Aluminium 1N50: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

1N50 adalah paduan aluminium dengan kekuatan sedang yang secara fungsional termasuk dalam keluarga seri 5xxx (kelas Al-Mg) dan dioptimalkan untuk aplikasi struktural di mana ketahanan korosi dan kemampuan las sangat penting. Unsur paduan utamanya adalah magnesium, biasanya dalam kisaran 4,5–5,5 wt%, dengan tambahan terkendali manganese dan jejak kromium serta silikon untuk memperhalus struktur butir dan meningkatkan kekuatan. Paduan ini tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan panas; penguatan utama dicapai melalui penguatan larutan padat dari magnesium dan pengerasan regangan selama pengerjaan dingin. Ciri utama meliputi rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan, ketahanan korosi atmosfer dan laut yang sangat baik, kemampuan las yang baik dengan kebutuhan perlakuan panas pasca las minimal, serta kemampuan bentuk yang cukup baik pada temper yang lebih lunak.

Industri yang sering menggunakan 1N50 termasuk kelautan dan pembuatan kapal, manufaktur transportasi dan trailer, pelapisan arsitektural, serta beberapa komponen struktural otomotif di mana ketahanan lelah dan kinerja korosi diperlukan. Para perancang memilih 1N50 dibandingkan paduan konduktivitas tinggi berdaya tahan rendah ketika kapasitas beban yang lebih tinggi dan perbaikan las lokal diperkirakan. Dibandingkan dengan paduan yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan kekuatan lebih tinggi, 1N50 sering dipilih untuk bagian struktural yang lebih besar di mana ketahanan korosi saat servis dan kemampuan pembentukan dengan radius besar lebih diutamakan daripada kekuatan puncak saat usia tua.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (≥30%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi anneal penuh; terbaik untuk proses deep drawing
H12	Rendah-Sedang	Sedang (20–25%)	Baik	Sangat Baik	Setengah pengerasan regangan; pembentukan sedang
H14	Sedang	Sedang (12–18%)	Baik	Sangat Baik	Setengah keras; umum untuk panel dengan beban moderat
H18	Tinggi	Rendah (6–12%)	Cukup	Sangat Baik	Keras penuh; pembengkokan terbatas, digunakan saat kekakuan diperlukan
H22	Sedang-Tinggi	Sedang (10–15%)	Sedang	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan sebagian anneal; sifat seimbang
H32	Sedang-Tinggi	Sedang (10–15%)	Sedang	Sangat Baik	Pengerasan regangan lalu distabilisasi; mempertahankan kekuatan setelah las
H116	Sedang-Tinggi	Sedang (10–15%)	Sedang	Sangat Baik	Didesain untuk penggunaan paparan laut dengan rekristalisasi terkendali

Temper pada 1N50 mengubah perilaku mekanik dengan menggabungkan pengerasan regangan serta perlakuan stabilisasi untuk mempertahankan kekuatan selama proses fabrikasi berikutnya seperti pengelasan. Temper O yang lunak memaksimalkan daktilitas dan kemampuan bentuk tetapi memiliki kekuatan luluh dan tarik terendah, sedangkan temper H mengorbankan daktilitas demi kekuatan lebih tinggi dan stabilitas dimensi yang lebih baik.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0,10 – 0,40	Silikon rendah terkendali untuk membatasi pembentukan Fe-silikida yang mengurangi daktilitas
Fe	0,20 – 0,60	Impuritas umum; kadar tinggi menurunkan ketangguhan dan meningkatkan sensitivitas retak
Mn	0,20 – 0,80	Memperhalus butir dan melawan rekristalisasi; meningkatkan kekuatan
Mg	4,50 – 5,50	Unsur penguat utama yang memberikan penguatan larutan padat dan ketahanan korosi
Cu	0,05 – 0,30	Dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi; penambahan kecil dapat meningkatkan kekuatan
Zn	0,05 – 0,25	Minor; dijaga rendah karena kadar tinggi dapat menurunkan ketahanan korosi
Cr	0,05 – 0,25	Mengontrol struktur butir dan mengurangi kerentanan terhadap eksfoliasi dan korosi tegang
Ti	0,02 – 0,10	Penghalus butir, digunakan dalam metalurgi cetakan/ingot untuk mengontrol mikrostruktur
Lainnya (masing-masing)	≤0,05	Unsur jejak dan residu; total lainnya dibatasi sesuai spesifikasi

