Duralumin adalah nama lama untuk paduan aluminium dengan tembaga sekitar 4% yang bisa dikeraskan dengan perlakuan panas. Hari ini paduan semacam itu masuk seri 2xxx, dan wakilnya yang paling banyak dipakai adalah aluminium 2024. Di toko besi dan bengkel bubut, nama ini sering dipendekkan menjadi aluminium dural atau duralium, walaupun barang yang dijual dengan nama itu belum tentu 2024.
Artikel ini membahas sejarah duralumin, komposisi dan sifat aluminium 2024, arti temper T3, T351, dan T4, kelemahannya terhadap korosi dan cara Alclad mengatasinya, cara mengerjakannya, serta bedanya dengan 6061 dan 7075.
Apa Itu Duralumin?
Duralumin lahir dari temuan Alfred Wilm, ahli metalurgi Jerman, pada 1903. Wilm mendapati paduan aluminium dengan sekitar 4% tembaga yang sudah di-quench ternyata makin keras kalau dibiarkan beberapa hari di suhu ruang. Gejala ini kemudian dikenal sebagai age hardening atau pengerasan penuaan. Paten Wilm dibeli Dürener Metallwerke, dan paduannya dipasarkan sejak 1909 dengan merek Duralumin.
Duralumin segera menjadi bahan rangka kapal udara kaku (Zeppelin) dan, sejak Hugo Junkers memakainya pada 1916, bahan pesawat logam pertama. Sejak itu duralumin menjadi nama umum untuk paduan aluminium-tembaga, yang sekarang diberi nomor seri 2xxx:
- 2017 adalah padanan paling dekat dengan duralumin asli (tembaga sekitar 4%, magnesium rendah).
- 2024 menambah magnesium menjadi sekitar 1,5%, sehingga lebih kuat. Sebutan lamanya 24ST. Inilah “duralumin” yang paling banyak dipakai sekarang.
- 2014 memakai silikon lebih tinggi dan dipakai terutama untuk tempaan berat.
Mekanisme yang ditemukan Wilm, yaitu pelarutan, quench, lalu penuaan, dibahas lengkap di artikel heat treatment aluminium T6.
Duralumin, “Dural”, dan “Duralium” di Pasaran
Di Indonesia, aluminium dural atau duralium biasanya berarti aluminium batangan atau pelat yang keras dan enak dibubut, berbeda dengan aluminium lunak untuk lembaran atau kusen. Masalahnya, nama itu dipakai longgar. Barang yang dijual sebagai “dural” bisa berupa:
- 2017 atau 2024, yaitu duralumin dalam arti teknis;
- 6061-T6 atau T651, yang paling mudah didapat dan sering dijual dengan nama dural;
- 7075-T6 atau T651, yang kadang disebut “dural super” atau “aluminium pesawat”.
Perbedaannya penting. 6061 bisa dilas dan cukup tahan korosi, sedangkan 2017, 2024, dan 7075 sulit dilas dan lebih rentan korosi. Karena itu, jangan membeli hanya dengan nama “dural”. Mintalah nomor paduan dan temper (misalnya 2024-T351 atau 6061-T651) dan, untuk pekerjaan yang penting, sertifikat material (mill certificate). Cara memastikannya ada di bagian akhir artikel ini.
Pertanyaan “duralium vs aluminium” juga sering muncul. Jawabannya, duralium adalah aluminium, hanya saja paduan. Aluminium murni (seri 1xxx) lunak dengan kekuatan tarik di bawah sekitar 100 MPa, sedangkan 2024 dalam temper T3 sekitar 480 MPa, setara baja konstruksi tetapi dengan berat sekitar sepertiganya. Gambaran seluruh seri ada di artikel aluminium alloy.
