Aluminium A384: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

A384 diklasifikasikan dalam seri 3xxx dari paduan aluminium, yaitu keluarga yang memiliki mangan sebagai unsur paduan utama. Ini adalah paduan Al‑Mn yang diolah secara tempa, dirancang untuk keseimbangan antara kekuatan sedang, formabilitas yang sangat baik, dan ketahanan korosi yang baik, serta diperkuat terutama melalui pengerasan kerja (work-hardening) daripada perlakuan panas konvensional.

Unsur paduan utama tipikal pada A384 termasuk mangan sebagai tambahan kekuatan dan stabilitas butir yang disengaja, dengan kadar silikon, besi, tembaga, dan unsur jejak yang rendah. Paduan ini memberikan kombinasi yang dapat diprediksi antara kekuatan tarik sedang, duktibilitas baik, kemampuan las yang menguntungkan, dan kemampuan pembentukan dingin yang luas yang cocok untuk produk lembaran, plat, dan ekstrusi.

A384 digunakan dalam industri yang membutuhkan bagian aluminium yang mudah dibentuk dengan kekuatan dan ketahanan korosi yang wajar, seperti komponen bangunan, HVAC, panel transportasi ringan, dan aplikasi arsitektur umum. Insinyur memilih A384 ketika formabilitas dan kemampuan las lebih diutamakan dibandingkan kekuatan maksimal dari pengerasan usia (age-hardening), dan ketika paduan Al‑Mn yang hemat biaya dan tersedia luas sesuai untuk aplikasi.

Paduan ini sering dipilih dibandingkan grade aluminium yang lebih murni karena kekuatan mekaniknya yang lebih tinggi dan dibandingkan dengan beberapa paduan 5xxx atau yang dapat diperlakukan panas ketika pembentukan dingin yang lebih mudah, biaya lebih rendah, dan perilaku korosi tertentu lebih penting daripada kekuatan tertinggi. Perilaku yang dapat diprediksi dalam proses rolling, pembentukan, dan penyambungan membuatnya menjadi pilihan pragmatis untuk fabrikasi volume tinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi annealed, duktibilitas dan formabilitas maksimum
H12	Rendah–Sedang	Sedang	Baik Sekali	Istimewa	Semi pengerasan strain akibat pengerjaan dingin terbatas
H14	Sedang	Sedang–Rendah	Baik	Istimewa	Temper komersial umum untuk kekuatan sedang
H16	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan strain ke kekuatan lebih tinggi dari H14
H18	Sedang–Tinggi	Rendah–Sedang	Cukup–Baik	Istimewa	Pengerjaan dingin lebih berat, elongasi berkurang
H22	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan strain dan distabilisasi melalui relief tegangan
H24	Sedang–Tinggi	Rendah–Sedang	Cukup	Istimewa	Pengerasan strain dan sebagian annealing untuk meningkatkan formabilitas
H32	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan strain dan distabilisasi dengan perlakuan panas terkontrol

Temper memiliki pengaruh langsung dan dapat diprediksi pada sifat A384, karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas dan bergantung pada kepadatan dislokasi yang diperkenalkan oleh pengerjaan dingin. Seiring temper yang bergerak dari O ke H18/H24, kekuatan tarik dan luluh meningkat sedangkan elongasi dan formabilitas menurun, dengan temper H dipilih untuk menyeimbangkan kebutuhan pembentukan terhadap kekuatan operasional yang diperlukan.

Dalam fabrikasi dan pemilihan, memilih temper merupakan kompromi: O atau H12 diutamakan untuk proses deep drawing dan pembentukan berat, sementara seri H14–H18 ditentukan ketika diperlukan kekuatan as-fabrikasi yang lebih tinggi atau stabilitas dimensi yang lebih baik tanpa beralih ke kelas paduan yang berbeda.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.60	Silikon dijaga rendah; meningkatkan fluiditas pada paduan pengecoran tetapi di sini diminimalkan untuk mempertahankan duktibilitas
Fe	0.20–0.70	Unsur impuritas yang dapat mengurangi duktibilitas dan meningkatkan intermetalik
Mn	0.60–1.50	Unsur penguat utama dan pengontrol rekristalisasi untuk paduan 3xxx
Mg	0.05–0.20	Minor; dapat berkontribusi pada kekuatan jika ada tapi dijaga rendah untuk mempertahankan formabilitas
Cu	0.05–0.20	Terbatas; jumlah kecil meningkatkan kekuatan tapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.05–0.20	Biasanya rendah; kadar lebih tinggi dapat meningkatkan kekuatan tapi berisiko kerentanan korosi tegangan
Cr	0.01–0.10	Unsur jejak; meningkatkan struktur butir dan membantu kontrol rekristalisasi
Ti	0.01–0.10	Penghalus butir dalam beberapa rute produksi
Lainnya	Sisa sampai 100 (residu)	Unsur jejak dan residu dikontrol pada tingkat rendah untuk kestabilan sifat

