Aluminium AlSi7Mg: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

AlSi7Mg adalah paduan aluminium-silikon-magnesium yang termasuk dalam keluarga paduan pengecoran Al–Si dan biasanya ditemukan dalam bentuk pengecoran di cetakan pasir maupun pengecoran tekanan atau gravitasi dengan penandaan EN AC‑AlSi7Mg. Paduan ini berada di ranah paduan aluminium cor, bukan seri 2xxx–7xxx yang berbentuk tempa, dan sering dibandingkan dengan material grade A356/A357 dalam praktik di Amerika Utara.

Unsur paduan utama adalah silikon (~6,5–7,5 wt%) dengan magnesium sebagai unsur paduan sekunder (~0,2–0,5 wt%), serta kandungan kecil Fe, Cu, Mn, Ti, dan unsur lainnya sebagai impuritas terkontrol atau penambahan mikro-paduan. Penguatan terutama diperoleh melalui perlakuan panas pelarutan diikuti pengerasan presipitasi dari intermetalik Mg2Si (dapat diberi perlakuan panas); struktur kristal waktu pengecoran dan jarak cabang dendrit sekunder juga berperan penting dalam kekuatan kondisi cor.

Sifat utama meliputi kemampuan pengecoran dan aliran cairan yang sangat baik untuk geometris kompleks, kombinasi kekuatan dan keuletan yang baik setelah perlakuan tipe T6, ketahanan korosi yang memadai di lingkungan atmosfer, serta konduktivitas termal yang baik dibandingkan banyak paduan aluminium lainnya. Kemampuan las dan pembentukan berada pada tingkat sedang: paduan cor dapat dilas dengan prosedur tepat namun keuletan dalam kondisi cor lebih rendah dibanding paduan tempa, sehingga pembentukan dingin yang luas dibatasi.

Industri umum meliputi otomotif (bagian cor struktural, housing, komponen roda dan suspensi), mesin umum, pompa dan katup, perlengkapan kelautan, serta beberapa enclosure elektronik atau bagian cor untuk pelepasan panas. Engineer memilih AlSi7Mg karena keseimbangan antara kemampuan cor dan kekuatan pasca perlakuan panas dengan biaya yang efisien dibandingkan paduan bermutu lebih tinggi atau yang berbentuk tempa, serta memberikan performa yang dapat diprediksi dan konsisten dalam praktik pengecoran.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik (relatif untuk coran)	Sangat Baik	Temper anneal penuh atau stres-relieved dalam kondisi cor; keuletan terbaik, kekuatan terendah
T4	Rendah–Sedang	Sedang–Tinggi	Baik	Baik	Pelarutan dan penuaan alami; kekuatan menengah dengan keuletan lebih baik daripada T6
T5	Sedang	Sedang	Cukup	Baik	Dikerenkan dari pengecoran dan dipenuaan buatan; umum untuk produksi cepat
T6	Tinggi	Sedang	Cukup–Kurang	Sedang	Perlakuan panas pelarutan, quenching, dan penuaan buatan; kekerasan dan kekuatan puncak untuk desain
T7	Sedang–Tinggi	Sedang	Cukup	Sedang	Penuaan berlebih untuk stabilitas termal lebih baik dan pengurangan sensitivitas korosi tegangan
F	Variabel	Variabel	Variabel	Variabel	Kondisi fabrikasi tanpa kontrol perlakuan panas khusus; sifat bergantung pada proses

Pemilihan temper mengontrol mikrostruktur: perlakuan pelarutan melarutkan fase larut dan menghomogenkan matriks, sementara penuaan buatan mempresipitasi partikel Mg2Si halus untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik. Kondisi cor (O/F) memberikan keuletan dan formabilitas terbaik untuk pembentukan terbatas, sedangkan T6 memberikan kekuatan puncak dengan pengorbanan ketangguhan dan formabilitas.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	6,5–7,5	Unsur paduan utama; meningkatkan fluiditas dan mengurangi penyusutan; membentuk fase eutektik
Fe	0,1–0,6	Impuritas; Fe tinggi memicu intermetalik getas (β‑Al5FeSi) yang menurunkan keuletan
Mn	0,05–0,35	Mengontrol morfologi intermetalik besi; penambahan kecil memperbaiki mikrostruktur
Mg	0,2–0,5	Unsur pengerasan presipitasi (Mg2Si); mengontrol respons pengerasan penuaan
Cu	0,05–0,2	Sering dibatasi; menaikkan kekuatan tapi dapat menurunkan ketahanan korosi jika tinggi
Zn	≤0,2	Minor; biasanya dibatasi untuk mengurangi efek negatif
Cr	≤0,1	Kontrol butiran/refinasi; membatasi rekristalisasi di beberapa praktik
Ti	≤0,2	Refiner butiran dalam pengecoran (penambahan TiB sering digunakan di pabrik pengecoran)
Lainnya	Seimbang Al	Unsur jejak dikontrol sesuai batas standar