Komposisi Kimia Aluminium 2024
| Unsur | 2024 (%) | 2017 (%) | 2014 (%) |
|---|---|---|---|
| Tembaga (Cu) | 3,8–4,9 | 3,5–4,5 | 3,9–5,0 |
| Magnesium (Mg) | 1,2–1,8 | 0,4–0,8 | 0,2–0,8 |
| Mangan (Mn) | 0,3–0,9 | 0,4–1,0 | 0,4–1,2 |
| Silikon (Si) | maks. 0,5 | 0,2–0,8 | 0,5–1,2 |
| Besi (Fe) | maks. 0,5 | maks. 0,7 | maks. 0,7 |
| Seng (Zn) | maks. 0,25 | maks. 0,25 | maks. 0,25 |
| Krom (Cr) | maks. 0,10 | maks. 0,10 | maks. 0,10 |
| Titanium (Ti) | maks. 0,15 | maks. 0,15 | maks. 0,15 |
| Aluminium (Al) | sisa (sekitar 90,7–94,7) | sisa | sisa |
Peran unsurnya:
- Tembaga membentuk endapan halus (fasa Al₂Cu dan Al₂CuMg) saat penuaan, dan inilah sumber kekuatan. Tembaga juga yang membuat paduan ini kurang tahan korosi.
- Magnesium memperkuat respons penuaan. Kadar Mg yang lebih tinggi inilah yang membedakan 2024 dari 2017.
- Mangan menghaluskan butir dan menambah sedikit kekuatan.
Nama lain aluminium 2024: AA2024, Al 2024, EN AW-2024 (EN AW-AlCu4Mg1), dan UNS A92024. Lembaran dan pelat untuk dirgantara di Amerika dibeli dengan spesifikasi AMS-QQ-A-250/4 (2024 polos) dan AMS-QQ-A-250/5 (Alclad 2024).
Sifat Fisik Aluminium 2024
| Sifat | Nilai |
|---|---|
| Massa jenis | 2,78 g/cm³ |
| Rentang leleh | sekitar 500–640 °C |
| Modulus elastisitas | sekitar 73 GPa |
| Konduktivitas termal | sekitar 120 W/m·K (T3, T351); sekitar 150 W/m·K (T851) |
| Konduktivitas listrik | sekitar 30% IACS |
| Koefisien muai termal | sekitar 23 × 10⁻⁶ /°C |
| Sifat magnet | tidak magnetis |
Massa jenis 2024 sedikit lebih tinggi daripada 6061 (2,70 g/cm³) karena kadar tembaganya. Sebagai contoh, pelat 2024 berukuran 1 m × 1 m × 10 mm beratnya sekitar 27,8 kg.
Perhatikan suhu mulai lelehnya yang rendah, sekitar 500 °C. Karena itu suhu pelarutan 2024 (sekitar 495 °C) harus dikendalikan ketat. Sedikit saja terlalu panas, batas butirnya mulai meleleh dan bahannya rusak permanen.
Sifat Mekanis Aluminium 2024 per Temper
| Temper | Kekuatan tarik (MPa) | Kekuatan luluh (MPa) | Perpanjangan (%) | Kekerasan (HB, sekitar) |
|---|---|---|---|---|
| 2024-O (anil) | 140–210 | maks. 97 | 10–25 | 47 |
| 2024-T3 (lembaran) | 483 | 345 | sekitar 18 | 120 |
| 2024-T4 / T351 (pelat dan batang) | 469 | 324 | sekitar 19 | 120 |
| 2024-T851 | min. sekitar 455 | min. sekitar 400 | sekitar 6 | sekitar 128 |
Angka T3, T4/T351, dan T851 adalah nilai khas dari lembar data, dan angka O adalah batas standar. Untuk desain, pakai nilai minimum dari standar dan sertifikat material, yang bergantung pada tebal produk.
Dua hal yang menonjol dari tabel ini:
- Kekuatan T3 dan T351 hampir sama dengan T6 pada paduan lain, padahal 2024 tidak dipanaskan lagi setelah quench. 2024 adalah salah satu dari sedikit paduan yang mencapai kekuatan tinggi hanya dengan penuaan alami.
