Aluminium EN AW-3003: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

EN AW-3003 adalah anggota dari seri 3xxx dari paduan aluminium tempa, keluarga aluminium-mangan yang dirancang dengan kekuatan sedang dan ketahanan korosi superior. Seri 3xxx mengambil elemen penguatan utama dari penambahan mangan, biasanya sekitar 1,0–1,5 wt%, yang menghasilkan dispersi seragam partikel intermetallic dan menyediakan penguatan larutan padat serta pemurnian butiran tanpa mengandalkan pengerasan presipitasi.

3003 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan dengan panas, tetapi dapat diperkuat dengan pengerasan regangan; penguatan dicapai melalui pengerjaan dingin bukan dengan pengendapan termal. Ciri utama meliputi kekuatan sedang yang baik, kemampuan bentuk yang sangat baik pada kondisi anil, ketahanan korosi sangat baik di lingkungan atmosfer, dan kompatibilitas luas dengan proses pengelasan umum.

Industri yang sering menggunakan EN AW-3003 meliputi bangunan dan konstruksi untuk atap dan pelapis, peralatan rumah tangga dan alat masak, saluran HVAC, penanganan kimia yang tidak mengharapkan pitting agresif, serta fabrikasi lembaran logam umum. Insinyur memilih 3003 ketika dibutuhkan kombinasi biaya rendah, kemampuan bentuk baik, dan kekuatan yang wajar, serta ketika ketahanan galvanik atau pitting superior dari sistem paduan lebih tinggi tidak diperlukan.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya dianil, terbaik untuk deep drawing dan pembentukan kompleks
H12	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Setengah pengerasan regangan untuk kekakuan sedang
H14	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Istimewa	Temper pengerjaan dingin umum untuk aplikasi lembaran
H16	Tinggi	Rendah-Sedang	Cukup	Istimewa	Pengerasan regangan lebih berat untuk yield yang lebih tinggi
H18	Sangat Tinggi	Rendah	Buruk-Cukup	Istimewa	Pengerasan regangan maksimum dengan pengerjaan dingin
H22 / H24	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerjaan dingin dan sebagian dianil; keseimbangan bentuk dan kekuatan

Temper memiliki pengaruh utama pada keseimbangan mekanik antara kekuatan dan keuletan karena 3003 diperkuat melalui pengerasan regangan bukan pengerasan umur. Produk anil (O) menawarkan kemampuan bentuk terbaik untuk deep drawing dan pembengkokan rumit, sementara temper seri H menukar elongasi dengan yield dan kekuatan tarik yang lebih tinggi, berguna untuk panel struktural dan pengaku.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.0 – 0.6	Impuritas dari proses; jumlah kecil mengurangi fluiditas pada pengecoran tapi efek terbatas pada produk tempa
Fe	0.0 – 0.7	Membentuk intermetallic yang dapat mengurangi keuletan jika konsentrasi tinggi
Mn	1.0 – 1.5	Elemen paduan utama yang memberikan penguatan dan ketahanan korosi
Mg	0.0 – 0.2	Jumlah kecil dapat sedikit meningkatkan kekuatan; Mg tinggi tidak ada pada 3003
Cu	0.05 – 0.20	Aditif minor; meningkatkan kekuatan secara moderat namun dapat mengurangi ketahanan korosi jika berlebihan
Zn	0.0 – 0.10	Hanya jejak
Cr	0.0 – 0.05	Elemen jejak untuk mengontrol struktur butir pada beberapa spesifikasi
Ti	0.0 – 0.15	Sering hadir sebagai perbaikan butir dalam jumlah kecil
Lainnya	Seimbang Al + residu	Impuritas jejak khas dan elemen mikro-paduan yang disengaja

Kimia paduan berpusat pada mangan sebagai kontributor utama kekuatan dan ketahanan korosi, dengan kandungan tembaga dan besi dijaga rendah sampai sedang untuk mempertahankan keuletan dan membatasi pembentukan intermetallic. Penambahan kecil Ti atau Cr dapat digunakan untuk mengontrol ukuran butir dalam proses, sementara Si dan Fe dikontrol batasnya untuk menghindari efek merugikan terhadap kemampuan bentuk dan kualitas permukaan.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik EN AW-3003 khas dari paduan aluminium duktile yang dikerjakan dingin. Dalam kondisi anil, paduan menunjukkan kekuatan luluh dan tarik relatif rendah namun elongasi seragam tinggi yang cocok untuk deep drawing. Pengerjaan dingin ke temper seri H meningkatkan kekuatan luluh dan tarik secara signifikan sambil mengurangi elongasi total dan meningkatkan kekerasan melalui multiplikasi dislokasi dan penuaian regangan.

