Aluminium AlF357: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

AlF357 adalah paduan aluminium pengecoran silikon–magnesium yang dapat menjalani perlakuan panas (biasanya diklasifikasikan dalam keluarga Al–Si–Mg dan sering dikaitkan dengan grade A357/AlSi7Mg). Paduan ini paling umum diproduksi sebagai komponen cetakan permanen atau cetakan tekan yang mengutamakan integritas pengecoran tinggi, kekuatan yang meningkat, dan kinerja kelelahan yang baik. Unsur paduan utama adalah silikon (Si) untuk meningkatkan kemampuan cor dan fluiditas, magnesium (Mg) untuk memungkinkan pengerasan presipitasi (Mg2Si), serta kadar besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang terkontrol untuk menyesuaikan kekuatan dan ketangguhan. Penguatan dicapai terutama melalui perlakuan larutan diikuti dengan pendinginan cepat (quenching) dan penuaan buatan (T6/T5), dengan respons tambahan melalui modifikasi kimia dan jadwal perlakuan panas.

Sifat utama AlF357 mencakup kekuatan statis dan kelelahan yang relatif tinggi untuk paduan cor, stabilitas dimensi yang baik setelah perlakuan panas, serta ketahanan korosi yang memadai dalam lingkungan atmosfir. Kemampuan las dapat diterapkan tetapi memerlukan perhatian pada pemilihan material pengisi dan pengendalian porositas; kemampuan bentuk dalam arti pembentukan logam lanjutan terbatas karena AlF357 dioptimalkan sebagai paduan cor. Industri yang umum menggunakan AlF357 meliputi otomotif (komponen cor struktural, bagian roda, bracket suspensi), dirgantara (cor struktural dan fitting non-kritis), perangkat keras kelautan, dan rumah mesin industri. Insinyur memilih AlF357 ketika kombinasi kemampuan cor, kekuatan yang dapat diperlakukan panas, dan ketahanan kelelahan memberikan keseimbangan biaya-kinerja yang lebih baik dibandingkan paduan tempa atau grade aluminium cor yang lebih murah.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Buruk (rapuh dibanding tempa)	Baik	Sebagai-casting, diurai atau direlaksasi tegangan; daya leleh maksimum untuk paduan cor
T5	Menengah-Tinggi	Sedang	Terbatas	Baik	Didinginkan dari kondisi cor dan dipenuaan buatan; umum untuk pengerasan as-cast
T6	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Cukup	Perlakuan larutan, quench dan penuaan buatan; kondisi kekuatan puncak
T7	Menengah	Sedang	Terbatas	Cukup	Overaged untuk stabilitas termal yang lebih baik dan resistansi korosi tegangan
T651	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Cukup	Perlakuan larutan, relaksasi tegangan dengan peregangan, lalu penuaan; kontrol dimensi meningkat

Pemilihan temper pada AlF357 sangat mempengaruhi kompromi kinerja: T6 menghasilkan kekuatan tertinggi dan umur kelelahan terbaik dengan mengorbankan ductility dan sedikit kemampuan mesin, sementara T5 digunakan ketika anggaran atau alur proses tidak memungkinkan perlakuan larutan. Temper T7 dan tempers yang distabilisasi dipilih ketika komponen harus mempertahankan sifat setelah pemaparan pada suhu operasi tinggi atau ketika prioritas adalah pengurangan kerentanan korosi tegangan dan instabilitas dimensi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	6.5 – 7.5	Unsur paduan utama untuk kemampuan cor dan kekuatan; membentuk eutektik dengan Al
Fe	0.05 – 0.45	Besi rendah terkontrol mengurangi intermetalik rapuh; Fe tinggi menurunkan ductility
Mn	0.05 – 0.25	Pengubah minor; dapat memperhalus morfologi intermetalik
Mg	0.25 – 0.50	Menyediakan pengerasan presipitasi (Mg2Si) selama penuaan
Cu	0.0 – 0.30	Meningkatkan kekuatan dan respons penuaan tapi dapat mengurangi ketahanan korosi
Zn	0.0 – 0.15	Biasanya residu; pengaruh penguatan terabaikan di sini
Cr	0.0 – 0.10	Penghalus butir / inhibitor rekristalisasi pada beberapa lelehan
Ti	0.02 – 0.15	Ditambahkan untuk penghalusan butir, terutama pada pengecoran dan ingot
Lainnya	Balance Al	Unsur jejak terkontrol sesuai praktik pengecoran; tingkat impuritas rendah sengaja meningkatkan ductility dan umur kelelahan