- Ketahanan lelah (fatigue) 2024 sangat baik. Kekuatan lelah 2024-T351 sekitar 140 MPa, dan retak lelah merambat lebih lambat daripada di 7075. Inilah alasan utama 2024 dipakai di bagian pesawat yang menerima tarik berulang.
Arti Kode Temper T3, T351, T4, T42, dan T8
Temper 2024 berbeda dari kebiasaan paduan 6xxx dan 7xxx yang hampir selalu dijual dalam T6.
| Temper | Arti | Bentuk produk khas |
|---|---|---|
| T3 | Dilarutkan, di-quench, dikerjakan dingin (diratakan atau diregangkan), lalu dituakan alami | Lembaran |
| T351 | Dilarutkan, di-quench, diregangkan 1,5–3% untuk menghilangkan tegangan, lalu dituakan alami | Pelat, batang |
| T3511 | Sama dengan T351, untuk ekstrusi, boleh diluruskan sedikit setelah diregangkan | Profil ekstrusi |
| T4 | Dilarutkan, di-quench, dituakan alami, tanpa pengerjaan dingin yang disengaja | Batang, kawat, paku keling |
| T42 | Dilarutkan oleh pemakai (dari O atau F), lalu dituakan alami | Bagian yang dibentuk dalam keadaan lunak |
| T81, T851 | T3 atau T351 yang kemudian dituakan buatan (sekitar 190 °C, 12 jam) | Bagian untuk suhu tinggi dan ketahanan SCC lebih baik |
Penuaan alami 2024 berlangsung cepat. Dalam beberapa jam setelah quench kekerasannya sudah naik tajam, dan sifatnya dianggap stabil setelah sekitar empat hari. Penuaan buatan ke T8 menaikkan kekuatan luluh dan ketahanan terhadap retak korosi tegangan, tetapi menurunkan perpanjangan dan ketangguhan.
Parameter pelarutan, quench, dan penuaan 2024 (pelarutan sekitar 495 °C; T81/T851 sekitar 190 °C selama 12 jam) beserta arti lengkap kode temper ada di artikel heat treatment aluminium T6.
Ketahanan Korosi dan Alclad
Kelemahan terbesar duralumin adalah korosi. Tembaga di dalamnya membentuk partikel yang lebih mulia daripada aluminium di sekitarnya, sehingga terbentuk sel galvanik mikro. Akibatnya 2024 rentan terhadap:
- Korosi sumuran dan korosi batas butir, terutama di udara laut dan lingkungan lembap. Pelat tebal yang di-quench terlalu lambat lebih rawan korosi batas butir.
- Korosi pengelupasan (exfoliation), yaitu lapisan-lapisan tipis yang terangkat sejajar arah rol.
- Retak korosi tegangan (SCC) dalam temper T3 dan T4, terutama bila tegangan tarik bekerja ke arah tebal pelat (short transverse). Temper T8 jauh lebih tahan. Mekanismenya dibahas di artikel stress corrosion cracking.
Penjelasan umum korosi pada aluminium dan paduannya ada di artikel korosi aluminium.
Alclad: lapisan aluminium murni sebagai pelindung
Untuk lembaran pesawat, masalah korosi diatasi dengan Alclad. Inti 2024 dilapisi lapisan tipis aluminium murni (biasanya paduan 1230, minimal 99,30% aluminium) di kedua sisinya. Lapisan itu digabungkan dengan inti sejak pengerolan panas, sehingga menyatu dengan inti dan tidak mengelupas seperti cat.
Lapisan murni itu melindungi dengan dua cara. Pertama, aluminium murni jauh lebih tahan korosi daripada 2024. Kedua, lapisan itu lebih anodik daripada inti, jadi kalau tergores sampai inti, lapisan di sekitar goresan yang terkorosi lebih dulu dan inti tetap terlindung. Ini prinsip anoda korban yang sama dengan seng pada baja galvanis, seperti dijelaskan di artikel cara mencegah korosi.