Kekuatan luluh dan tarik bervariasi dengan temper dan ketebalan; ketebalan lebih tipis biasanya mencapai kekuatan yang sedikit lebih tinggi setelah pengerasan regangan akibat efek pengerasan kerja selama penggulungan dan pembentukan. Kekerasan berkorelasi dengan temper dan pengerjaan dingin; pengukuran kekerasan Brinell atau Vickers menunjukkan peningkatan progresif dari temper O ke H18. Performa kelelahan sedang dan dipengaruhi lebih oleh finishing permukaan, ketebalan, dan tegangan sisa akibat pembentukan daripada oleh komposisi semata.

Sifat	O/Anil	Temper Kunci (H14/H16)	Catatan
Kekuatan Tarik (Rm)	≈ 80–120 MPa	≈ 150–220 MPa	Nilai bervariasi dengan ketebalan dan temper H spesifik
Kekuatan Luluh (0,2% Rp0.2)	≈ 35–60 MPa	≈ 120–170 MPa	Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan luluh secara signifikan
Elongasi (A50)	≈ 20–35%	≈ 2–12%	Anil memiliki kemampuan bentuk tinggi; temper H memiliki keuletan berkurang
Kekerasan (HB)	≈ 20–35 HB	≈ 40–60 HB	Kekerasan meningkat seiring tingkat pengerasan regangan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.73 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Mn tempa
Rentang Peleburan	~640–655 °C	Perkiraan dari solidus sampai liquidus
Konduktivitas Termal	~130–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan; sangat baik untuk penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS	Turun dibanding aluminium murni karena adanya Mn dan zat terlarut lain
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium dekat suhu ruang
Ekspansi Termal	~23.0–24.0 µm/m·K	Koefisien ekspansi termal linier (20–100 °C)

Sifat fisik menjadikan EN AW-3003 cocok untuk aplikasi yang memerlukan perpindahan panas dan bobot ringan, tetapi tidak mengharuskan konduktivitas listrik tertinggi. Konduktivitas termal cukup tinggi untuk banyak aplikasi heat sinking dan HVAC, sementara koefisien ekspansi termal sedang harus dipertimbangkan pada rakitan multi-material agar menghindari pergerakan diferensial.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.2 – 6 mm	Memiliki bentuk dan pengerasan kerja yang dapat diprediksi	O, H14, H16	Bentuk paling umum untuk panel peralatan, atap, pelapis
Plat	6 – 25 mm	Kemampuan bentuk lebih rendah, kekakuan lebih tinggi	O, H12, H14	Digunakan untuk panel struktural dan enclosure fabrikasi
Ekstrusi	Profil kustom	Kekuatan tergantung pada penampang dan pengerjaan dingin	O, H14	Terbatas dibanding paduan seri 6xxx; digunakan jika bentuk dan ketahanan korosi penting
Tabung	Ketebalan dinding 0.4 – 6 mm	Kemampuan las dan pembentukan baik	O, H14	Saluran HVAC, saluran bahan bakar pada lingkungan tidak kritis
Batang/Gelanggang	Ø3 – Ø50 mm	Penguatan terbatas pada pengerasan non-heat treatable	O, H14, H16	Bahan baku cold heading dan machining untuk fitting dan pengikat

Bentuk produk yang berbeda mencerminkan proses hilir dan tuntutan aplikasi: lembaran dan plat digulung dan disuplai dalam berbagai temper yang dioptimalkan untuk pembentukan atau kekuatan, sementara ekstrusi dan tabung memerlukan perhatian pada desain matriks dan pendinginan pasca-ekstrusi untuk mengontrol sifat. Penampang lebih tebal tidak akan bekerja dingin seuniform bahan ketebalan tipis dan mungkin membutuhkan anneal pra- atau pasca-proses untuk mencapai keuletan yang diinginkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	3003	USA	Penamaan umum dalam standar ASTM/AA
EN AW	3003	Eropa	Paduan tempa setara menurut nomenklatur EN
JIS	A3003	Jepang	Sistem JIS merujuk A3003 sebagai padanan dekat
GB/T	3A21	Tiongkok	Penamaan Tiongkok setara dengan 3003 di banyak spesifikasi

Grade setara antar standar didasarkan pada kimia dan performa yang umumnya serupa, namun rentang yang diizinkan dan uji yang diperlukan dapat berbeda. Pembeli sebaiknya memeriksa lembar spesifik standar untuk batasan impunitas, temper yang diperlukan, dan protokol pengujian karena perbedaan kecil ini dapat memengaruhi hasil akhir permukaan, performa stamping, dan sertifikasi untuk aplikasi yang diatur.