Silikon membentuk struktur eutektik yang meningkatkan perilaku pengecoran dan performa mekanik kondisi cor, sedangkan magnesium memungkinkan pengerasan presipitasi melalui Mg2Si saat diberi perlakuan pelarutan dan penuaan. Kandungan besi dan mangan yang terkontrol menentukan morfologi intermetalik getas sehingga sangat mempengaruhi keuletan dan performa kelelahan. Unsur minor seperti Ti dan Cr digunakan untuk refinasi butir dan mengontrol karakteristik pengerasan dalam proses produksi.

Sifat Mekanik

AlSi7Mg menunjukkan rentang perilaku mekanik yang luas tergantung metode pengecoran, ketebalan penampang, dan temper. Dalam kondisi annealed atau cor tarik, kekuatan tarik bersifat sedang tetapi keuletan relatif tinggi untuk paduan cor, dengan perilaku patah sensitif terhadap porositas dan morfologi intermetalik. Setelah perlakuan pelarutan dan penuaan buatan (T6), kekuatan tarik dan luluh meningkat tajam akibat presipitasi Mg2Si halus, mengorbankan sebagian regangan untuk tingkat tegangan kerja lebih tinggi.

Kekuatan luluh pada kondisi T6 biasanya memungkinkan desain menggunakan nilai kekuatan yang sebanding dengan paduan tempa berdaya sedang, namun cacat dalam cor dan pengaruh ukuran penampang harus dipertimbangkan dalam desain kelelahan dan kritis patah. Kekerasan berhubungan dengan temper: nilai HBR atau HBW meningkat signifikan dari O/T4 ke T6, memberikan ketahanan aus lebih baik pada aplikasi bantalan atau gesekan. Performa kelelahan sangat tergantung kondisi permukaan, porositas, dan kasar mikrostruktur; shot-peening, refinasi struktur pengerasan, dan kontrol porositas hidrogen meningkatkan perilaku S–N secara nyata.

Ketebalan dan geometri penampang mempengaruhi laju pendinginan dan jarak cabang dendrit, sehingga memengaruhi sifat mekanik: coran tipis mendingin cepat dengan mikrostruktur halus dan kekuatan lebih baik, sedangkan penampang tebal mendingin lambat dan sering memerlukan perlakuan pelarutan yang disesuaikan untuk menghindari inti lunak dan sifat tidak homogen.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (T6)	Catatan
Kekuatan Tarik	150–210 MPa	260–340 MPa	Nilai T6 tergantung kualitas cor dan kandungan Mg; rentang tipikal digunakan untuk desain
Kekuatan Luluh	70–140 MPa	200–260 MPa	Kekuatan luluh naik sekitar 2×–3× dari annealed ke T6 pada coran baik
Regangan	6–18%	4–12%	Regangan menurun seiring naiknya kekuatan dan cacat cor
Kekerasan (HB)	40–70 HB	80–110 HB	Kekerasan Brinell meningkat dengan aging; dipengaruhi ukuran penampang dan porositas

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kerapatan	~2,68 g/cm³	Tipikal untuk paduan cor Al–Si; sedikit variasi dengan penambahan paduan
Rentang Leleh	~555–615 °C	Solidus dan liquidus bergantung kandungan Si dan mikro-paduan; ciri eutektik mendekati 577 °C
Konduktivitas Termal	~100–140 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni tapi masih baik untuk bagian cor pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~30–38 % IACS	Menurun dari Al murni akibat paduan; cocok untuk beberapa aplikasi konduktif
Kalor Jenis	~870–910 J/kg·K	Mirip paduan aluminium lain; tergantung temperatur
Ekspansi Termal	22–24 ×10⁻⁶ /K	Ekspansi termal linier khas pada suhu ruang; penting untuk desain sambungan