Komposisi kimia 1N50 diatur untuk memaksimalkan efek penguatan larutan padat magnesium sambil menjaga elemen yang mendorong pembentukan intermetalik pada tingkat rendah. Mangan dan kromium berperan sebagai mikro-paduan untuk menstabilkan mikrostruktur terhadap pertumbuhan butir dan rekristalisasi selama pemanasan, menjaga ketangguhan dan ketahanan terhadap korosi antarbutir.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 1N50 menunjukkan peningkatan bertahap pada kekuatan luluh dan tarik dengan pengerasan regangan; paduan ini memiliki trade-off tarik-elongasi yang relatif datar dibandingkan paduan seri 6xxx yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Dalam kondisi di-anneal, paduan menunjukkan elongasi seragam yang panjang dan eksponen pengerasan regangan yang menonjol, yang menguntungkan untuk operasi pembentukan yang mengandalkan redistribusi plastis. Kekerasan berkorelasi erat dengan temper; temper H mencapai nilai Brinell yang biasanya 20–40% lebih tinggi dibandingkan material temper O, meningkatkan kekuatan bantalan tetapi mengurangi kemampuan pembengkokan.

Kinerja lelah pada 1N50 diuntungkan dari mode patah yang duktial dan ketahanan korosi yang baik; batas lelah sensitif terhadap finishing permukaan, pengelasan, dan ketebalan. Bagian yang lebih tipis menunjukkan daktilitas tampak lebih tinggi dan rasio kekuatan luluh-tarik sedikit lebih tinggi akibat efek kendali, sementara bagian yang lebih tebal mungkin menunjukkan pengurangan daktilitas dan potensi porositas lokal atau segregasi akibat praktik ingot yang buruk selama produksi. Perancang harus mempertimbangkan toleransi pembentukan tergantung ketebalan dan potensi pelunakan HAZ yang berdekatan dengan las saat menentukan faktor keamanan untuk bagian yang menerima beban siklik.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (H32/H116)	Catatan
Kekuatan Tarik	~170 MPa	~270–300 MPa	Nilai H32/H116 tergantung tingkat pengerjaan dingin dan stabilisasi
Kekuatan Luluh	~60–90 MPa	~200–240 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan pengerasan regangan
Elongasi	~30–35%	~10–16%	Elongasi berkurang pada temper keras; tergantung ketebalan
Kekerasan (HB)	~35–45 HB	~75–95 HB	Kekerasan meningkat dengan pengerjaan dingin; mempengaruhi ketahanan aus dan daya bantalan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2,66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mg; menyumbang kekuatan spesifik tinggi
Rentang Titik Leleh	~555–650 °C	Interval solidus/liquidus tergantung kandungan Si/Fe tepat dan segregasi
Konduktivitas Termal	120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni; masih cukup untuk aplikasi penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~35–45 % IACS	BerKurang dibanding Al murni karena Mg larut; bervariasi dengan temper dan proses
Kalor Spesifik	~0,90 kJ/kg·K	Nilai tipikal paduan aluminium berguna untuk perhitungan massa termal
Ekspansi Termal	23–25 µm/m·K (20–100 °C)	Ekspansi relatif tinggi; diperlukan desain untuk ekspansi berbeda dengan material berbeda