Ketahanan Korosi

EN AW-3003 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik secara umum berkat lapisan pasif oksida alumunium serta pengaruh mangan sebagai elemen paduan utama yang relatif tidak agresif. Material ini tampil baik pada eksposur dalam ruangan dan lingkungan pedesaan/kota serta tahan terhadap atmosfer industri ringan di mana senyawa sulfur tidak bersifat agresif.

Di lingkungan laut atau yang mengandung klorida, 3003 memberikan performa yang dapat diterima untuk banyak komponen sekunder kelautan namun tidak sebaik baja seri paduan aluminium-magnesium 5xxx terhadap korosi pit dan korosi celah. Untuk komponen struktural kelautan primer atau detail yang sangat terpapar klorida, biasanya digunakan paduan kelas 5xxx (misalnya 5083, 5052) atau pelapis pelindung.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking pada 3003 rendah karena kekuatan maksimum yang dapat dicapai tergolong sedang jika dibandingkan dengan paduan kuat yang dapat diperlakukan panas; namun korosi galvanik lokal dapat menjadi masalah saat dikombinasikan dengan logam mulia seperti tembaga atau baja tahan karat tanpa isolasi yang memadai. Pemilihan material dan teknik isolasi yang tepat dapat mengurangi risiko serangan galvanik pada rakitan logam campuran.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan
EN AW-3003 mudah dilas menggunakan metode fusi standar seperti GTAW (TIG) dan GMAW (MIG) dengan risiko retak panas yang rendah. Paduan pengisi umum termasuk ER4043 (Al–Si) dan ER4047 yang memberikan fluiditas lebih baik, serta ER5356 (Al–Mg) bila kekuatan las yang lebih tinggi diinginkan; pemilihan bergantung pada desain sambungan dan pertimbangan korosi pasca las. Zona terpengaruh panas menunjukkan pelunakan lokal dibandingkan material induk yang dikeraskan dingin tapi tidak terjadi kerusakan karena pengerasan presipitasi karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas.

Kemudahan Pemesinan
Pemrosesan mesin 3003 tergolong sedang jika dibandingkan dengan paduan aluminium yang mudah diproses; indeks kemudahan pemesinan lebih rendah daripada paduan Al–Cu atau Al–Si karena pembentukan serbuk yang mudah lentur dan kecenderungan terbentuk ujung tajam/lapisan built-up edge. Alat potong karbida dengan geometri yang tajam, sudut positif, dan pelumasan/pendinginan yang memadai sangat direkomendasikan. Kecepatan spindel harus diatur untuk menghindari smeared dan mempromosikan pemutusan serbuk. Proses pengeboran dan penyadapan memerlukan siklus peck yang sesuai dan evakuasi serpihan untuk lubang dalam.

Kemampuan Pembentukan
Kemampuan pembentukan merupakan salah satu keunggulan utama 3003, terutama pada kondisi fully annealed O temper di mana pengepresan dalam, peregangan, dan pembengkokan kompleks dapat dilakukan tanpa retak. Radius lentur minimum biasanya sekitar 1–2 kali ketebalan material untuk temper O, namun lebih besar untuk temper seri H karena berkurangnya duktibilitas; perancang sebaiknya memvalidasi radius pembentukan untuk ketebalan dan geometri spesifik. Pengerasan akibat kerja meningkatkan kekuatan tetapi membatasi operasi pembentukan selanjutnya; annealing antara biasanya digunakan untuk rangkaian pembentukan berat.

Perilaku Perlakuan Panas

EN AW-3003 tidak responsif terhadap perlakuan panas larutan dan pengerasan buatan karena tidak mengandung elemen pengerasan presipitasi yang signifikan; paduan ini diklasifikasikan sebagai non-heat-treatable. Annealing termal dalam kisaran sekitar 350–450 °C digunakan untuk rekristalisasi penuh dan pemulihan duktibilitas setelah kerja dingin, dengan waktu rendam dan laju pendinginan dikontrol untuk menghindari distorsi dan mempertahankan kualitas permukaan.

