Aluminium 5005: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Lengkap

5005 adalah paduan dalam seri 5xxx dari paduan aluminium-magnesium, yang ditandai terutama oleh magnesium sebagai unsur paduan utama. Paduan ini termasuk dalam keluarga yang tidak dapat diperlakukan dengan panas di mana kekuatan disesuaikan melalui pengerjaan dingin daripada pengerasan endapan, dan umumnya ditentukan di bawah kelompok Alloy 5000 (Al–Mg) untuk produk lembaran tahan korosi dan dapat dibentuk.

Unsur paduan utama dalam 5005 adalah magnesium (secara nominal berkisar dari sebagian persen hingga sekitar 1,1%) dengan tambahan atau batas terkendali kecil silikon, besi, tembaga, mangan, kromium, seng, dan titanium. Mekanisme pengerasan adalah pengerasan regangan (strain hardening); paduan ini tidak merespon perlakuan panas gaya T6, sehingga perancang mengandalkan tempering (temper H) dan pengerjaan dingin untuk mencapai kekuatan yang diinginkan.

Sifat utama meliputi ketahanan korosi umum yang baik (lebih baik dari 1xxx dan banyak paduan 3xxx), kemampuan pembentukan yang baik dalam kondisi dianil, serta kemampuan pengelasan yang baik dengan logam pengisi yang sesuai. Kombinasi kekuatan yang memadai, kemampuan finishing permukaan (termasuk anodizing), dan biaya yang wajar membuatnya populer dalam aplikasi arsitektur, dekoratif, dan lembaran berlapis di mana kekuatan ekstrim tidak diperlukan.

Industri yang umum menggunakan 5005 antara lain pelapis arsitektur dan sistem curtain-wall, papan tanda, panel truk dan trailer, trim peralatan rumah tangga, serta beberapa produk konsumen yang memerlukan anodizing dan finishing cat. Para engineer memilih 5005 dibanding paduan lain saat keseimbangan antara kemampuan pembentukan, kualitas finishing, dan ketahanan korosi lebih diutamakan daripada kekuatan maksimal atau kemampuan temperatur tinggi.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi dianil penuh untuk pembentukan dan keuletan maksimum
H14	Sedang	Moderat	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan dianil sebagian; umum untuk drawing dangkal
H16	Sedang-Tinggi	Moderat	Baik	Sangat Baik	Tingkat pengerasan kerja lebih tinggi dari H14; kekuatan lebih baik
H22	Sedang	Moderat	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilkan; lebih sedikit springback dibanding H1x pada ketebalan tipis
H24	Sedang-Tinggi	Moderat	Dapat diterima	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilkan dengan kenaikan luluh
H32	Sedang	Baik	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilkan setelah anneal temper rendah
H34	Sedang-Tinggi	Moderat	Baik	Sangat Baik	Pengerasan kerja lebih tinggi dan retensi kekuatan lebih baik daripada H32

Tempering mengubah keseimbangan antara kekuatan dan keuletan: kondisi dianil (O) memberikan regangan maksimum untuk deep drawing, sedangkan temper H memberikan kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi dengan mengorbankan beberapa kemampuan pembentukan. Pilihan temper didasarkan pada proses pembentukan yang diinginkan, dengan temper H2x atau H3x distabilkan digunakan untuk meminimalkan perubahan sifat setelah fabrikasi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	0.0–0.4	Kontrol silikon rendah untuk membatasi inklusi pengecoran/oksidasi
Fe	0.0–0.7	Impuritas umum; Fe tinggi menurunkan keuletan dan finishing permukaan
Mn	0.0–0.2	Minor; dapat membantu kontrol struktur butir
Mg	0.5–1.1	Unsur penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi
Cu	0.0–0.2	Direndahkan untuk menjaga ketahanan korosi
Zn	0.0–0.2	Minor; tingkat tinggi menurunkan ketahanan korosi
Cr	0.0–0.1	Kontrol jejak untuk membatasi pertumbuhan butir dan meningkatkan stabilitas
Ti	0.0–0.2	Penghalus butir pada beberapa bentuk produk
Lainnya	0.0–0.15	Residual dan unsur jejak (batas per unsur/total)

