Nilai bervariasi dengan ketebalan penampang, porositas, dan komposisi tepat |
| Kekuatan Luluh | 60 – 120 MPa | 170 – 260 MPa | Kekuatan luluh sangat bergantung pada kandungan Mg dan jadwal penuaan |
| Elongasi | 10 – 25% | 4 – 12% | Elongasi turun seiring kemajuan penuaan dan bertambahnya ukuran partikel silikon |
| Kekerasan | 40 – 60 HB | 80 – 120 HB | Kekerasan berkorelasi dengan kepadatan presipitat dan morfologi silikon eutektik |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Berat Jenis | ~2.68 g/cm³ | Berat jenis khas untuk paduan Al‑Si; sedikit tergantung pada tambahan elemen paduan |
| Rentang Leleh | ~575 – 655 °C | Rentang liquidus/solidus eutektik dan α‑Al akibat kandungan Si |
| Konduktivitas Termal | ~120 – 150 W/(m·K) | Lebih rendah dibandingkan aluminium murni karena Si dan fase sekunder |
| Konduktivitas Listrik | ~30 – 45 %IACS | Menurun dibandingkan aluminium murni oleh paduan; bervariasi menurut temper |
| Kalor Jenis | ~0.88 – 0.92 J/(g·K) | Mendekati aluminium murni |
| Koefisien Ekspansi Termal | ~21 – 24 ×10⁻⁶ /K | CTE relatif tinggi; perlu dipertimbangkan dalam perakitan siklus termal |
Berat jenis dan kalor jenis A360 mendekati banyak paduan aluminium lain, menjadikannya menarik untuk aplikasi dengan kebutuhan massa rendah dan penyimpanan termal yang wajar. Konduktivitas termal cukup untuk banyak aplikasi manajemen termal, tetapi partikel silikon dan intermetallic menurunkan konduktivitas dibandingkan aluminium murni atau paduan tempa dengan konduktivitas tinggi. Rentang leleh dan perilaku pembekuan terkait langsung dengan kandungan silikon dan komposisi eutektik, yang memengaruhi penyusutan pengecoran dan kebutuhan pengisian cetakan.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Lembaran | 0.5 – 6 mm (terbatas) | Lebih rendah karena keterbatasan proses | O, T4 | Lembaran tempa A360 kurang umum; ketebalan tipis mungkin setelah penggilingan |
| Plat | 6 – 50 mm | Kekuatan lebih rendah pada penampang tebal karena pendinginan lebih lambat | O, T5, T6 | Plat cor tebal memerlukan perlakuan panas yang cermat untuk menghindari inti lunak |
| Ekstrusi | Penampang hingga 200 mm | Kekuatan tergantung ketebalan dinding profil dan pendinginan cepat | T4, T6 | Produk ekstrusi kurang umum; A360 lebih sering berupa cor atau cetakan tekan |
| Tabung | Diameter tipikal untuk pengecoran | Variabel | O, T6 | Bentuk tabung cor digunakan untuk rumah komponen, bukan pipa seamless struktural |
| Batang | Variabel | Kekuatan baik setelah penuaan | T6 | Batang mungkin diproduksi untuk komponen kecil yang dimesin |
Rute pemrosesan memiliki dampak besar pada performa mekanik. Bentuk cor A360 mendapat manfaat dari desain cetakan, solidifikasi cepat, dan kontrol porositas untuk mencapai konsistensi, sedangkan bentuk tempa memerlukan penggilingan atau ekstrusi diikuti perlakuan panas larutan dan penuaan. Desainer harus mencocokkan bentuk produk yang dimaksud dengan kemampuan manufaktur; pengecoran tipis dan kompleks memanfaatkan fluiditas A360, sedangkan penampang besar dan tebal memerlukan strategi perlakuan panas dan pendinginan cepat khusus.