Komposisi kimia A384 berfokus pada mangan untuk penguatan dislokasi dan stabilitas butir, sementara konsentrasi silikon, besi, dan tembaga yang rendah diterima sebagai residu atau modifikator performa minor. Variasi kecil pada kandungan Mn dan Cu secara signifikan mempengaruhi kekuatan luluh, perilaku pengerasan strain, dan ketahanan korosi, sehingga kontrol komposisi sangat penting untuk performa lembaran dan ekstrusi yang konsisten.

Sifat Mekanik

A384 menunjukkan perilaku tarik yang khas untuk paduan Al-Mn non-perlakuan panas: kekuatan tarik maksimum sedang dengan kekuatan luluh relatif rendah pada kondisi annealed, dan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik dengan pengerjaan dingin. Elongasi paduan ini tinggi pada temper O namun menurun tajam saat temper H meningkatkan kepadatan dislokasi; desainer harus mempertimbangkan pengurangan cadangan pembentukan pada kondisi H18/H24.

Ketahanan keras berhubungan dengan temper dan pengerjaan dingin: bahan annealed menunjukkan kekerasan rendah dan duktibilitas baik tanpa retakan, sementara kondisi pengerasan menunjukkan nilai kekerasan jauh lebih tinggi yang mempengaruhi keausan dan hasil permukaan. Performa kelelahan cukup baik untuk beban siklik moderat; umur kelelahan sensitif terhadap kondisi permukaan, pengerasan kerja, dan tegangan sisa yang diperkenalkan oleh pembentukan atau pengelasan.

Ketebalan dan bentuk produk memengaruhi respons mekanik: lembaran tipis mudah untuk dipengeraskan dan dapat mencapai kekuatan as-fabrikasi lebih tinggi melalui cold rolling, sedangkan plat atau ekstrusi lebih tebal memiliki mikrostruktur lebih kasar dan kemampuan pengerasan strain per proses lebih rendah. Desainer harus menentukan temper dan ketebalan secara bersamaan untuk memastikan margin statis dan lelah yang dibutuhkan.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (H14)	Catatan
Kekuatan Tarik	~90–120 MPa	~160–200 MPa	Kekuatan tarik H14 tergantung level pengerjaan dingin dan ketebalan
Kekuatan Luluh	~30–50 MPa	~100–140 MPa	Kekuatan luluh meningkat lebih cepat daripada kekuatan tarik maksimum dengan pengerjaan dingin
Elongasi	~30–40%	~8–18%	Elongasi menurun seiring peningkatan pengerasan strain
Kekerasan (HB)	~25–40 HB	~55–75 HB	Kekerasan kurang lebih mengikuti sifat tarik sesuai temper

Nilai-nilai merupakan rentang indikatif untuk ketebalan komersial umum dan praktik produksi; vendor harus dikonsultasikan untuk data uji yang tersertifikasi untuk bentuk produk dan temper spesifik.

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.70 g/cm³	Typikal untuk paduan aluminium tempa; berguna untuk perhitungan berat
Rentang Leleh	~640–660 °C	Rentang kerja praktis, titik solidus dekat dengan titik leleh aluminium murni
Konduktivitas Termal	~130–150 W/m·K	Paduan menurunkan konduktivitas termal dibanding aluminium murni tetapi tetap tinggi untuk pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~25–35 % IACS	Lebih rendah dari aluminium murni; konduktivitas bervariasi dengan pengerjaan dingin dan komposisi
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K	Nilai perkiraan untuk perhitungan massa termal
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien linier cocok untuk sambungan dengan logam struktural lain jika diperhitungkan

Sifat fisik A384 menjadikannya kandidat baik untuk aplikasi yang memerlukan konstruksi ringan dengan performa termal yang wajar. Konduktivitas termal lebih tinggi dibanding baja, menjadikan A384 lebih disukai untuk komponen pembuangan panas, dan koefisien ekspansi termal harus dipertimbangkan saat merakit dengan material yang memiliki laju ekspansi berbeda secara signifikan.