Harga yang dibayar: lapisan murni itu lunak, jadi kekuatan total lembaran Alclad sedikit lebih rendah daripada 2024 polos dengan tebal sama, dan kekuatan lelahnya ikut turun. Lembaran Alclad bisa dikenali dari permukaannya yang lebih mengilap dan dari cetakan “ALCLAD” pada lembaran baru.
Untuk pelat tebal, batang, dan bagian hasil pemesinan yang tidak bisa dilapis Alclad, perlindungannya biasanya berupa anodizing atau lapisan konversi kromat atau bebas krom, lalu cat dasar dan cat akhir. Hindari juga kontak langsung dengan baja karbon, tembaga, atau serat karbon tanpa isolasi, karena 2024 akan menjadi anoda dalam korosi galvanik.
Cara Mengerjakan Aluminium 2024
Pemesinan
Dalam temper T3, T351, dan T4, 2024 cukup enak dibubut dan difrais. Bahannya cukup keras sehingga tidak terlalu lengket, permukaannya halus, dan serpihnya lebih pendek daripada aluminium lunak. Inilah salah satu alasan bengkel bubut menyukai “dural”. Dalam temper O, bahannya lunak dan lengket, jadi jarang dimesin dalam keadaan itu.
Pengelasan
Aluminium 2024 tidak cocok dilas dengan las busur (TIG atau MIG). Logam lasnya mudah retak panas saat membeku, dan daerah terpengaruh panas kehilangan kekuatan dari penuaan. Sambungan 2024 dibuat dengan paku keling atau baut. Untuk produksi, las gesek aduk (friction stir welding) bisa dipakai karena logamnya tidak sampai mencair.
Kalau sebuah bagian harus dilas, pilih paduan lain sejak awal, misalnya 6061 atau seri 5xxx.
Pembentukan dan paku keling
2024-T3 bisa ditekuk dengan radius yang cukup besar, tetapi untuk bentuk yang rumit lebih baik dikerjakan dalam temper O lalu dilarutkan dan dituakan lagi (menjadi T42), atau dibentuk segera setelah quench selagi masih dalam temper W yang lunak.
Paku keling aluminium di pesawat juga memakai paduan seri 2xxx. Yang paling umum adalah 2117-T4 (kode “AD”), yang cukup lunak untuk dipasang langsung. Paku keling 2017 dan 2024 lebih kuat, tetapi harus dipasang segera setelah dilarutkan dan di-quench, sebelum mengeras. Paku keling ini disimpan di lemari pendingin (icebox rivet) agar penuaannya tertunda. Prosedurnya ada di artikel heat treatment aluminium.
Anodizing
2024 bisa di-anodizing, tetapi hasilnya berbeda dari 6061. Tembaga membuat lapisan oksida lebih tipis, kurang rata, dan warnanya cenderung kekuningan atau keabu-abuan, sehingga kurang cocok untuk anodizing dekoratif berwarna. Untuk perlindungan korosi, anodizing asam sulfat atau asam kromat tetap umum dipakai. Penjelasan lengkapnya di artikel anodizing aluminium.