Magnesium adalah penggerak utama performa, menaikkan kekuatan melalui efek larutan padat dan meningkatkan ketahanan korosi bila dibandingkan dengan aluminium hampir murni. Besi dan silikon adalah impuritas terkendali yang memengaruhi keuletan dan finishing permukaan, sedangkan tembaga dan seng dibatasi karena cenderung mengurangi ketahanan korosi. Penambahan kecil Ti dan Cr berfungsi untuk kontrol mikrostruktur namun tidak mendominasi performa mekanis secara keseluruhan.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 5005 ditentukan oleh kombinasi kandungan magnesium dan tingkat pengerjaan dingin; temper O menunjukkan kekuatan luluh rendah dan regangan tinggi sementara temper H memberikan kenaikan kekuatan luluh dan tarik yang moderat dengan pengurangan keuletan. Paduan ini umumnya menunjukkan perilaku elastis linier sampai luluh dengan pengerasan regangan yang moderat; kekuatan tarik maksimum dan luluh bervariasi tergantung temper dan ketebalan. Desainer harus mempertimbangkan kekuatan tergantung ketebalan karena lembaran tipis sering diproses dengan tingkat regangan tinggi sehingga menghasilkan baseline mekanis berbeda.

Kekuatan luluh pada kondisi dianil 5005 relatif rendah dibandingkan paduan 5xxx yang dirancang untuk penggunaan struktural (misalnya 5083 atau 5052), namun luluh meningkat secara konsisten dengan pengerasan kerja; oleh karena itu, kekuatan luluh dapat diatur dengan pemilihan temper dan jadwal pembentukan dingin. Regangan pada kondisi O sangat baik untuk proses deep drawing dan masih dapat dikerjakan pada temper H sedang yang digunakan untuk panel terbentuk. Kekerasan moderat dan berkorelasi dengan temper; kekerasan meningkat dengan pengerjaan dingin tetapi tetap jauh lebih rendah daripada paduan 6xxx yang dapat diperlakukan panas.

Kinerja kelelahan dapat diterima untuk beban siklik non-kritis namun lebih rendah dibandingkan beberapa paduan 5xxx berdaya tahan tinggi karena kekuatan dasar lebih rendah dan kapasitas pengerasan regangan yang lebih kecil pada temper tertentu. Efek ketebalan penting: lembaran 5005 ketebalan tipis yang telah digulung dingin berat dapat menunjukkan kekuatan tarik dan luluh jauh lebih tinggi dibandingkan pelat tebal dengan temper nominal sama. Kondisi permukaan (anodis, dicat) dan tegangan residu akibat forming/pengelasan juga memengaruhi umur kelelahan.

Sifat	O/Dianil	Temper Utama (misal H14/H24)	Catatan
Kekuatan Tarik	~90–160 MPa	~150–260 MPa	Rentang luas mencerminkan temper dan ketebalan; nilai desain tipikal harus diverifikasi dari sertifikat pabrik
Kekuatan Luluh	~35–85 MPa	~120–220 MPa	Luluh meningkat dengan tingkat pengerjaan dingin; temper H biasa digunakan pada bagian terbentuk
Regangan	~20–35%	~6–20%	Dianil menunjukkan regangan tertinggi; temper H mengorbankan keuletan untuk kekuatan
Kekerasan	~20–40 HB	~40–70 HB	Kekerasan berkorelasi dengan temper; nilai tergantung ketebalan dan proses

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.66 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium seri 5xxx
Rentang Leleh	~605–650 °C	Paduan memperluas interval leleh dibanding aluminium murni (660 °C)
Konduktivitas Termal	~140–170 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tetapi masih baik untuk aplikasi penyebaran panas
Konduktivitas Listrik	~35–45 % IACS	Berkurang dari aluminium murni karena paduan; cukup untuk penggunaan bus dan konduktor ringan
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Nilai aluminium khas, berguna dalam perhitungan massa termal
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Mirip dengan paduan Al–Mg lainnya; penting untuk desain sambungan dengan material berbeda