Konduktivitas listriknya sedang, sehingga A384 bukan pilihan utama untuk bus bar listrik efisiensi tinggi, tetapi dapat digunakan di mana atribut mekanik lebih penting daripada konduktivitas maksimum. Nilai kepadatan dan kalor spesifik digunakan langsung dalam perhitungan kekakuan dan massa termal untuk sistem struktural dan termal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.2–6.0 mm	Kekuatan meningkat dengan penggilingan dingin	O, H12, H14, H24	Diproduksi secara luas; digunakan untuk panel, amplop, dan komponen HVAC
Plat	6–25 mm	Perkerasan dingin rendah per ketebalan; kekuatan sedang	O, H22, H32	Bagian struktural berat dan pelat rem/cover
Ekstrusi	Tergantung profil	Kekuatan bervariasi dengan TEMPER, rasio ekstrusi	O, H14, H18	Profil untuk framing arsitektural dan kanal
Tabung	Ø6–200 mm	Penarikan dingin atau ekstrusi memengaruhi kekuatan akhir	O, H14	Digunakan untuk saluran, pipa struktural, dan furnitur
Batang/Rod	Ø3–60 mm	Perkerasan regang kurang dapat dicapai; tergantung penarikan	O, H12, H14	Pengikat, komponen terbentuk dan bagian hasil mesin

Metode pemrosesan dan bentuk produk menentukan sifat yang dapat dicapai: lembaran mendapatkan manfaat dari penggilingan dan pengerjaan dingin pasca-giling untuk mencapai temper H, sedangkan ekstrusi dan batang mengandalkan laju pendinginan ekstrusi dan pengerjaan dingin selanjutnya untuk mengembangkan kekuatan. Ketebalan plat membatasi tingkat pengerjaan dingin dan oleh karena itu temper H maksimum yang biasanya praktis.

Aplikasi harus menentukan bentuk produk, temper, dan finis permukaan secara bersamaan karena pembentukan, pengelasan, dan performa kelelahan ditentukan bersama oleh parameter ini. Sebagai contoh, panel deep-drawn biasanya disuplai dalam temper O atau H12 daripada H18 untuk menjaga keuletan.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	A384	USA	Penamaan di database AA untuk komposisi Al-Mn tempa ini
EN AW	AW‑3xxx (terdekat)	Eropa	Tidak ada satu banding satu; AW‑3003/AW‑3004 adalah ekuivalen komersial terdekat
JIS	A3003 (terdekat)	Jepang	Seri paduan JIS A3003 mirip grade Al-Mn tempa
GB/T	seri 3xxx (terdekat)	Tiongkok	Standar Cina mencantumkan paduan Al-Mn yang setara dengan keluarga 3003

Sering kali tidak ada referensi silang satu banding satu yang tepat karena temper, batas impuritas, dan spesifikasi pemrosesan berbeda antar standar dan vendor. Insinyur harus membandingkan batas kimia bersertifikat, tabel sifat mekanik, dan sertifikat proses daripada hanya mengandalkan nama grade nominal saat mengganti material.

Saat melakukan konversi antar standar, perhatikan tingkat impuritas yang diizinkan (Fe, Si), temper yang diwajibkan, dan praktik pengujian; perbedaan ini dapat memengaruhi perilaku korosi dan kemampuan bentuk pada aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

A384 memberikan ketahanan korosi atmosferik yang baik secara umum khas paduan aluminium dengan kandungan tembaga dan seng yang moderat. Di atmosfer perkotaan dan industri, alloy ini membentuk film oksida pelindung yang membatasi korosi umum, dan perlakuan permukaan minor atau lapisan konversi dapat secara signifikan meningkatkan penampilan dan performa jangka panjang.