Perbandingan Aluminium 2024 dengan 6061 dan 7075
| Sifat | 6061-T6 | 2024-T3 | 7075-T6 |
|---|---|---|---|
| Seri dan unsur utama | 6xxx, Mg dan Si | 2xxx, Cu dan Mg | 7xxx, Zn, Mg, Cu |
| Massa jenis (g/cm³) | 2,70 | 2,78 | 2,81 |
| Kekuatan tarik khas (MPa) | 310 | 483 | 572 |
| Kekuatan luluh khas (MPa) | 276 | 345 | 503 |
| Ketahanan lelah | sedang | sangat baik | baik |
| Bisa dilas (busur) | ya | tidak | tidak |
| Ketahanan korosi | baik | rendah (pakai Alclad) | rendah sampai sedang |
| Anodizing dekoratif | sangat baik | kurang | baik |
| Harga dan ketersediaan di Indonesia | murah, mudah didapat | lebih mahal, biasanya dipesan | mahal, biasanya dipesan |
Aluminium 2024 vs 6061
2024-T3 sekitar 55% lebih kuat tarik dan sekitar 25% lebih kuat luluh daripada 6061-T6, dengan massa jenis hanya sekitar 3% lebih tinggi. Ketahanan lelahnya juga jauh lebih baik. Sebaliknya, 6061 bisa dilas, jauh lebih tahan korosi tanpa perlindungan tambahan, hasil anodizingnya lebih bagus, dan harganya lebih murah serta lebih mudah didapat.
Patokan praktisnya: kalau bagian itu menerima beban berulang (getaran, tarik bolak-balik) dan disambung dengan baut atau paku keling, 2024 layak dipertimbangkan. Kalau bagian itu perlu dilas, dipakai di luar ruangan atau dekat laut tanpa cat, atau dibeli eceran, pilih 6061. Pembahasan lengkap 6061 ada di artikel aluminium 6061.
Aluminium 2024 vs 7075
7075-T6 lebih kuat dan lebih keras, sedangkan 2024 lebih tahan lelah dan retaknya merambat lebih lambat. Di pesawat, 2024 dipakai di bagian yang terutama menerima tarik berulang, seperti kulit badan dan sisi bawah sayap, sementara 7075 di bagian yang menerima tekan dan beban statis tinggi, seperti sisi atas sayap. Pembahasan lengkap 7075, termasuk temper T73, ada di artikel aluminium 7075.
Kegunaan Aluminium 2024
- Struktur pesawat: kulit badan pesawat, sisi bawah sayap, rangka, dan sambungan yang menerima beban tarik berulang, biasanya dalam bentuk lembaran Alclad 2024-T3.
- Paku keling dan pengikat: paku keling 2017 dan 2024, serta baut dan mur aluminium berkekuatan tinggi.
- Bagian mesin hasil bubut dan frais: poros kecil, rumah bantalan, fitting hidrolik, dan komponen kendaraan balap dari batang 2024-T351.
- Jig, fixture, dan cetakan ringan di bengkel, yang di Indonesia sering dibeli dengan nama “dural”.
- Peralatan olahraga dan rangka ringan yang tidak dilas.
Cara Memastikan Paduan “Dural” yang Dibeli
- Lihat tanda cetak. Pelat dan lembaran dari pabrik biasanya dicap nomor paduan, temper, dan spesifikasi berulang di permukaannya, misalnya “2024-T351 AMS-QQ-A-250/4”.
- Minta sertifikat material dengan nomor heat atau lot yang cocok dengan barangnya.
- Uji komposisi dengan XRF atau OES. 2024 dan 2017 menunjukkan tembaga sekitar 4%, 6061 hanya sekitar 0,15–0,4%, dan 7075 menunjukkan seng sekitar 5,6%.
- Ukur konduktivitas listrik dengan alat arus eddy. 2024-T3 sekitar 30% IACS, sedangkan 6061-T6 sekitar 40–45% IACS.
- Uji magnet tidak berguna, karena semua paduan aluminium tidak magnetis.
Cara Memilih Paduan dan Temper
| Kebutuhan | Pilihan umum |
|---|---|
| Lembaran struktur yang menerima beban berulang | Alclad 2024-T3 |
| Batang atau pelat untuk dibubut, kuat dan tahan lelah | 2024-T351 |
| Bagian yang harus dilas | 6061-T6 atau seri 5xxx, bukan 2024 |
| Kekuatan statis tertinggi | 7075-T6 atau T651 |
| Kekuatan tinggi dan tahan retak korosi tegangan | 7075-T73 atau 2024-T851 |
| Bagian untuk suhu sedikit di atas suhu ruang (sampai sekitar 120 °C) | 2024-T81 atau T851 |
| Bagian dekat laut tanpa cat | 5083, 5052, atau 6061, bukan 2024 polos |
Kesalahan Umum
- Membeli dengan nama “dural” saja, lalu menganggap barangnya bisa dilas. Kalau ternyata 2024 atau 7075, sambungan las akan retak.