Kepadatan dan sifat termal paduan ini membuatnya menarik untuk aplikasi yang mengutamakan ringan dan penyebaran panas, seperti panel arsitektur dan beberapa housing elektronik. Konduktivitas termal dan listriknya lebih rendah dari aluminium murni dan paduan seri 1xxx, tetapi tetap memadai untuk banyak peran pengelolaan panas sambil memberikan sifat mekanik dan permukaan yang lebih baik.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0.3–6 mm	Kekuatan bervariasi sesuai temper dan proses cold rolling	O, H14, H24	Banyak digunakan untuk panel arsitektur dan dekorasi trim
Plate (Pelat)	>6 mm sampai ~25 mm	Tingkat pengerjaan dingin yang lebih rendah pada pelat tebal mengurangi kekuatan yang dapat dicapai	O, H32	Jarang digunakan; cocok untuk ketebalan lebih, tapi tidak untuk beban struktural berat
Extrusion (Ekstrusi)	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan profil ekstrusi bergantung pada pendinginan dan pekerjaan pasca-ekstrusi	O, H22	Penggunaan profil terbatas dibandingkan seri 6xxx; permukaan baik untuk anodizing
Tube (Tabung)	Ketebalan dinding 0.5–6 mm	Forming dan pengelasan menentukan kekuatan akhir	O, H14	Umum untuk rangka dan tabung dekoratif dengan proses bending dan forming
Bar/Rod (Batang)	Diameter sampai ~50 mm	Bahan baku untuk machining; kekuatan tergantung pada draw/cold work	O, H14	Digunakan untuk komponen bubut dan fastener yang memerlukan ketahanan korosi dan hasil akhir baik

Metode pembentukan dan bentuk produk sangat memengaruhi kombinasi sifat mekanik yang dapat dicapai: cold rolling sheet memungkinkan temper-H yang lebih tinggi dengan peningkatan kekuatan, sementara plate dan ekstrusi biasanya lebih dekat dengan kondisi annealed. Pelapisan dan perlakuan permukaan (anodizing, pelapisan PVDF) umum diterapkan pada sheet dan ekstrusi, sehingga pemilihan temper dan praktik finishing permukaan harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari cacat kosmetik.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5005	USA	Penunjukan Aluminium Association yang umum digunakan dalam spesifikasi Amerika Utara
EN AW	5005A / EN AW‑5005	Eropa	Nomenklatur Eropa hampir sejalan; akhiran spesifik menunjukkan bentuk produk dan batas impuritas
JIS	A5052 (catatan)	Jepang	Tidak tepat satu-satu; JIS A5052 adalah paduan Mg yang lebih kuat sehingga harus memeriksa kimia dan temper sebelum substitusi
GB/T	5005	Tiongkok	Penunjukan standar Tiongkok biasanya mencantumkan 5005 dengan kimia Al–Mg yang sesuai

Kesetaraan tepat bisa rumit karena perbedaan batas impuritas yang diizinkan, metode pengujian sifat mekanik, dan nomenklatur temper antara standar. Selalu bandingkan sertifikat pabrik untuk komposisi dan data mekanik spesifik temper daripada hanya mengandalkan penamaan grade. Untuk aplikasi struktural kritis, referensi lembar spesifikasi standar asal mencegah substitusi yang tidak disengaja.

Ketahanan Korosi

5005 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang baik karena lapisan oksida aluminium pelindung dan efek magnesium yang mencegah pitting. Kinerja lebih baik dibanding banyak paduan seri 3xxx dan 1xxx dalam lingkungan arsitektur luar ruang, terutama saat anodized atau dilapisi, dan tahan terhadap atmosfer industri yang tidak mengandung klorida berat.

Dalam lingkungan laut, 5005 memadai untuk komponen interior dan eksterior yang terekspos ringan namun kurang dibanding paduan struktural Mg tinggi seperti 5083 dan 5086 untuk lambung kapal dan aplikasi struktural utama. Untuk layanan percikan atau perendaman terus menerus, biasanya paduan laut berkekuatan lebih tinggi yang dipilih atau pelapisan protektif diterapkan pada 5005 untuk mengendalikan serangan lokal.