Di lingkungan laut atau dengan kadar klorida tinggi, A384 cukup baik untuk aplikasi yang terlindung atau terpapar berkala, tetapi tidak seketahanan paduan khusus seri 5xxx (Al-Mg) atau seri 6xxx dengan kontrol Cu. Pitting lokal dapat terjadi pada permukaan kasar atau rusak, sehingga lapisan pelindung, anodizing, atau langkah desain katodik direkomendasikan untuk masa pakai panjang dalam paparan air asin yang agresif.

Potensi stress corrosion cracking (SCC) rendah untuk paduan Al-Mn seperti A384 dibandingkan paduan Al-Cu atau Al-Zn-Mg berdaya tinggi, namun tegangan tarik residual tinggi yang dikombinasikan dengan media korosif tetap harus dihindari. Interaksi galvanik dengan logam mulia seperti baja tahan karat dapat mempercepat korosi lokal A384; isolasi dan pemilihan pengikat yang tepat merupakan pertimbangan desain penting.

Dibandingkan dengan keluarga paduan lain, A384 menukar sebagian performa ketahanan korosi dibandingkan paduan seri 5xxx dan kemampuan pengerasan usia (age-hardening) ke kekuatan tinggi pada seri 6xxx/7xxx. Ketahanan dan kemampuan bentuk yang seimbang menjadikannya pilihan umum untuk aplikasi arsitektural dan HVAC di mana pemeliharaan sering tidak diinginkan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

A384 sangat baik untuk proses pengelasan umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) dengan filler aluminium konvensional seperti ER4043 (Al-Si) atau ER5356 (Al-Mg) tergantung sifat pasca las yang dibutuhkan. Zona terpengaruh panas (HAZ) tidak mengalami pelunakan dramatis karena alloy ini tidak bisa diberi perlakuan panas, namun kontrol deformasi dan kompatibilitas filler harus diperhatikan untuk menghindari masalah galvanik atau korosi pada sambungan las.

Risiko hot-cracking rendah dibandingkan paduan perlakuan panas berdaya tinggi tetapi bisa terjadi jika filler atau desain sambungan tidak tepat sehingga menahan tegangan dan penyusutan solidifikasi. Pemanasan pendahuluan jarang dibutuhkan untuk ketebalan tipis, namun bagian berat yang dibatasi dapat mendapat manfaat dari pengaturan suhu antar pass untuk meminimalkan tegangan residual.

Kemudahan Mesin

Mesin A384 relatif mudah dengan pemotong carbide konvensional atau baja kecepatan tinggi. Indeks kemudahan mesin lebih rendah dibandingkan kuningan free-cutting atau beberapa paduan aluminium bertimah, tetapi masih dapat diterima untuk kebanyakan aplikasi industri. Praktik yang dianjurkan meliputi kecepatan potong sedang, alat dengan sudut rake positif, dan evakuasi serpihan yang baik untuk menghindari built-up edge dan pengerasan permukaan.

Finis permukaan dan akurasi dimensi dapat dicapai dengan pakan mesin standar, namun perlu diperhitungkan pegas balik dan pembentukan serpihan yang duktile. Saat menggunakan temper H berkeras lebih tinggi, tingkat keausan alat meningkat dan strategi pendinginan harus disesuaikan.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk A384 sangat baik pada temper O dan temper regang ringan, memungkinkan deep drawing, hemming, dan operasi bending kompleks. Radius lentur minimum bergantung pada temper dan ketebalan tetapi biasanya 1–3× ketebalan untuk temper O dan bertambah untuk temper H; uji empiris atau simulasi pembentukan elemen hingga harus digunakan untuk bagian kompleks.

Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi cadangan pembentukan; anil ulang intermediate tersedia untuk mengembalikan keuletan jika diperlukan beberapa langkah pembentukan. Pegas balik dapat diprediksi dan dikendalikan dengan desain die dan kontrol proses yang tepat.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan seri 3xxx, A384 adalah alloy yang tidak bisa diberi perlakuan panas dan tidak responsif terhadap perlakuan pemanasan larutan dan penuaan untuk meningkatkan kekuatan secara signifikan. Upaya menerapkan perlakuan panas tipe T tidak akan menghasilkan pengerasan presipitasi seperti pada seri Al-Mg-Si atau Al-Cu.

