Aluminium A413.0: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

A413.0 termasuk dalam keluarga aluminium 4xxx, seri berbasis silikon yang menekankan kemampuan pengelasan dan kelancaran pengecoran/forging daripada kekuatan puncak temper tertinggi. Paduan ini diformulasikan dengan silikon sebagai elemen paduan utama yang diperkuat dengan penambahan terkendali magnesium dan tembaga untuk memungkinkan pengerasan precipitate dan peningkatan performa mekanik. Penguatan pada A413.0 terutama dicapai melalui kombinasi perlakuan larutan diikuti dengan penuaan buatan (precipitation hardening), dengan respons work-hardening terbatas untuk komponen yang dibentuk dingin. Ciri khasnya meliputi kekuatan sedang hingga tinggi pada temper yang diolah panas, ketahanan korosi yang baik di banyak atmosfer, kemampuan las yang sangat baik berkat silikon, serta kemampuan bentuk yang memadai pada temper yang lebih lunak.

A413.0 umum digunakan pada komponen struktural dan bodi otomotif, rumah dan bracket powertrain, fitting laut, serta komponen yang memerlukan keseimbangan antara kemudahan pengecoran/ekstrusi dan performa mekanik. Paduan ini dipilih ketika perancang memerlukan aluminium yang mudah dilas namun tetap mampu memberikan tingkat kekuatan sedang hasil perlakuan panas — kompromi praktis antara paduan 3xxx/5xxx yang tidak dapat diolah panas dan keluarga paduan 6xxx/2xxx yang dapat diolah panas dengan kekuatan lebih tinggi. Dalam manufaktur, kandungan silikon A413.0 meningkatkan hasil permukaan dan mengurangi kecenderungan retak panas selama proses penyambungan dan pengecoran, sehingga menyederhanakan fabrikasi dan menurunkan tingkat cacat. Untuk aplikasi yang memerlukan kombinasi kemampuan mesin yang baik, stabilitas dimensi setelah perlakuan panas, dan ketahanan korosi tanpa biaya atau kompleksitas penanganan dari paduan 2xxx atau 7xxx berperforma tinggi, A413.0 sering menjadi pilihan.

Daya tarik A413.0 berasal dari desain metalurgi yang seimbang: silikon memberikan rentang solidifikasi rendah dan kompatibilitas dengan filler las, magnesium dan tembaga memberikan potensi penguatan precipitate, sedangkan elemen transisi kecil (Ti, Cr) memperhalus mikrostruktur dan mengendalikan pertumbuhan butir. Paduan ini menunjukkan kinetika penuaan yang dapat diprediksi dan jendela proses yang relatif luas untuk perlakuan larutan dan penuaan dibandingkan dengan paduan berperforma tinggi yang lebih sensitif terhadap laju pendinginan. Hal ini membuat A413.0 menarik bagi OEM dan fabrikator yang mengutamakan ketahanan proses, sifat mekanik yang konsisten, dan tingkat penolakan lebih rendah selama pengelasan dan perlakuan panas. Kombinasi biaya sedang, ketersediaan, dan kemudahan manufaktur sering menjadikan A413.0 pilihan unggul untuk aplikasi struktural kelas menengah.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (18–25%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi annealed penuh untuk proses pembentukan dan penyambungan
H14	Rendah–Sedang	Sedang (12–18%)	Baik	Sangat Baik	Work-hardening ringan; cocok untuk bagian dengan bentuk sederhana
T5	Sedang	Sedang (8–14%)	Cukup	Sangat Baik	Didinginkan setelah pengerjaan panas dan dipenuai secara buatan untuk menghilangkan tegangan
T6	Tinggi	Rendah–Sedang (6–12%)	Berkurang	Baik	Dilakukan perlakuan larutan dan penuaan puncak untuk kekuatan maksimum
T651	Tinggi	Rendah–Sedang (6–12%)	Berkurang	Baik	Dilakukan perlakuan larutan, penghilang tegangan dengan peregangan, dan penuaan buatan

Temper sangat mempengaruhi keseimbangan antara kemampuan pembentukan dan performa mekanik akhir pada A413.0. Temper lunak O dan temper H ringan digunakan untuk pembentukan dingin yang luas atau penarikan dalam, sedangkan temper T5/T6/T651 digunakan ketika kekuatan dan stabilitas dimensi setelah perlakuan panas menjadi perhatian utama.