Silikon menentukan karakteristik pengecoran dan struktur eutektik, sedangkan magnesium memungkinkan penguatan yang dapat diperlakukan panas melalui presipitasi Mg2Si. Kandungan besi rendah dan elemen jejak terkontrol meningkatkan ketangguhan dan ketahanan kelelahan dengan meminimalkan partikel intermetalik kasar serta mendorong mikrostruktur halus selama pembekuan dan perlakuan panas.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik AlF357 ditandai dengan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum setelah perlakuan larutan yang tepat dan penuaan buatan, dengan kondisi T6 menghasilkan kekuatan tertinggi untuk keluarga paduan ini. Elongasi pada T6 berkurang dibandingkan keadaan as-cast atau annealed tetapi masih dapat diterima untuk banyak pengecoran struktural karena eutektik yang relatif halus dan kimia impuritas yang terkendali pada paduan. Kekerasan mengikuti tren yang sama dengan sifat tarik dan umum digunakan sebagai pemeriksaan di lantai produksi untuk efektivitas perlakuan panas.

Kinerja kelelahan adalah faktor penting dalam pemilihan AlF357; kombinasi kekuatan tarik tinggi dan praktik pengecoran yang baik (porositas rendah, desain gating/riser yang tepat) memberikan umur kelelahan unggul dibandingkan grade cor Al–Si standar. Ketebalan dan ukuran profil sangat mempengaruhi sifat mekanik dan respons perlakuan panas; bagian tebal mungkin tidak homogen sepenuhnya selama perlakuan larutan sehingga menunjukkan kekuatan yang lebih rendah dan elongasi yang berkurang dibandingkan bagian tipis.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	150 – 240 MPa	300 – 380 MPa	Nilai T6 bergantung pada ketebalan dan efektivitas perlakuan larutan
Kekuatan Luluh	70 – 130 MPa	230 – 300 MPa	Offset yield; peningkatan signifikan setelah penuaan
Elongasi	8 – 18%	4 – 10%	Elongasi menurun seiring peningkatan kekuatan dan tekanan bagian
Kekerasan	40 – 70 HB	90 – 120 HB	Kekerasan berkorelasi dengan keadaan presipitasi dan morfologi silikon

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density (Massa Jenis)	~2.65 g/cm³	Tipikal untuk paduan cor Al–Si; rasio kekuatan terhadap berat yang baik
Rentang Titik Leleh	~555 – 595 °C	Rentang eutektik dan pembekuan dipengaruhi oleh kandungan Si
Konduktivitas Termal	~120 – 150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi cocok untuk banyak aplikasi pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~30 – 45 %IACS	Lebih rendah dibanding aluminium murni karena paduan dan kandungan silikon
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Kalor spesifik paduan aluminium tipikal
Ekspansi Termal	~20 – 23 µm/m·K	Koefisien dipengaruhi oleh kandungan Si; penting untuk desain dimensi

Sifat fisik membuat AlF357 menarik ketika dibutuhkan kombinasi konduktivitas termal sedang dan massa jenis rendah. Karakteristik titik leleh dan pembekuan paduan ini memungkinkan pengecoran berkualitas tinggi dengan penyusutan dan kepadatan zat padat yang dapat diprediksi apabila praktik pengecoran yang benar digunakan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	Terbatas / hanya bagian tipis	Tidak konsisten — tidak umum	T5 / As-cast	Bukan bentuk utama; proses tempa jarang diterapkan
Plat	Terbatas	Dependensi ketebalan	T5/T6	Plat tebal dapat diperlakukan panas tapi membutuhkan siklus perlakuan larutan panjang
Ekstrusi	Jarang	Tidak standar untuk kimia cor	N/A	AlF357 tidak dimaksudkan untuk proses ekstrusi konvensional
Tabung	Terbatas (cor atau semi-solid)	Tergantung ketebalan dinding	T5/T6	Biasanya diproduksi sebagai selongsong cor atau diproses dari billet; bukan tabung tarik
Bar/Batang	Billet cor / tempa	Dapat diperlakukan panas ke T6	T5/T6	Billet cor mesin dan bentuk tempa tersedia untuk bagian CNC

AlF357 adalah paduan cor utama, dan bentuk produk yang paling umum adalah komponen cetakan permanen, die-cast, dan cetakan pasir atau billet untuk machining. Perbedaan rute proses (cetakan permanen vs. die-cast vs. cetakan pasir) sangat mempengaruhi mikrostruktur, tingkat porositas, dan sifat mekanik yang dapat dicapai; perancang harus mempertimbangkan ukuran bagian, laju pendinginan, dan perlakuan panas lanjutan saat menentukan geometrik komponen dan kinerja yang diharapkan.