Sifat fisik membuat 1N50 menarik ketika massa rendah dan konduksi termal diperlukan bersamaan dengan kemampuan struktural. Konduktivitas dan kapasitas panas paduan memungkinkan penggunaan dalam peran manajemen termal sedang, namun perancang harus mengakomodasi ekspansi termal saat menyambung dengan baja atau komposit untuk menghindari konsentrasi tegangan selama siklus suhu.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran (Sheet)	0,3 – 6,0 mm	Kekuatan bervariasi dengan temper; ketebalan tipis meningkatkan kemampuan bentuk	O, H14, H32, H116	Banyak digunakan untuk panel, enclosure, dan kulit
Plat	6 – 120 mm	Daktilitas lebih rendah pada plat tebal; kekuatan kurang bervariasi dengan ketebalan	O, H22, H32, H116	Plat struktural untuk kerangka laut dan transportasi
Ekstrusi	Penampang kompleks hingga 300 mm	Dapat disuplai dalam kondisi overaged atau pengerasan regangan	O, H12, H14, H32	Permukaan halus; digunakan untuk rel dan profil
Tabung	Diameter dari kecil hingga >400 mm	Penarikan dingin dan penuaan dapat mengatur stabilitas dimensi	O, H14, H18	Digunakan untuk kerangka hidrolik dan pipa paparan korosi
Batang/Rod	Bulat/hex hingga 200 mm	Tarik dingin atau hot rolled; sifat mekanik merespon pengerjaan dingin	O, H12, H18	Stok untuk machining dan pin/batang struktural

Perbedaan proses mendorong pemilihan bentuk produk; produksi lembaran melibatkan rolling dengan kontrol ketebalan ketat dan biasanya menghasilkan permukaan halus bekerja, sedangkan produksi plat mungkin termasuk anneal homogenisasi untuk meminimalkan segregasi garis tengah. Ekstrusi memungkinkan profil kompleks tapi memerlukan desain die yang hati-hati untuk paduan mengandung Mg agar menghindari gelombang permukaan dan memastikan toleransi dimensi.

Grade Setara

Standard	Grade	Region	Catatan
AA	1N50	USA	Penamaan dagang atau kepemilikan; kimia sesuai dengan kelas Al-Mg
EN AW	setara ~5xxx	Eropa	Setara perkiraan dalam seri EN AW 5xxx; kecocokan tepat tergantung pada kandungan Mg dan Mn
JIS	serangkaian ~A5xxx	Jepang	Sebanding dengan grade JIS Al-Mg yang digunakan pada komponen kelautan dan struktural
GB/T	serangkaian ~5xxx	Tiongkok	Setara lokal tersedia dengan rentang Mg dan sifat mekanik serupa

Entry grade setara harus diperlakukan sebagai pendekatan fungsional; pemilihan akhir membutuhkan pencocokan silang batas spesifikasi kimia dan mekanik dalam dokumen standar yang berlaku. Standar regional mungkin menekankan batas impuritas sedikit berbeda, kontrol struktur butir, atau klasifikasi temper yang berujung pada perbedaan kinerja praktis, khususnya untuk komponen kelautan dan kedirgantaraan yang kritis.

Ketahanan Korosi

1N50 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang sangat baik, yang disebabkan oleh pembentukan oksida stabil dan peran magnesium yang menguntungkan dalam pembentukan film pasif. Di lingkungan kelautan, paduan ini memiliki performa baik, menahan korosi merata dan menunjukkan ketahanan yang masuk akal terhadap pitting saat dilindungi oleh finishing permukaan yang tepat dan strategi perlindungan katodik. Namun, di atmosfer yang sangat tercemar atau industri yang mengandung klorida dan sulfat, korosi lokal dapat dipercepat kecuali pelapis pelindung atau anodisasi diterapkan.