Peralihan antar temper mengubah ketahanan terhadap kelelahan, tingkat tegangan sisa, dan kerentanan terhadap springback; oleh karena itu, perancang harus memilih temper yang sesuai dengan operasi pembentukan dan beban layanan yang diinginkan. Performa pengelasan terbaik ada pada temper lunak, meskipun bagian kondisi T6 bisa dilas dengan filler yang tepat dan perlakuan panas pasca las untuk mengembalikan kekuatan di daerah HAZ.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	6.0–12.0	Elemen paduan utama; meningkatkan kelancaran, menurunkan rentang leleh, dan memperbaiki kemampuan las
Fe	0.2–1.2	Elemen impuritas yang membentuk intermetalik; dikontrol untuk membatasi pengerasan rapuh
Mn	0.05–0.6	Modifikator struktur butir dan kontributor kekuatan pada beberapa temper
Mg	0.3–1.4	Memberikan pengerasan precipitate (Mg2Si) saat dikombinasikan dengan Si
Cu	0.2–1.5	Meningkatkan kekuatan melalui precipitate tetapi dapat menurunkan ketahanan korosi jika berlebihan
Zn	0.05–0.5	Minor; dapat sedikit memengaruhi kekuatan dan perilaku korosi
Cr	0.05–0.3	Mengendalikan struktur butir dan membatasi rekristalisasi selama pemrosesan termal
Ti	0.02–0.2	Penghalus butir untuk pengecoran dan ekstrusi; meningkatkan keandalan mekanik
Elemen lainnya (termasuk sisanya Al)	Seimbang	Penambahan jejak (B, Zr) dapat ditentukan untuk kontrol proses khusus

Komposisi ini menargetkan matiks dominan silikon dengan magnesium dan tembaga yang cukup untuk memungkinkan pengerasan usia yang dapat diprediksi melalui presipitat Mg–Si dan yang mengandung Cu. Silikon menurunkan suhu solidus paduan dan mengurangi perubahan bentuk saat pembekuan, yang menguntungkan proses pengecoran dan pengelasan. Jumlah kecil elemen transisi seperti Cr dan Ti bertindak sebagai penghalus butir dan penghambat rekristalisasi, meningkatkan ketangguhan dan stabilitas dimensi setelah pemanasan.

Kontrol elemen besi dan impuritas lainnya sangat penting karena kelebihan Fe menghasilkan intermetalik rapuh yang mengurangi daktalitas dan umur lelah. Keseimbangan Mg dan Si penting untuk memastikan fraksi volume dan komposisi precipitate penguat yang tepat, sementara penambahan Cu meningkatkan kekuatan tetapi membutuhkan strategi mitigasi korosi pada lingkungan laut atau kadar klorida tinggi.

Sifat Mekanik

A413.0 dalam kondisi annealed menunjukkan kekuatan luluh dan tarik yang relatif rendah dengan daktilitas tinggi, memungkinkan penarikan dalam dan pembentukan kompleks tanpa retak. Dalam kondisi diolah panas (T5/T6/T651), paduan ini mengembangkan kekuatan luluh dan tarik yang jauh lebih tinggi melalui pembentukan presipitat halus, dengan pengorbanan pada elongasi dan kemampuan pembengkokan yang berkurang. Performa lelah sangat sensitif terhadap proses; spesimen dari temper T6 menunjukkan peningkatan ketahanan inisiasi retak di bawah beban statis tinggi, namun keberadaan cacat pengecoran atau pemesinan dan intermetalik kasar dapat mendominasi perilaku propagasi retak.

Ketebalan dan bentuk produk sangat mempengaruhi respons mekanik karena laju pendinginan saat quenching memengaruhi dispersi presipitat dan pelunakan daerah HAZ pada komponen hasil las. Bagian tipis dapat dikuatkan sepenuhnya dengan penuaan T6, sedangkan bagian tebal mungkin menunjukkan gradien sifat mekanik akibat pendinginan lambat dan perbedaan pemasakan mikrostruktur. Kekerasan berkorelasi baik dengan sifat tarik pada A413.0; pengukuran kekerasan Rockwell atau Brinell umum digunakan sebagai kontrol produksi untuk memastikan temper dan respons penuaan.