Pengerasan kerja adalah mekanisme utama untuk modifikasi sifat: deformasi dingin terkendali menghasilkan temper seri H dengan peningkatan luluh dan kekuatan tarik yang dapat diprediksi. Transisi temper mengikuti penamaan standar (misal O → H14) yang dicapai melalui tingkat kerja dingin tertentu atau annealing parsial untuk temper antara seperti H22/H24.

Performa Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi, EN AW-3003 secara bertahap kehilangan kekuatan karena aktivasi termal memungkinkan pergerakan dislokasi dan pemulihan; penurunan kekuatan signifikan mulai terlihat pada suhu di atas ~125–150 °C jika digunakan dalam waktu lama. Oksidasi terbatas pada pembentukan lapisan oksida alumunium yang stabil dan biasanya bukan faktor pembatas untuk eksposur suhu sedang, namun paparan suhu tinggi jangka panjang akan menurunkan sifat mekanik dan stabilitas dimensi.

Zona las dan area yang banyak dikerjakan bisa menunjukkan pelunakan termal selama pemakaian pada suhu tinggi; perancang harus memperhitungkan efek creep dan relaksasi untuk beban berkelanjutan pada suhu tinggi dan disarankan menggunakan paduan dengan rating suhu lebih tinggi untuk pemakaian terus-menerus di atas kisaran 100–150 °C.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan EN AW-3003
Otomotif	Pelindung panas, trim, saluran HVAC	Formabilitas baik, ketahanan korosi, biaya efektif
Kelautan	Panel non-struktural, komponen interior	Ketahanan korosi dalam lingkungan laut atmosfer
Dirgantara	Fitting, fairing (non-struktural)	Kekuatan-terhadap-berat cocok untuk komponen sekunder
Elektronik	Penyebar panas, housing	Konduktivitas termal bagus dikombinasikan dengan formabilitas
Peralatan Konsumen	Peralatan masak, panel kulkas	Permukaan halus, formabilitas, dan ketahanan korosi

EN AW-3003 dipilih untuk aplikasi yang memerlukan keseimbangan antara biaya rendah, kemampuan fabrikasi, dan ketahanan korosi yang baik, namun kekuatan struktural tertinggi tidak dibutuhkan. Fleksibilitasnya dalam lembaran, tabung, dan komponen terbentuk menjadikannya bahan andalan bagi banyak fabrikator dan OEM.

Wawasan Pemilihan

EN AW-3003 dipilih saat kebutuhan utama adalah kekuatan sedang, formabilitas sangat baik, dan ketahanan korosi atmosfer yang baik, serta faktor biaya dan ketersediaan menjadi penting. Pilih temper O untuk pembentukan kompleks dan penarikan dalam, serta temper seri H saat kekakuan atau kekuatan luluh yang lebih tinggi dibutuhkan untuk komponen fabrikasi.

Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), 3003 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi dengan penurunan konduktivitas listrik dan termal yang sedikit; gunakan 1100 saat konduktivitas maksimum dan kelembutan menjadi prioritas. Dibandingkan paduan seri 5xxx seperti 5052, 3003 menukar sedikit ketahanan klorida/korosi pit dan kekuatan lebih tinggi dengan kemudahan pembentukan dan biasanya biaya material lebih rendah, membuat 3003 lebih disukai untuk pembentukan umum dan pelapisan. Berbanding paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 3003 memberikan formabilitas dingin lebih baik dan biaya lebih rendah, namun kekuatan puncak lebih rendah; pilih 3003 saat kompleksitas pembentukan dan ketahanan korosi lebih diutamakan daripada kekuatan mekanik tertinggi.

Ringkasan Akhir

EN AW-3003 tetap menjadi paduan aluminium yang banyak digunakan dan praktis untuk rekayasa modern berkat kombinasi formabilitas baik, kekuatan memadai pasca kerja dingin, kemampuan pengelasan yang sangat baik, dan ketahanan korosi yang andal pada banyak lingkungan. Keseimbangan sifat dan efisiensi biaya menjadikannya pilihan utama untuk HVAC, peralatan rumah tangga, pelapisan arsitektur, dan fabrikasi pelat logam umum di mana kekuatan tarik maksimal bukan faktor utama desain.