Sifat keretakan korosi stres (stress corrosion cracking) rendah hingga sedang jika dibandingkan dengan paduan Al-Zn-Mg heat-treatable berkekuatan tinggi; kombinasi kekuatan sedang dan kandungan Mg berarti 1N50 tidak kebal, terutama di bawah tegangan tarik sisa dan suhu tinggi. Interaksi galvanik harus diperhatikan saat menggabungkan 1N50 dengan logam katodik seperti baja tahan karat dan paduan tembaga; aluminium akan korosi terlebih dahulu kecuali diisolasi secara elektrik atau dilindungi. Dibandingkan dengan paduan seri 3xxx dan 1xxx, 1N50 menukar kemampuan bentuk sedikit lebih rendah dengan kekuatan jauh lebih baik dan ketahanan korosi yang setara atau lebih unggul pada eksposur klorida.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

1N50 mudah dilas dengan metode fusi umum seperti MIG (GMAW), TIG (GTAW), dan las resistansi dengan risiko rendah retakan solidifikasi bila praktik yang baik diikuti. Filler yang direkomendasikan adalah filler seri Al-Mg yang kompatibel (misal, setara ER5356 atau ER5183) untuk mempertahankan ketahanan korosi dan sifat mekanik pada las dan Zona Terpengaruh Panas (HAZ). HAZ mungkin menunjukkan pelunakan relatif terhadap material induk yang sangat dikeraskan secara dingin, tetapi temper stabilisasi seperti H32 dan finishing mekanik pasca las meminimalkan distorsi dan kehilangan kekuatan lokal.

Kemudahan Mesin

Proses mesin 1N50 tergolong sedang kesulitannya; keuletannya dapat menghasilkan paku panjang jika geometri alat dan kecepatan potong tidak dioptimalkan. Alat carbide dengan rake positif dan geometri heliks variabel bekerja dengan baik, dengan kecepatan potong tipikal lebih rendah dibanding seri 6xxx karena kecenderungan work-hardening, serta tingkat umpan tinggi untuk memicu pemutusan serpihan. Permukaan akhir dan kontrol toleransi dapat dicapai dengan peralatan industri standar, namun perlu memperhitungkan getaran (chatter) dan penjepitan pada bagian tipis yang harus didesain dalam proses.

Kemampulan Dibentuk

Kinerja pembentukan terbaik pada temper O dan temper H ringan, di mana paduan mendukung radius kecil dan regangan plastis signifikan tanpa retak. Radius bengkok minimum bergantung pada temper dan ketebalan; aturan praktis radius sheet pada temper O adalah 1.0–1.5× tebal untuk pembengkokan udara, bertambah pada temper yang lebih keras. Respons kerja dingin dapat diprediksi dan seragam; bagian yang memerlukan kekuatan akhir tinggi setelah pembentukan biasanya dibentuk dalam temper O lalu dikeraskan dingin menjadi temper H untuk mencapai sifat mekanik target.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas (non-heat-treatable), 1N50 tidak mengalami peningkatan kekuatan melalui perlakuan larutan dan penuaan buatan; peningkatan kekuatan terutama dicapai lewat pengerjaan dingin dan pengerasan akibat regangan mekanik. Annealing (sepenuhnya atau parsial) digunakan untuk mengembalikan keuletan guna operasi pembentukan: suhu anneal penuh tipikal di kisaran 350–420 °C dengan pendinginan terkontrol untuk menghindari pertumbuhan butir berlebihan. Perlakuan stabilisasi (misal, H32) menerapkan pemanasan ringan ulang atau peregangan untuk meminimalkan penuaan alami dan kehilangan kekuatan selama siklus termal berikutnya, sekaligus menjaga sifat mekanik pada struktur hasil pengelasan.

Jika terjadi lonjakan suhu saat fabrikasi, hanya proses pemulihan dan rekristalisasi berbasis temper yang dapat mengubah sifat secara signifikan; desainer harus menghindari suhu yang melebihi ambang anneal paduan selama pemakaian atau pasca-pemrosesan, karena pelunakan tidak disengaja menurunkan batas luluh dan ketahanan kelelahan. Perlakuan mekanik pasca las seperti peening atau pembentukan tarik dapat digunakan untuk memperkenalkan kembali tegangan sisa tekan yang menguntungkan dan mengembalikan kekuatan lokal.