Properti	O/Anil	Temper Kunci (T6/T651)	Catatan
Kekuatan Tarik	120–170 MPa	280–360 MPa	T6 menawarkan peningkatan hingga ~2,5× dibanding O; rentang bergantung pada komposisi dan ketebalan tepat
Kekuatan Luluh	60–100 MPa	220–300 MPa	Kekuatan luluh mendekati kekuatan tarik pada kondisi overaged; desain harus menggunakan nilai luluh konservatif
Elongasi	18–25%	6–12%	Duktilitas menurun seiring peningkatan pengerasan penuaan dan intermetallic kaya Si
Kekerasan	40–60 HB	90–130 HB	Kekerasan berkorelasi dengan respons penuaan; digunakan untuk kontrol kualitas kondisi temper

Properti Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density (Massa Jenis)	2,68–2,74 g/cm³	Agak tergantung paduan; mendekati aluminium murni
Rentang Leleh	Solidus ≈ 555–575 °C; Liquidus ≈ 615–645 °C	Si menurunkan titik solidus dibandingkan Al murni; mempengaruhi rentang penuangan/pengelasan
Konduktivitas Termal	100–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi masih tinggi dibanding baja; dipengaruhi oleh Si dan paduan
Konduktivitas Listrik	28–42 % IACS	Berkurang dari aluminium murni karena larutan padat dan presipitat
Kalor Spesifik	0,85–0,92 J/g·K	Mirip dengan paduan aluminium lain; berguna untuk perhitungan manajemen termal
Ekspansi Termal	22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Tipe untuk paduan aluminium; desain harus mengakomodasi ekspansi diferensial pada rakitan bimetalik

A413.0 mempertahankan massa jenis rendah dan konduktivitas termal tinggi khas aluminium, menjadikannya pilihan menarik untuk aplikasi yang memerlukan penghematan berat dan pembuangan panas. Kandungan silikon menurunkan konduktivitas listrik dan termal dibanding aluminium murni, namun tidak sampai menghalangi penggunaan pada aplikasi pendingin panas untuk elektronik daya sedang. Rentang titik leleh dan penurunan suhu solidus menuntut kontrol parameter las dan pengecoran yang cermat untuk menghindari retak panas dan mengelola zona pengaruh panas (HAZ).

Ekspansi termal cukup signifikan dibanding baja atau komposit, sehingga rakitan yang menggabungkan material berbeda perlu memperhitungkan pergerakan termal diferensial. Kombinasi kalor spesifik dan konduktivitas mendukung analisis desain termal transient untuk komponen yang terpapar beban panas berdenyut.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Lembaran (Sheet)	0,5–6,0 mm	Ketebalan seragam memungkinkan penguatan T6 yang andal	O, H14, T5, T6	Digunakan saat dibutuhkan hasil permukaan dan kemampuan pembentukan
Plat	6–100 mm	Bagian tebal mungkin underaged akibat keterbatasan quenching	O, T5, T6	Butuh pengendalian pendinginan agar tidak muncul zona lunak di inti
Ekstrusi	Profil 1–100 mm	Kekuatan longitudinal baik dan aliran butir terkendali	O, T5, T6	Penambahan Ti dan Cr membantu stabilitas ekstrusi pada rentang panas
Tabung (Tube)	Ketebalan dinding 1–20 mm	Perilaku mirip lembaran/ekstrusi; memungkinkan sambungan las	O, T5, T6	Digunakan untuk tabung struktural, hidrolik, dan kelautan
Batang/Batang Bundar (Bar/Rod)	Ø3–200 mm	Batang dapat ditarik dan diaging; ukuran penampang mempengaruhi quench	O, T6	Dipakai untuk komponen mesin dan pengikat dalam beberapa kasus

Plat lembaran dan plat biasanya digulung dan menerima perlakuan larutan dan penuaan berikutnya untuk mencapai temper target, sementara ekstrusi memanfaatkan aliran silikon yang lebih baik untuk menghasilkan penampang tipis dan bentuk rumit. Produksi tabung dan batang harus mempertimbangkan interaksi antara ukuran penampang dan laju quench; penampang besar biasanya memerlukan teknik quench khusus atau penuaan terputus untuk menghasilkan sifat mekanik yang merata. Stock untuk machining (batang/batang bundar) sering disediakan dalam temper lunak dan dikeraskan setelah pembentukan kasar untuk mengurangi keausan alat dan distorsi.