Risiko retak korosi akibat tegangan (SCC) dalam paduan Al–Mg meningkat dengan kandungan Mg dan tegangan tarik; kandungan Mg sedang pada 5005 memberikan kerentanan SCC yang relatif rendah dibanding paduan Mg berat, tetapi perlakuan stres relief dan detail sambungan harus dipertimbangkan pada lingkungan bermuatan klorida. Interaksi galvanik perlu diperhatikan: 5005 anodized atau dicat mempertahankan perilaku baik, tetapi penggabungan dengan baja tahan karat atau tembaga tanpa isolasi listrik bisa mempercepat korosi lokal aluminium.

Dibanding seri 1100, 5005 menawarkan kekuatan lebih tinggi dan ketahanan korosi umum lebih baik dengan pengorbanan sedikit konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk. Dibanding paduan laut khusus seri 5xxx, 5005 memberikan kekuatan puncak lebih rendah namun ketahanan setara pada paparan laut non-kritis.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

5005 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW saat memilih logam las pengisi yang tepat. Pengisi dari keluarga 5356 (Al‑5%Mg) biasa dipakai untuk mencocokkan ketahanan korosi dan mempertahankan kelenturan sambungan; 4043 (Al‑5%Si) dapat dipakai untuk meningkatkan aliran logam cair tapi bisa merusak penampilan anodize. Karena 5005 tidak bisa diperlakukan panas, pelunakan HAZ kurang menjadi perhatian akibat presipitasi, tapi pengurangan lokal kekuatan karena cold-work pada temper-H bisa terjadi sehingga sambungan menjadi lebih lemah jika tidak diperhatikan dalam desain.

Kemudahan Mekanik

Kemudahan machining 5005 sedang sampai cukup dibandingkan paduan aluminium cor; umumnya lebih mudah dibanding seri 1xxx dan 3xxx untuk beberapa operasi namun kurang dibanding banyak varian pemotongan bebas timah. Alat carbide dengan kecepatan potong sedang dan penjepitan kaku direkomendasikan, dan operator harus mengantisipasi cipratan panjang yang tidak mudah patah kecuali geometri atau kecepatan pakan disesuaikan. Pendingin/pelumas dipakai selektif karena aluminium cenderung mengelupas pada permukaan alat.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada kondisi annealed (O) dan tetap dapat digunakan dalam banyak temper-H untuk bentuk dan bending sedang. Radius minimum tikungan sheet tergantung temper dan ketebalan, biasanya sekitar 1–2× ketebalan material untuk tikungan ringan pada temper O, dengan radius lebih besar disarankan pada temper-H untuk menghindari retak. Operasi deep drawing lebih disukai pada temper O atau H dengan pengerjaan ringan; springback pada temper-H memerlukan kompensasi alat.

Perilaku Perlakuan Panas

5005 adalah paduan non-heat-treatable; tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas pelarutan dan penuaan buatan seperti pada paduan 6xxx atau 7xxx. Penyesuaian kekuatan dilakukan dengan pengerjaan dingin (strain hardening) dan siklus stabilisasi untuk meminimalkan drift sifat, sehingga nomenklatur temper (H1x, H2x, H3x) menggambarkan keadaan pengerasan kerja dan stabilisasi spesifik.

Annealing penuh (O) dicapai dengan pemanasan pada suhu yang sesuai untuk merekristalisasi dan menghilangkan pengerasan plastis — rentang anneal tipikal di 300–415 °C tergantung bentuk produk dan laju pendinginan — diikuti pendinginan terkontrol agar menghindari distorsi. Temper-H dibuat dengan pengerjaan dingin sesuai derajat tertentu dan, bila perlu, perlakuan suhu rendah untuk menstabilkan sifat; proses pengerasan ini dapat dibalik dengan annealing.

Karena 5005 bukan paduan pengerasan penuaan, perancang harus merencanakan urutan pembentukan dan finishing agar terhindar dari pelunakan yang tidak disengaja atau kehilangan kekuatan akibat pemanasan lokal (misalnya selama pengelasan) dan harus menentukan temper atau operasi stabilisasi pasca-fabrikasi saat performa mekanik konsisten sangat penting.