AlSi7Mg menggabungkan kerapatan relatif rendah dengan konduktivitas termal yang wajar, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pengurangan berat dan perpindahan panas bersamaan dengan kemampuan pengecoran. Rentang pembekuan dan perilaku eutektik mengontrol kecenderungan porositas dan pengisian cetakan; pemahaman sifat termal ini esensial untuk desain riser, pendingin, dan jadwal perlakuan panas. Ekspansi termal moderat dan harus diakomodasi saat penggabungan dengan baja atau logam lain untuk mencegah tegangan termal dalam penggunaan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pengecoran Pasir / Gravitasi	Variabel, mm hingga ratusan mm	Kekuatan bervariasi sesuai ukuran penampang	O, T5, T6	Banyak digunakan untuk pengecoran struktural, cocok untuk komponen berukuran sedang hingga besar
Cetakan Permanen / Die Casting	Dinding tipis hingga sedang (2–20 mm)	Microstruktur umumnya lebih halus, kekuatan as-cast lebih tinggi	T5, T6	Permukaan halus dan kontrol dimensi sangat baik; umum untuk komponen otomotif
Ingot / Billet	Hingga beberapa ratus mm	Dihomogenisasi untuk proses lanjutan	O, T4	Bahan baku untuk peleburan ulang, tempa bentuk mendekati bentuk akhir, dan pengecoran sekunder
Ekstrusi / Rolling (terbatas)	Feasibilitas terbatas	Tidak khas; perilaku hasil kerja kurang baik	—	AlSi7Mg tidak banyak digunakan untuk ekstrusi standar atau plat gulung
Batang / Rod (chill/cold-finished)	Penampang kecil	Variabel; sering dilebur ulang dan diproses	O, T6	Disuplai sebagai blank untuk machining; sifat mekanik tergantung proses

AlSi7Mg terutama ditemui sebagai paduan pengecoran, dan bentuk produknya mencerminkan praktik foundry: pengecoran pasir, bagian cetakan permanen atau gravitasi, dan komponen die cast mendominasi. Perbedaan proses (pasir vs cetakan permanen vs die cast) menghasilkan mikrostruktur, distribusi porositas, dan sifat mekanik yang berbeda, sehingga perancang harus memilih bentuk dan perlakuan panas yang sesuai dengan kebutuhan struktural dan hasil permukaan. Walaupun pemrosesan hasil kerja terbatas dapat dilakukan melalui peleburan ulang dan homogenisasi, ekstrusi tradisional dan rolling berat jarang dilakukan karena kimia paduan dan mikrostruktur eutektik dioptimalkan untuk pengecoran.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA / AMS	A356 / AlSi7Mg0.3	USA	A356 adalah ekuivalen komersial yang dikenal dengan kandungan Mg dan batasan impuritas yang ketat
EN	AC‑AlSi7Mg	Europe	Penamaan pengecoran khas Eropa; variasi ada antar spesifikasi foundry
JIS	ADC12 / Ekuivalen A356	Japan	ADC12 adalah grade die casting yang sering mengandung Cu lebih tinggi; paduan cor ekuivalen A356 juga digunakan
GB/T	AlSi7Mg	China	Standar China mencantumkan komposisi serupa dengan penamaan AlSi7Mg

Standar berbeda dalam batas Mg dan Fe yang diizinkan serta definisi perlakuan panas (T6 vs T61 dll.), sehingga substitusi langsung memerlukan pengecekan batas impuritas dan praktik penuaan. Untuk aplikasi kritis, perancang harus membandingkan batas komposisi spesifik standar, kendala metode pengecoran, dan praktek perlakuan panas yang ditetapkan untuk memastikan keselarasan dan memprediksi performa mekanik serta ketahanan korosi.

Ketahanan Korosi

AlSi7Mg menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik secara umum berkat pembentukan film oksida aluminium tipis yang melindungi dan tidak adanya kandungan tembaga tinggi yang dapat memicu korosi lokal. Dalam lingkungan laut atau kaya klorida, paduan ini rentan terhadap pitting dan crevice corrosion, terutama jika terdapat porositas atau jaringan intermetalik yang menonjolkan situs anod lokal.