Operasi pembentukan paling ekonomis pada kondisi O atau sedikit pengerasan kerja; perlakuan panas akhir digunakan untuk menetapkan sifat mekanik saat stabilitas dimensi kritis. Rakitan yang dilas didesain agar meminimalkan distorsi pasca las dan mengizinkan restorasi sifat melalui perlakuan panas lokal atau global.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	A413.0	USA	Penandaan Aluminum Association yang digunakan dalam spesifikasi Amerika Utara
EN AW	Tidak ada padanan langsung	Eropa	Tidak ada kode EN AW tunggal yang persis sama; EN AW-4032 atau EN AW-4047 mendekati tergantung keseimbangan Si/Mg/Cu
JIS	Tidak ada padanan langsung	Jepang	Ada paduan cor/ekstrusi serupa tapi komposisinya bervariasi antar produsen
GB/T	Tidak ada padanan langsung	Cina	Paduan domestik sebanding dapat digunakan; verifikasi sifat harus teliti

Tidak ada padanan internasional tunggal yang identik secara universal dengan A413.0, karena standar regional sering membagi paduan berbasis silikon menjadi beberapa grade yang lebih spesifik. Standar Eropa dan Asia menawarkan paduan dengan kandungan Si dan Mg serupa (misalnya keluarga 4032 atau varian modifikasi 4047) yang mendekati keseimbangan las dan kekuatan perlakuan panas A413.0, namun perbedaan Cu, Ti, dan elemen jejak menghasilkan perbedaan kinetika penuaan dan ketahanan korosi. Saat substitusi, engineer harus membandingkan rentang komposisi aktual, kurva respons perlakuan panas, dan sifat mekanik bersertifikat daripada hanya mengandalkan nama grade nominal.

Referensi silang sebaiknya dilakukan menggunakan laporan uji material bersertifikat dan pengujian mekanik komparatif untuk komponen kritis, terutama jika masa lelah, ketangguhan patah, atau ketahanan korosi menjadi faktor desain utama. Jika dibutuhkan sertifikasi regulasi atau persetujuan dirgantara, penggunaan grade yang ditentukan atau padanan terverifikasi adalah wajib.

Ketahanan Korosi

A413.0 menunjukkan ketahanan korosi atmosfir yang umumnya baik mirip dengan banyak paduan Al–Si, berkat lapisan oksida aluminium pasif dan pengaruh silikon yang moderat terhadap kestabilan elektrokimia. Dalam lingkungan laut atau yang kaya klorida, paduan ini tampil cukup baik namun lebih rentan terhadap pitting lokal dibandingkan paduan magnesium tinggi 5xxx; pelapisan pelindung atau anodizing sering diterapkan untuk layanan jangka panjang. Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) rendah sampai sedang tergantung temper; kondisi T6 dengan tegangan tarik residual dan lingkungan agresif memerlukan kehati-hatian dan mungkin membutuhkan perlakuan panas pasca las atau perubahan desain untuk mitigasi risiko SCC.

Interaksi galvani mengikuti perilaku aluminium standar; saat dipasangkan dengan logam mulia lebih tinggi (baja tahan karat, paduan tembaga), A413.0 akan terkorosi terlebih dahulu kecuali diberi isolasi listrik atau perlakuan korban. Dibanding paduan 5xxx (Al–Mg), A413.0 menukar ketahanan sedikit berkurang terhadap korosi crevice dan pitting dengan kemampuan las yang lebih baik serta kekuatan perlakuan panas. Dibanding paduan seri 6xxx, A413.0 memiliki performa korosi atmosfir yang sebanding namun mungkin lebih toleran terhadap pengelasan tanpa perbedaan pengisi karena efek silikon yang menguntungkan pada proses pembekuan.

Perlakuan permukaan seperti anodizing, konversi kromat, dan pelapis organik memperpanjang umur layanan secara signifikan dan rutin digunakan pada aplikasi kelautan dan eksterior. Desainer harus menilai kimia paduan lokal dan temper, karena perbedaan kecil dalam kandungan Cu dan Mg secara material memengaruhi performa korosi di lingkungan agresif.

Properti Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

A413.0 mudah dilas menggunakan proses TIG dan MIG standar berkat efek positif silikon dalam mengurangi retak panas dan memperlancar kolam las. Paduan pengisi yang direkomendasikan meliputi ER4043 (Al–Si) untuk las umum dan ER5356 (Al–Mg) saat diperlukan kekuatan sambungan lebih tinggi dan kompatibilitas dengan paduan dasar memadai. Risiko retak panas rendah dibanding banyak paduan 6xxx dan 2xxx, tapi perhatian harus diberikan pada pemasangan sambungan, purging, dan kontrol input panas agar meminimalkan porositas dan inklusi oksida.