Kinerja Suhu Tinggi

Kekuatan 5005 menurun secara bertahap dengan kenaikan suhu; suhu layanan di atas sekitar 100–150 °C mulai menurunkan kekuatan luluh dan tarik secara signifikan karena penguatan larutan padat berkurang efektivitasnya pada suhu tinggi. Untuk paparan jangka pendek hingga ~200 °C, paduan masih mempertahankan kemampuan mekanik tertentu, tetapi paparan lama pada suhu ini bisa menyebabkan pemulihan mikrostruktur dan hilangnya manfaat pengerasan kerja.

Oksidasi terbatas pada pembentukan lapisan oksida aluminium pelindung pada suhu tinggi, jadi oksidasi berat bukan perhatian utama dalam rentang layanan normal, tapi pertumbuhan skala oksida bisa memengaruhi hasil permukaan untuk anodizing. Area las dan HAZ di dekat las harus diperiksa kekuatan berkurang dan potensi distorsi pada suhu layanan tinggi; perancang harus menghindari suhu kerja tinggi yang berlangsung lama untuk komponen yang mengandalkan kekuatan pengerjaan dingin.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 5005 Digunakan
Arsitektur	Cladding dan fasad	Permukaan halus, anodizing, dan ketahanan korosi baik
Kelautan / Rekreasi	Trim dan panel non-struktural	Ketahanan korosi dan ringan untuk komponen di atas air
Otomotif / Transportasi	Trim luar dan panel trailer	Kemampuan bentuk untuk bentuk kompleks dan kompatibilitas cat/anodize
Elektronik	Enclosures dan housing	Konduktivitas termal, hasil permukaan, dan penghematan berat
Peralatan Konsumen	Panel dekoratif dan bezel	Anodizing, daya rekat cat dan kualitas estetika

5005 banyak dipilih ketika kombinasi kemampuan bentuk, hasil permukaan, dan kekuatan sedang diperlukan dibandingkan kemampuan struktural maksimum. Respons anodizing dan kemampuan menghasilkan finishing arsitektur yang menarik menjadikannya material pilihan untuk sistem cladding visual dan pelindung.

Insight Pemilihan

5005 adalah pilihan praktis saat membutuhkan aluminium yang bisa dianodisasi, tahan korosi, mudah dibentuk, dan memiliki kekuatan sedang tanpa biaya atau proses perlakuan panas pada paduan heat-treatable. Pilih temper O untuk deep drawing dan bentuk kompleks, dan pilih temper-H sesuai kebutuhan kekakuan atau kekuatan luluh layanan yang lebih tinggi.

Dibandingkan dengan 1100 (komersial murni), 5005 menukar sebagian konduktivitas listrik dan sedikit berkurangnya kemampuan pembentukan untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi dan ketahanan korosi umum yang lebih baik. Dibandingkan dengan 3003 atau 5052 (paduan pengerasan kerja yang umum), 5005 biasanya berada di antara keduanya dalam hal kekuatan dan menawarkan kemampuan finishing serta tampilan anodisasi yang superior dibandingkan banyak paduan pengerasan kerja lainnya. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 5005 memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah namun ketahanan korosi intrinsik dan kualitas anodisasi yang lebih baik, sehingga lebih disukai jika penampilan dan performa atmosfer lebih penting daripada kekuatan struktural maksimum.

Ringkasan Penutup

Paduan 5005 tetap menjadi paduan Al–Mg yang serbaguna dan tidak dapat diperlakukan panas yang dihargai karena kombinasi kemampuan pembentukannya, finishing anodisasi dan cat, serta ketahanan korosi umum yang baik. Kekuatan paduan ini dapat disesuaikan dengan tempering dan pengerjaan dingin, sehingga cocok untuk aplikasi arsitektural, dekoratif, serta banyak aplikasi transportasi dan konsumen di mana tampilan dan perilaku korosi diutamakan dibandingkan kemampuan struktural maksimum.