Grade Setara
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | A360 | USA | Penunjukan Aluminum Association untuk keluarga paduan |
| EN AW | AC‑42100 / AlSi9Mg? | Eropa | Setara dekat mungkin berada di keluarga AlSi9Mg tergantung pada komposisi kimia yang tepat |
| JIS | ADC9/ ADC12 varian | Jepang | Grade pengecoran Jepang dengan keseimbangan Si‑Mg serupa digunakan sebagai ekuivalen fungsional |
| GB/T | ZL102 / AlSi9Mg? | Cina | Standar pengecoran Cina mencakup grade AlSi9Mg dengan sifat yang sebanding |
Ekuivalen langsung satu‑banding‑satu tergantung pada komposisi tepat, terutama kandungan Mg dan Cu, serta apakah aplikasi mengharapkan produk cor atau tempa. Penunjukan EN Eropa dan nama GB/T Cina umumnya dicocokkan berdasarkan rentang kandungan silikon dan magnesium serta dengan menetapkan target sifat mekanik daripada hanya mengandalkan label paduan nominal.
Ketahanan Korosi
A360 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik umum yang baik khas paduan Al‑Si‑Mg ketika selesai dan dilapisi dengan benar. Kehadiran silikon dalam mikrostruktur tidak secara signifikan mengganggu lapisan alumina pelindung alami, tetapi fase interdendritik yang terekspos dan porositas pengecoran dapat menciptakan titik anod lokal. Persiapan permukaan dan penyegelan porositas penting untuk daya tahan atmosfer jangka panjang.
Dalam lingkungan laut dan klorida, A360 menunjukkan performa yang cukup baik tetapi lebih rentan terhadap korosi lokal dibandingkan paduan tempa Al‑Mg dengan kandungan Mg lebih tinggi, seperti 5052. Retak korosi akibat tegangan bukan mode kegagalan utama untuk A360 dalam kondisi layanan tipikal; namun, kopling galvanik dengan material yang lebih noble (baja tahan karat, tembaga) dapat mempercepat serangan lokal di titik kontak. Pelapisan pelindung, anodizing, atau praktik desain katodik mengurangi risiko ini.
Dibandingkan dengan paduan tempa seri 6xxx, A360 sering memiliki ketahanan korosi yang serupa atau sedikit lebih rendah tergantung pada impuritas Cu dan porositas. Coran harus dirancang untuk menghindari geometri celah dan meminimalkan paparan porositas terhadap lingkungan agresif.
Properti Fabrikasi
Kemampuan Las
A360 dapat dilas dengan proses umum (MIG/GMAW, TIG/GTAW) tetapi perhatian harus diberikan pada pemilihan kawat pengisi dan input panas. Kawat pengisi Al‑Si seperti ER4043 (Al‑Si) adalah pilihan tipikal untuk menyesuaikan kandungan silikon pada logam dasar dan mengurangi risiko retak panas. Retak panas mungkin terjadi pada penampang tebal atau di mana silikon tinggi mendorong eutektik berleleh rendah; pra-pemanasan dan pengendalian input panas mengurangi tegangan sisa dan retak.
Kemudahan Mesin
Kemudahan mesin A360 umumnya baik dibandingkan dengan paduan cor aluminium lainnya karena silikon memberikan ketahanan abrasi dan kontrol serpihan. Perkakas karbida dengan sudut potong positif, setup kaku dan kecepatan potong sedang menghasilkan hasil permukaan terbaik. Partikel silikon mempercepat ausnya perkakas dibandingkan aluminium murni lunak, sehingga masa pakai alat dan penggunaan pendingin penting dalam pemesinan volume tinggi.
Kemampuan Bentuk
Pembentukan A360 dalam produk tempa terbatas dibandingkan dengan grade paduan rendah yang sangat duktile. Temper O dan T4 menawarkan kemampuan bentuk dingin terbaik dan disukai saat dibutuhkan bending atau drawing. Untuk komponen cor, pembentukan dibatasi pada penyesuaian kecil; perancang dianjurkan memilih pengecoran bentuk-bersih dan minimal pembentukan pasca-cor.
Perilaku Perlakuan Panas
A360 dapat diperlakukan panas melalui jalur pengerasan presipitasi Al‑Si‑Mg. Perlakuan pelarutan biasanya dilakukan dekat batas solidus tetapi di bawah titik leleh awal, umumnya pada rentang 520–540 °C, ditahan untuk melarutkan Mg2Si dan menghomogenkan mikrostruktur. Pendinginan cepat dilakukan setelah pelarutan untuk mempertahankan supersaturasi Mg dan Si dalam matriks.