Equivalen Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	A357 / AlSi7Mg	USA	Penamaan pengecoran ASTM/AA yang umum; AlF357 sering dirujuk silang dengan kimia ini
EN AW	EN AC-AlSi7Mg	Europe	Setara pengecoran Eropa berdasarkan nomenklatur EN 1706
JIS	ADC12 (tidak tepat) / AlSi7Mg	Jepang	ADC12 memiliki kandungan Cu lebih tinggi dan bukan padanan langsung; periksa spesifik JIS untuk varian low-Cu
GB/T	AlSi7Mg	China	Grade casting standar China yang mirip dengan kimia A357

Perbedaan halus antar standar terutama terkait batas impuritas (Fe, Cu, Zn) dan ketatnya rentang Mg dan Si; ini memengaruhi respons perlakuan panas dan sifat jangka panjang seperti ketahanan korosi dan umur lelah. Saat merujuk silang standar, verifikasi komposisi tepat dan kontrol kualitas tambahan (misalnya maks besi, batas porositas hidrogen) yang diterapkan oleh pemasok.

Ketahanan Korosi

AlF357 menawarkan ketahanan korosi atmosfer yang baik secara umum, khas paduan cor aluminium–silikon–magnesium. Lapisan oksida alami memberikan perlindungan dasar, dan kandungan tembaga yang rendah (jika dikontrol) membantu mempertahankan ketahanan di lingkungan perkotaan dan industri ringan. Di lingkungan laut atau kaya klorida, paduan ini cukup rentan terhadap pitting dan serangan lokal; perlakuan permukaan, anodizing, atau pelapis yang sesuai direkomendasikan untuk eksposur jangka panjang.

Retak korosi akibat tegangan (SCC) kurang parah pada paduan cor Al–Si–Mg dibandingkan beberapa paduan aluminium–tembaga tempa dengan kekuatan tinggi, tetapi kerentanan meningkat dengan peningkatan tegangan tarik dan keberadaan klorida. Interaksi galvanik adalah khas aluminium: AlF357 bersifat anod relatif terhadap baja tahan karat dan paduan berbasis tembaga, sehingga isolasi listrik atau anoda korban harus dipertimbangkan pada rakitan logam campuran. Dibandingkan dengan keluarga tempa 5xxx dan 6xxx, AlF357 menukar ketahanan korosi sedikit lebih rendah dengan kekuatan hasil cor dan umur lelah yang lebih baik, tetapi tidak setara dengan performa laut paduan 5xxx yang dioptimalkan secara khusus.

Sifat Fabrikasi

Dapat Dilas

AlF357 dapat dilas menggunakan proses TIG (GTAW) dan MIG (GMAW), namun porositas cor, penangkapan hidrogen, dan keretakan panas memerlukan kontrol yang cermat. Paduan pengisi aluminium-silikon seperti ER4043 (Al–Si) umum dipakai untuk mencocokkan karakteristik basah dan mengurangi kecenderungan keretakan; ER5356 (Al–Mg) dapat dipakai dengan hati-hati bila diperlukan logam las yang lebih kuat. Perlakuan panas pasca las dapat mengembalikan kekuatan beberapa komponen tetapi tidak menghilangkan cacat terkait pengecoran; pra-pemanasan dan degassing pada kolam cair penting untuk meminimalkan porositas.

Mudah Dikerjakan

Sebagai paduan cor Al–Si hipoeutektik, AlF357 mudah dikerjakan mesin: partikel silikon memberikan efek pemecah serbuk dan stabilitas dimensi, namun juga meningkatkan aus alat dibandingkan paduan tempa yang lebih lunak. Alat carbide dengan sudut rake positif dan aliran pendingin tinggi direkomendasikan untuk mengontrol panas dan mengeluarkan serpihan; kecepatan potong tipikal lebih tinggi dari baja namun tergantung pada ketebalan dan kondisi perlakuan panas. Permukaan akhir dan toleransi dimensi mudah dicapai dengan jig stabil dan kecepatan umpan yang tepat.

Dapat Dibentuk

Pembentukan dingin AlF357 terbatas akibat mikrostruktur cor dan duktilitas sedang hingga rendah pada kondisi T6; radius bending harus konservatif dan sering mengakibatkan retak. Pembentukan panas atau penempaan billet cor bentuk hampir jadi adalah jalur yang lebih realistis ketika geometri memerlukan deformasi signifikan. Formabilitas terbaik terlihat pada kondisi annealed atau as-cast, tetapi kondisi ini mengorbankan kekuatan dan jarang digunakan untuk bagian struktural.

Perilaku Perlakuan Panas

AlF357 dapat diperlakukan panas melalui perlakuan larutan dan penuaan buatan. Suhu perlakuan larutan tipikal berkisar 510–540 °C, dipertahankan cukup lama untuk menghomogenisasi dan melarutkan fase larut pada penampang tipis, diikuti quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat supersaturasi. Penuaan buatan (presipitasi) biasanya dilakukan pada 155–185 °C untuk membentuk presipitat Mg2Si dan mencapai sifat setara T6; waktu penuaan bergantung pada ketebalan bagian dan keseimbangan sifat yang diinginkan.