Kinerja Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi (di atas ~100–150 °C), 1N50 mengalami penurunan kekuatan bertahap akibat proses pemulihan dan difusi yang dipercepat memengaruhi distribusi larutan Mg. Batas layanan untuk beban berkelanjutan biasanya ditetapkan konservatif di bawah 100 °C untuk menghindari pelunakan jangka panjang dan kehilangan kapasitas luluh. Oksidasi terbatas pada pembentukan oksida aluminium normal pada kondisi ambient, tetapi paparan lama pada atmosfer pengoksidasi pada suhu tinggi dapat menebalkan lapisan oksida permukaan dan memengaruhi resistansi kontak termal.

Perilaku HAZ dekat las merupakan perhatian penting untuk layanan suhu tinggi karena pelunakan lokal dapat mengurangi umur kelelahan dan meningkatkan risiko creep di bawah beban tahan lama. Untuk lonjakan termal jangka pendek atau siklus pengecatan oven, 1N50 mentoleransi suhu sedang; namun desainer harus memvalidasi stabilitas dimensi dan evolusi tegangan sisa untuk komponen yang diperkirakan mengalami siklus termal signifikan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 1N50
Otomotif	Panel struktural, badan trailer	Perpaduan baik antara kekuatan, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi pada komponen terekspos
Kelautan	Pelat lambung, superstruktur, fitting dek	Ketahanan klorida yang sangat baik dan kemudahan las untuk penggunaan kapal
Kedirgantaraan	Fitting sekunder, elemen struktural interior	Kekuatan spesifik tinggi dengan performa kelelahan baik pada struktur utama non-kritis
Elektronika	Enklosur, penyebar panas tugas sedang	Konduktivitas termal cukup untuk penyerapan panas pasif; berat rendah memudahkan mobilitas

1N50 banyak digunakan pada aplikasi struktural tugas sedang di mana paparan lingkungan korosif dan kebutuhan pengelasan atau pembentukan di lapangan umum ditemui. Kombinasi ketahanan korosi, kemudahan las, dan kekuatan layanan menjadikannya pilihan ekonomis untuk panel besar dan rakitan fabrikasi di mana paduan heat-treatable berkekuatan lebih tinggi tidak diperlukan.

Insights Pemilihan

Saat memilih 1N50 untuk suatu komponen, prioritaskan skenario yang membutuhkan kombinasi ketahanan korosi, kemudahan pengelasan, dan kekuatan struktural sedang hingga tinggi tanpa memerlukan pengerasan presipitasi. Pilih temper O yang sudah di-anneal untuk operasi pembentukan kompleks dan beralih ke temper H setelah pembentukan bila diperlukan kekuatan luluh lebih tinggi.

Dibandingkan aluminium murni komersial (1100), 1N50 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi dengan pengorbanan konduktivitas listrik sedikit berkurang dan kemampuan tarik dalam bentuk cetak dalam sedikit berkurang. Dibandingkan paduan yang dikeraskan kerja dingin seperti 3003 atau 5052, 1N50 umumnya berada pada tingkat kekuatan lebih tinggi dengan ketahanan korosi kelautan yang setara atau lebih baik berkat kandungan Mg dan penambahan mikro-paduan yang dioptimalkan. Berbanding paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 1N50 tidak mencapai kekuatan puncak paduan tersebut, tetapi lebih dipilih ketika kemudahan pengelasan, performa korosi selama layanan, dan fabrikasi struktur besar yang ekonomis menjadi prioritas desain utama.

Ringkasan Akhir

1N50 tetap relevan sebagai paduan struktural Al-Mg serbaguna yang menyeimbangkan kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi untuk penggunaan kelautan, transportasi, dan rekayasa struktural umum. Metalurgi non-heat-treatable-nya menyederhanakan alur manufaktur dan perbaikan sekaligus memberikan keandalan mekanik yang dibutuhkan untuk banyak sistem struktural ringan modern.