Sensitivitas terhadap retak korosi tegangan (SCC) lebih rendah dibandingkan paduan seri 2xxx dan 7xxx yang berdaya tinggi, terutama ketika tidak over-aged dan porositas serta kandungan hidrogen dikontrol; namun, tegangan sisa tarik dari pengecoran atau pengelasan dapat mengurangi margin SCC. Interaksi galvanik perlu diperhatikan: jika dipasangkan dengan logam mulia lain (misal baja tahan karat) dalam elektrolit konduktif, AlSi7Mg akan bertindak anodis dan korosi dengan prioritas kecuali diisolasi atau dilindungi dengan pelapis.

Jika dibandingkan dengan paduan hasil kerja 5xxx atau 6xxx, AlSi7Mg umumnya memberikan ketahanan korosi lokal yang sebanding atau sedikit lebih rendah, namun mikrostruktur cor dan sensitivitas terhadap porositas sering menjadikan kualitas permukaan, penyegelan pasca pengecoran, atau pelapisan pelindung sangat menentukan performa jangka panjang, terutama untuk eksposur laut.

Properti Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

Coran AlSi7Mg dapat dilas menggunakan teknik TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) standar dengan perhatian pada pembersihan pra-las dan pengendalian masuknya hidrogen. Filler logam tipikal adalah paduan Al‑Si seperti ER4043 untuk coran kaya silikon agar solidifikasi kompatibel dan mengurangi hot cracking; filler Al‑Mg (ER5356) dapat dipakai untuk meningkatkan duktibilitas tetapi dapat meningkatkan risiko porositas atau retak las jika tidak cocok. Risiko retak panas ada di las dan Heat Affected Zone (HAZ), serta pelunakan dan pelarutan presipitat di HAZ dapat mengurangi kekuatan lokal; perlakuan larutan dan penuaan pasca-las mungkin diperlukan untuk komponen kritis.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin AlSi7Mg sedang dan sangat dipengaruhi oleh kualitas cor dan morfologi partikel Si eutektik. Alat potong karbida berlapis TiN/TiAlN atau karbida tanpa lapis direkomendasikan untuk proses kasar dan halus; baja kecepatan tinggi (HSS) bisa dipakai untuk operasi sekunder. Kecepatan potong biasanya lebih tinggi daripada baja tetapi lebih rendah daripada paduan hasil kerja yang mudah mesin; pembentukan serpihan cenderung tidak kontinu dengan partikel Si abrasif yang mempercepat keausan alat sehingga penggunaan pendingin dan optimasi geometri alat penting.

Kemudahan Pembentukan

Sebagai paduan cor, AlSi7Mg menawarkan kemudahan pembentukan dingin terbatas dibandingkan paduan hasil kerja; proses bending dan deep drawing dibatasi oleh porositas dan jaringan silikon eutektik yang rapuh. Hasil pembentukan terbaik diperoleh dalam kondisi annealed atau solusi dan ditarik, tetapi kapasitas radius kecil terbatas dan retak bisa terjadi pada tekukan tajam. Perancang diharapkan memprioritaskan cor net-shape untuk komponen kompleks dan membatasi pembentukan pasca cor itu pada pemangkasan, bending ringan, atau machining jika memungkinkan.

Perilaku Perlakuan Panas

AlSi7Mg dapat diberi perlakuan panas dengan solusi dan penuaan buatan untuk memperoleh sifat tipe T6. Temperatur larutan umum berkisar ~525–545 °C selama beberapa jam menurut ketebalan penampang untuk melarutkan fase pembawa Mg dan menghomogenisasi matriks, diikuti dengan quenching cepat untuk mempertahankan larutan padat jenuh. Penuaan buatan biasanya dilakukan pada 155–185 °C selama beberapa jam untuk presipitasi halus Mg2Si yang meningkatkan kekuatan dan kekerasan.

T5 (pendinginan dari pengecoran + penuaan buatan) memberikan kompromi praktis untuk produksi di mana larutan penuh tidak memungkinkan, menghasilkan kekuatan wajar dengan perlakuan panas lebih ringan. Siklus overaging T7 digunakan untuk memperbaiki stabilitas termal dan mengurangi kepekaan terhadap korosi tegangan pada komponen yang dipakai pada suhu tinggi. Kontrol cermat waktu rendam, laju quench, dan profil penuaan sangat penting untuk menghindari melting awal di wilayah eutektik leleh rendah atau pembentukan presipitat kasar yang menurunkan sifat mekanik.