T5 dicapai dengan pendinginan dari cor dan melakukan penuaan buatan tanpa perlakuan larutan sebelumnya, memberikan kekuatan meningkat dengan biaya proses lebih rendah namun properti maksimal yang dapat dicapai berkurang. Temper T7 atau overaged menggunakan penuaan lebih tinggi atau lebih lama untuk meningkatkan stabilitas termal dan mengurangi kerentanan terhadap retak korosi akibat tegangan, dengan pengorbanan kekuatan puncak sebagian. Jika paduan digunakan dalam kondisi tidak dapat diperlakukan panas, pengerasan kerja tidak efektif untuk penguatan karena mikrostruktur cor; annealing memberikan pelepasan tegangan sisa dan peningkatan duktilitas.

Kinerja Suhu Tinggi

AlF357 mulai kehilangan porsi signifikan kekuatan T6 di atas sekitar 150 °C, dengan pelunakan progresif dan pembesaran presipitat saat suhu meningkat; layanan jangka panjang umumnya terbatas pada suhu di bawah rentang ini. Oksidasi bukan mode kegagalan utama pada suhu ini, tetapi overaging mikrostruktur dan pembesaran presipitat mengurangi kekuatan lelah, luluh, dan kekerasan. Zona terdampak panas las dapat mengalami pelunakan lokal dan penurunan ketahanan lelah; perancang harus mempertimbangkan gradien ini saat bagian dilas setelah perlakuan panas.

Untuk eksposur intermittent atau durasi pendek hingga 200 °C, beberapa properti dapat dipertahankan jika kondisi overaged T7 yang sesuai diterapkan, tetapi pelayanan suhu tinggi berkelanjutan lebih baik dipenuhi oleh paduan khusus yang dirancang untuk suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa AlF357 Digunakan
Otomotif	Pengecoran struktural, rumah transmisi	Kemudahan pengecoran, kekuatan T6 tinggi, ketahanan lelah
Kelautan	Rumah pompa, braket struktural non-kritis	Ketahanan korosi wajar dan pengecoran biaya efektif
Aerospace	Fitting, pengecoran struktural kecil	Rasio kekuatan terhadap berat tinggi untuk komponen tugas menengah
Elektronik	Rumah dan pengecoran penyebar panas	Stabilitas dimensi dan konduktivitas termal sedang

AlF357 dipilih ketika ekonomi produksi pengecoran dikombinasikan dengan kimia yang dapat diperlakukan panas menghasilkan komponen yang memenuhi permintaan struktural dan lelah tanpa biaya fabrikasi tempa. Ia menempati ceruk praktis antara paduan cor berdaya rendah dan bahan tempa mahal serta berdaya tinggi untuk bagian struktural tugas menengah.

Wawasan Pemilihan

AlF357 menjadi pilihan menarik ketika perancang memerlukan geometri cor dan performa tingkat T6 dari paduan aluminium yang hemat biaya. Dibanding aluminium murni komersial (1100), AlF357 mengorbankan konduktivitas listrik dan duktilitas superior untuk kekuatan jauh lebih tinggi dan ketahanan lelah yang lebih baik; kurang cocok jika konduktivitas tinggi adalah prioritas. Dibanding paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, AlF357 biasanya memberikan kekuatan pasca perlakuan lebih tinggi dan umur lelah lebih baik, tetapi formabilitas dingin kurang dan kadang ketahanan korosi berkurang di lingkungan klorida agresif. Dibanding paduan tempa dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, AlF357 menawarkan produksi lebih sederhana untuk geometri cor kompleks dan kekuatan kompetitif untuk beberapa penampang, meskipun kekuatan puncak per berat umumnya lebih rendah serta kemampuan penempaan/ekstrusi berbeda.

Gunakan AlF357 bila pengecoran adalah rute manufaktur pilihan, saat diperlukan sifat mekanik gaya T6 pada bentuk cor, dan saat perancang dapat mengontrol ketebalan penampang serta perlakuan panas untuk mengoptimalkan potensi paduan. Hindari AlF357 bila pembentukan dingin dalam-dalam dan duktile, konduktivitas listrik maksimum, atau pelayanan suhu tinggi berkelanjutan adalah kebutuhan utama.

Ringkasan Penutup

AlF357 tetap relevan karena menggabungkan perilaku pengecoran yang dapat diprediksi dengan penguatan dapat diperlakukan panas, memberikan kekuatan lelah dan statis tinggi untuk komponen cor kompleks dengan biaya relatif rendah. Bila dipilih dengan memperhatikan praktik pengecoran, pemilihan temper, dan perlindungan korosi, AlF357 menawarkan solusi tangguh untuk banyak aplikasi otomotif, aerospace, kelautan, dan industri di mana geometri cor dan performa mekanik harus diseimbangkan.