Zona pengaruh panas pasca las (HAZ) dapat mengalami pelemahan jika logam dasar dalam kondisi aged puncak; dalam kasus tersebut, ressolusionisasi lokal atau penuaan buatan dapat digunakan untuk memulihkan sifat jika geometri dan ekonomika produksi memungkinkan. Pemanasan awal biasanya tidak diperlukan namun kontrol suhu antar-las dan teknik relaksasi tegangan dapat diterapkan pada lasan besar untuk mengendalikan distorsi.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin A413.0 tergolong sedang dan umumnya lebih baik daripada paduan 2xxx kekuatan tinggi berkat efek abrasif silikon yang juga memecah serbuk; alat potong harus dipilih yang tahan aus abrasif, biasanya insert karbida atau karbida berlapis. Praktik mesin yang direkomendasikan mencakup kecepatan makan tinggi dengan kecepatan potong sedang untuk mendukung segmentasi chip dan pengendalian suhu alat; penggunaan pendingin disarankan untuk membilas chip terperangkap dan mengurangi beban termal. Hasil permukaan dan umur alat sangat bergantung pada ukuran dan distribusi partikel Si; partikel Si halus dan tersebar merata menghasilkan hasil permukaan lebih baik dan keausan alat lebih rendah.

Untuk komponen dengan toleransi ketat, proses permesinan kasar pada kondisi temper yang lebih lunak diikuti dengan penuaan akhir dan permesinan finishing dapat mengurangi distorsi dan meningkatkan kontrol dimensi. Proses ulir, tapping, dan pengeboran lubang dalam memerlukan pelumasan yang tepat dan seringkali kecepatan penetrasi yang dikurangi untuk menghindari pengerasan kerja atau kerusakan alat.

Formabilitas

Formabilitas sangat baik pada temper O dan H14, memungkinkan penarikan dalam dan tekukan kompleks dengan radius internal yang relatif kecil dibandingkan dengan kondisi T6. Radius tekukan minimum tipikal pada plat yang direkrut (annealed) berkisar antara 0,5–1,0× ketebalan untuk tekukan sederhana, meningkat untuk kondisi T6 dan geometri kompleks. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi keuletan; jika diperlukan pembentukan berat, bentuklah dalam kondisi yang direkrut lalu lakukan perlakuan panas akhir untuk mengembalikan atau meningkatkan kekuatan.

Springback pada kondisi T6 lebih nyata dan harus diperhitungkan dalam desain dan validasi dies. Jika diperlukan pembentukan tarik atau pengerjaan dingin yang berat, pelumasan dan langkah pembentukan progresif mengurangi risiko retak pada situs intermetalik kaya Si.

Perilaku Perlakuan Panas

Perlakuan solusi untuk A413.0 biasanya dilakukan pada suhu antara 510–540 °C untuk melarutkan fase yang mengandung Mg dan Cu ke dalam matriks aluminium yang jenuh lebih. Pendinginan cepat hingga suhu ruang diperlukan untuk mempertahankan zat terlarut dalam larutan padat; pengendalian laju quench sangat penting untuk ketebalan besar agar menghindari pembentukan presipitat kasar dan respon penuaan yang berkurang. Penuaan buatan dilakukan pada 150–190 °C untuk respons T5/T6, dengan kekerasan dan kekuatan puncak dicapai setelah waktu terkontrol pada suhu tergantung komposisi tepatnya.

Penuaan berlebih mengurangi kekuatan tetapi meningkatkan ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi tegangan, dan dapat dipilih secara sengaja untuk komponen yang memerlukan keseimbangan sifat. Temper T651 menambahkan operasi regangan terkendali atau pelepasan tegangan setelah solusinisasi untuk meminimalkan tegangan sisa dan distorsi, meningkatkan stabilitas dimensi untuk bagian yang dikerjakan mesin. A413.0 menunjukkan jendela penuaan yang cukup luas dibandingkan dengan paduan 2xxx yang lebih sensitif terhadap quench, sehingga kontrol proses kurang kritis tetapi tetap penting untuk performa yang dapat diulang.

Untuk pemrosesan tanpa perlakuan panas atau dimana perlakuan panas tidak praktis, pengerasan kerja melalui pembentukan dingin memberikan peningkatan kekuatan secara bertahap tetapi tidak dapat mencapai tingkat puncak yang tersedia melalui pengerasan presipitasi. Siklus rekruitasi digunakan untuk