Performa Suhu Tinggi

AlSi7Mg mengalami penurunan kekuatan progresif pada suhu tinggi: penurunan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik terjadi di atas sekitar 150 °C, dengan batasan desain servis kontinu biasanya jauh di bawah suhu ini. Creep menjadi perhatian untuk beban berkelanjutan pada suhu tinggi, terutama pada coran berbutir kasar atau over-aged dengan jaringan eutektik terus menerus. Ketahanan oksidasi serupa dengan paduan aluminium lain, dengan lapisan oksida alami memberikan perlindungan; namun skala oksida tidak signifikan dibandingkan paduan ferrous dan oksidasi biasanya bukan faktor pembatas.

Pengelasan dan input panas lokal menciptakan pelunakan HAZ dan potensi pembesaran mikrostruktur yang mengurangi kemampuan suhu tinggi lokal; oleh karena itu, desain termal dan strategi pasca perlakuan panas sangat penting untuk komponen yang digunakan dalam servis siklik atau pada suhu tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Pemakaian AlSi7Mg
Otomotif	Rumah transmisi, komponen rem, hub roda	Kemudahan pengecoran sangat baik, kekuatan baik setelah T6, stabilitas dimensi
Kelautan	Rumah pompa, hub baling-baling, fitting kapal kecil	Ketahanan korosi dan kemudahan pengecoran cukup baik untuk bentuk kompleks
Aerospace	Fitting struktur ringan cor, bracket non-kritis	Rasio kekuatan terhadap berat baik untuk komponen cor dan perlakuan panas terkontrol
Elektronik	Enklosur, rumah pendingin panas	Konduktivitas termal dan mudah membentuk bentuk cor kompleks untuk manajemen panas

AlSi7Mg dipilih untuk aplikasi di mana efisiensi pengecoran net-shape dan kekuatan pasca perlakuan panas sedang hingga tinggi dibutuhkan bersama dengan ketahanan korosi yang wajar. Dalam banyak kasus, paduan ini memungkinkan produksi komponen kompleks dengan biaya lebih rendah dibandingkan yang dibuat dari bahan hasil kerja.

Wawasan Pemilihan

AlSi7Mg merupakan kandidat kuat saat kemudahan pengecoran, produksi net-shape berbiaya rendah, dan peningkatan kekuatan dengan perlakuan panas menjadi prioritas. Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), AlSi7Mg menukar kekuatan lebih tinggi dan kemudahan pengecoran lebih baik dengan konduktivitas listrik lebih rendah serta kemampuan bentuk menurun, sehingga kurang cocok jika konduktivitas maksimal atau pembentukan dingin intensif diperlukan.

Berbanding dengan paduan yang mengeras akibat pekerjaan seperti 3003 atau 5052, AlSi7Mg biasanya memberikan kekuatan puncak lebih tinggi setelah perlakuan T6 tetapi mungkin menawarkan ketahanan korosi yang sedikit lebih rendah di lingkungan klorida yang agresif; pilih AlSi7Mg ketika desain membutuhkan kompleksitas pengecoran dan kekuatan lebih tinggi daripada keuletan superior atau performa ketahanan korosi laut yang sangat baik dari grade 5xxx yang ditempa.

Jika dibandingkan dengan paduan tempa tahan perlakuan panas yang umum seperti 6061, AlSi7Mg dapat dipilih untuk geometri coran yang kompleks dan ketika ekonomi pengecoran lebih diutamakan daripada kekuatan puncak yang lebih tinggi dan hasil permukaan yang lebih baik dari 6061 tempa; gunakan AlSi7Mg untuk rumah mesin coran terintegrasi, kemudian pilih paduan 6xxx ketika diperlukan ekstrusi skala besar, toleransi dimensi ketat, atau performa kelelahan yang lebih tinggi.

Ringkasan Penutup

AlSi7Mg tetap menjadi paduan coran teknik yang banyak digunakan karena menggabungkan kemampuan cor yang sangat baik dengan jalur perlakuan panas untuk mencapai tingkat kekuatan yang berguna, performa korosi yang dapat diterima, dan sifat termal yang menguntungkan; keseimbangan atribut ini menjadikannya pilihan yang pragmatis untuk banyak komponen coran otomotif, kelautan, dan industri di mana pembentukan hampir-netto dan pengendalian biaya menjadi faktor penentu.