Kekuatan dikembangkan dan dikontrol oleh pengerjaan mekanis (penggilingan dingin, penarikan) dan temper H selanjutnya. Anil (pelunakan penuh ke temper O) dicapai dengan pemanasan di atas suhu rekristalisasi (biasanya dalam kisaran 330–420 °C tergantung ukuran penampang dan kondisi alloy) diikuti dengan pendinginan terkontrol untuk memperoleh mikrostruktur rekristalisasi penuh.

Perlakuan stabilisasi seperti pemanasan ringan (misal H32) dapat digunakan untuk menghilangkan tegangan residual tanpa meleburkan material sepenuhnya. Untuk bagian dengan dimensi kritis, siklus pelepasan tegangan harus divalidasi karena dapat sedikit menggeser sifat mekanik.

Performa Suhu Tinggi

A384 mempertahankan sifat mekanik yang dapat digunakan pada suhu sedang namun mengalami penurunan kekuatan progresif seiring kenaikan suhu. Di atas ~100–150 °C, paparan lama menurunkan kekuatan luluh dan tarik yang terukur akibat pemulihan dan pelunakan struktur kerja dingin.

Oksidasi minimal dibanding paduan ferrous karena film oksida aluminium pelindung, tetapi pada suhu tinggi pengelupasan permukaan dan kerapuhan akibat reaksi permukaan dapat terjadi jika lingkungan agresif hadir. Untuk layanan terus-menerus di atas 150 °C, perancang harus memvalidasi perilaku creep dan mempertimbangkan paduan yang dirancang khusus untuk stabilitas suhu tinggi.

Sambungan las yang terpapar suhu tinggi memerlukan perhatian pada perilaku HAZ; karena alloy ini tidak bisa diberi perlakuan panas, pelunakan HAZ terbatas tetapi paparan termal dapat merileksasi pengerjaan dingin dan mengurangi kekuatan lokal, memengaruhi jalur beban.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa A384 Digunakan
Otomotif	Panel interior, pelindung panas	Kemampuan bentuk, kemudahan pengelasan, efisiensi biaya yang baik
Kelautan	Saluran, enclosure non-struktural	Ketahanan korosi di lingkungan laut atmosferik
Dirgantara	Fitting non-kritis, fairing	Rasio kekuatan terhadap berat dan kemudahan pembentukan untuk struktur sekunder
Elektronik	Chassis, penyebar panas	Konduktivitas termal dan kemudahan manufaktur yang baik
Bangunan & Konstruksi	Atap, pelapis, talang	Ketahanan cuaca, kemampuan bentuk, dan finis permukaan

Gabungan kemampuan bentuk, kemudahan pengelasan, dan kekuatan sedang membuat A384 cocok untuk berbagai komponen non-bertekanan tinggi di berbagai industri. Biasanya digunakan di mana pembentukan kompleks, finis permukaan, dan ketahanan korosi dibutuhkan dengan biaya yang masuk akal.

Wawasan Pemilihan

Pilih A384 ketika desain Anda mengutamakan kemampuan pembentukan dingin yang tinggi, kemampuan las yang baik, dan kekuatan sedang dengan ketersediaan luas serta biaya rendah. Material ini ideal untuk komponen stamping atau drawing, elemen arsitektural, dan fabrikasi umum di mana kekuatan tarik ekstrem tidak diperlukan.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (1100), A384 menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal serta sedikit berkurangnya keuletan logam murni dengan peningkatan kekuatan yang signifikan dan stabilitas dimensi yang lebih baik selama proses pembentukan. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja lainnya seperti 3003 atau 5052, A384 berada pada tingkat formabilitas dan ketahanan korosi yang serupa, namun biasanya dipilih ketika kombinasi penguatan berbasis Mn dan ketersediaan vendor sesuai dengan kebutuhan desain.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, A384 dipilih ketika kemudahan pembentukan dan pengelasan serta biaya material lebih rendah lebih diutamakan daripada kebutuhan kekuatan puncak setelah pengerasan umur. Jika diperlukan kekuatan statis jangka panjang atau kekuatan tahan lelah yang lebih tinggi, keluarga paduan yang dapat diperlakukan panas mungkin lebih diutamakan meskipun kompleksitas fabrikasi meningkat.

Ringkasan Penutup

A384 tetap menjadi paduan Al‑Mn fabrikasi mekanik yang relevan dan banyak digunakan karena secara andal memberikan