Penuaian buatan (T6) dilakukan pada suhu kira-kira 150–185 °C untuk waktu yang dioptimalkan guna mencapai kekerasan dan sifat tarik puncak. Penuaian berlebih mengurangi kekuatan dan meningkatkan duktalitas sekaligus memperbaiki stabilitas termal. Transisi temper T (misalnya, T5 ke T6) mengubah ukuran dan distribusi presipitat; perancang memilih temper berdasarkan keseimbangan kekuatan, kontrol distorsi dan kemudahan mesin.
Jika digunakan tanpa perlakuan panas, A360 dapat di-anneal (O) untuk mencapai duktalitas maksimum. Keras kerja memberikan peningkatan kekuatan terbatas; namun, pengerasan presipitasi tetap merupakan jalur utama untuk kekuatan tinggi pada kelas paduan ini.
Performa Suhu Tinggi
A360 menunjukkan degradasi kekuatan yang bermakna dengan kenaikan suhu dan umumnya terbatas untuk layanan kontinu di bawah sekitar 150 °C untuk aplikasi pembawa beban. Di atas rentang ini, penggumpalan presipitat dan penuaian berlebih menurunkan kekuatan luluh dan tarik serta menurunkan ketahanan creep. Perjalanan singkat ke suhu lebih tinggi dapat ditoleransi tetapi siklus termal berulang mempercepat evolusi mikrostruktur.
Oksidasi di udara dibatasi oleh lapisan alumina pelindung, tetapi paparan berkepanjangan pada suhu tinggi dapat mengubah kimia oksida permukaan dan mengurangi ketahanan kelelahan melalui penggumpalan mikrostruktur. Zona pengaruh panas dari pengelasan menunjukkan pelunakan lokal jika logam dasar dalam kondisi penuaian puncak; perlakuan pelarutan dan penuaian pasca las atau pemilihan bahan pengisi yang sesuai dapat mengembalikan sifat yang dapat diterima.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan A360 |
|---|---|---|
| Otomotif | Rumah transmisi, rumah pompa | Castability yang sangat baik, kekuatan yang baik setelah aging, biaya efektif untuk geometri kompleks |
| Maritim | Coran struktural kecil, braket | Ketahanan korosi cukup dan densitas rendah untuk bagian yang sensitif terhadap bobot |
| Aerospace | Fitting non-kritis, rumah | Rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dan kemudahan pengecoran bentuk kompleks |
| Elektronik | Penutup dan rumah penyebar panas | Kondduktivitas termal baik dan akurasi dimensi dari pengecoran |
| Peralatan Konsumen | Rumah motor, badan pompa | Biaya rendah, hasil permukaan cor yang baik dan performa mekanis memadai |
A360 digunakan ketika kombinasi ekonomi, castability, dan kekuatan mekanik memadai diperlukan. Ini sangat disukai untuk geometri cor yang rumit yang akan mahal atau tidak praktis dibuat dari paduan tempa dengan kekuatan lebih tinggi.
Wawasan Pemilihan
Pilih A360 saat Anda membutuhkan paduan aluminium cor yang dapat diaging untuk kekuatan yang berguna sambil mempertahankan kontrol dimensi yang baik dan ketahanan korosi yang dapat diterima. Ini adalah pilihan praktis untuk komponen bentuk-bersih yang kompleks diproduksi dalam volume sedang hingga tinggi.
Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), A360 menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal serta kemudahan pembentukan dengan kekuatan tarik dan luluh yang jauh lebih tinggi setelah aging. Dibandingkan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, A360 menawarkan kekuatan yang lebih tinggi melalui perlakuan panas tetapi biasanya memiliki duktalitas lebih rendah dan perilaku korosi berbeda karena silikon dan porositas cor. Dibandingkan paduan tempa yang dapat diperlakukan panas seperti 6061, A360 mungkin memiliki kekuatan puncak lebih rendah tetapi unggul dalam ekonomi pengecoran dan produksi bentuk kompleks di mana biaya pemesinan dan fabrikasi akan sangat tinggi.
Ringkasan Akhir
A360 tetap menjadi paduan rekayasa yang relevan karena menggabungkan castability yang sangat baik dengan kemampuan pengerasan presipitasi untuk memberikan campuran ekonomis kekuatan, presisi dimensi, dan kinerja korosi. Kombinasi sifatnya membuatnya sangat berharga untuk komponen kompleks dengan sensitivitas biaya di industri otomotif, maritim, dan konsumen.