- Mengelas 2024 dengan TIG atau MIG. Pakai paku keling, baut, atau paduan lain.
- Memakai 2024 polos di lingkungan laut tanpa perlindungan. Pakai Alclad, anodizing ditambah cat, atau pilih paduan lain.
- Mengamplas atau memoles lembaran Alclad sampai tembus. Lapisan aluminium murninya hanya tipis, dan sekali hilang, perlindungannya ikut hilang.
- Memanaskan 2024 terlalu tinggi saat pelarutan. Suhu mulai lelehnya sekitar 500 °C, hanya sedikit di atas suhu pelarutan.
- Menganggap 2024 dan 7075 bisa saling ganti. Keduanya sama-sama paduan pesawat, tetapi 2024 dipilih untuk ketahanan lelah, sedangkan 7075 untuk kekuatan statis.
FAQ
Apa itu duralumin? Duralumin adalah nama lama paduan aluminium dengan sekitar 4% tembaga yang bisa dikeraskan dengan perlakuan panas, ditemukan Alfred Wilm dan dipasarkan sejak 1909. Sekarang paduan ini masuk seri 2xxx, dengan 2017 dan 2024 sebagai contoh utamanya.
Apakah aluminium dural sama dengan aluminium 2024? Tidak selalu. Secara teknis, dural atau duralumin berarti paduan seri 2xxx seperti 2017 dan 2024. Di pasaran, barang yang dijual sebagai “dural” juga bisa 6061 atau 7075. Mintalah nomor paduan dan temper atau sertifikat material.
Apakah aluminium 2024 bisa dilas? Tidak dengan las busur biasa (TIG atau MIG), karena logam lasnya mudah retak dan kekuatannya turun. 2024 disambung dengan paku keling atau baut, dan di industri bisa dengan friction stir welding.
Apa beda 2024-T3 dan 2024-T351? Komposisinya sama dan kekuatannya hampir sama. T3 umumnya untuk lembaran yang dikerjakan dingin setelah quench, sedangkan T351 untuk pelat dan batang yang diregangkan 1,5–3% untuk menghilangkan tegangan sisa, sehingga lebih stabil saat dimesin.
Mana yang lebih kuat, 2024 atau 6061? 2024-T3 lebih kuat: kekuatan tarik khasnya sekitar 483 MPa, dibanding sekitar 310 MPa untuk 6061-T6. Namun 6061 bisa dilas, lebih tahan korosi, dan lebih mudah didapat.
Baca Juga
- Aluminium 7075: Komposisi, Sifat, Temper T6, T651, dan T73, serta Bedanya dengan 6061 dan 2024
- Aluminium 6061: Komposisi, Sifat, Massa Jenis, dan Bedanya dengan 7075, 6063, dan 5052
- Heat Treatment Aluminium T6: Proses, Kode Temper, dan Beda 6061-T6 dan T651
- Aluminium Alloy (Paduan Aluminium): Jenis, Seri, dan Kegunaannya
- Korosi Aluminium: Penyebab, Jenis, dan Cara Mencegahnya
Dagus R. Djuanda adalah insinyur metalurgi dengan pengalaman lebih dari 20 tahun di bidang rekayasa material, dengan keahlian khusus pada material magnetik. Magister rekayasa material magnetik, kandidat doktor teknik industri, dan insinyur di Kementerian Perindustrian Republik Indonesia. Pendiri METALURGIKA.COM.
