Aluminium 5050: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5050 adalah anggota dari seri paduan aluminium 5xxx, yang merupakan paduan magnesium, paduan yang diproses secara mekanis dengan penguatan non-perlakuan panas. Paduan ini diformulasikan dengan aluminium sebagai dasar dan magnesium sebagai elemen paduan utama, ditingkatkan dengan jumlah terkendali mangan, kromium, dan elemen jejak untuk mengatur kekuatan serta ketahanan korosi. 5050 memperoleh kekuatannya terutama melalui penguatan larutan padat dan pengerasan kerja daripada melalui perlakuan panas presipitasi, sehingga riwayat temper dan pengerjaan dingin menjadi metode dominan dalam pengendalian sifat. Ciri khasnya meliputi kekuatan moderat hingga baik untuk paduan non-perlakuan panas, ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik, kemampuan las yang baik, serta kemampuan bentuk yang wajar tergantung pada temper dan ketebalan.

Industri yang umum menggunakan paduan seri 5xxx seperti 5050 antara lain bidang kelautan dan pembuatan kapal, komponen transportasi dan otomotif, bejana tekan dan pipa, panel arsitektur, serta fabrikasi umum di mana ketahanan korosi dan kekuatan moderat menjadi prioritas. Perancang memilih 5050 ketika dibutuhkan keseimbangan antara ketahanan korosi, kemampuan bentuk, dan kemampuan las tanpa kerumitan pemrosesan perlakuan panas. Paduan ini dipilih daripada paduan dengan kekuatan lebih rendah dan konduktivitas lebih tinggi ketika diperlukan performa mekanik yang lebih baik, serta dibandingkan paduan perlakuan panas ketika distorsi yang lebih rendah, kemampuan las lebih baik, dan ketahanan korosi pada layanan lebih penting daripada kekuatan puncak maksimum.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Kondisi anil penuh untuk pembentukan termudah
H111	Rendah–Moderate	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan kerja ringan dengan peningkatan sifat mekanik minimal
H14	Moderate	Moderate	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan satu langkah, umum digunakan untuk komponen terbentuk
H24	Moderate–Tinggi	Moderate	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilisasi; kekuatan lebih baik, keuletan berkurang
H32	Tinggi	Lebih Rendah	Terbatas	Baik	Pengerasan regangan dan setengah anil untuk mencapai sifat seimbang
H34	Tinggi	Lebih Rendah	Terbatas	Baik	Tingkat pengerasan kerja lebih tinggi untuk kekuatan maksimum pada bagian kerja dingin
T5 / T6 / T651	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Tidak berlaku	Temper perlakuan panas tidak efektif untuk paduan seri 5xxx

Temper memiliki pengaruh utama pada kekuatan luluh dan tarik melalui akumulasi regangan plastik dan kerapatan dislokasi yang terbentuk. Temper anil (O) memaksimalkan keuletan dan kemampuan bentuk sementara temper H- dan Hx- secara bertahap meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan elongasi dan kemampuan membengkok.

Pemilihan temper harus disesuaikan dengan operasi pembentukan; proses deep drawing dan pembengkokan berat membutuhkan kondisi anil atau H111, sedangkan panel dan elemen struktural yang memerlukan kekuatan saat fabrikasi lebih tinggi sering menggunakan temper H32/H34.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.25	Impuritas; dikendalikan untuk membatasi intermetalik getas
Fe	≤ 0.40	Impuritas umum; kelebihan menurunkan keuletan dan ketahanan korosi
Mn	0.10–0.50	Menambah kekuatan dan mengendalikan struktur butir melalui pembentukan dispersoid
Mg	1.5–3.5	Elemen penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan pengerasan kerja
Cu	≤ 0.10	Tingkat rendah untuk menjaga ketahanan korosi; Cu lebih tinggi mengurangi ketahanan SCC
Zn	≤ 0.10	Minor; dijaga rendah untuk mencegah retak panas dan masalah galvanik
Cr	0.05–0.25	Kontrol struktur butir, meningkatkan ketahanan korosi dan membatasi pertumbuhan butir
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir pada produk cetak dan ingot
Lainnya	Seimbang Al	Elemen jejak (V, Zr) mungkin hadir dalam jumlah kecil untuk varian khusus

Magnesium adalah elemen paduan utama pada 5050 dan meningkatkan kekuatan serta ketahanan korosi air laut melalui penguatan larutan padat. Mangan dan kromium adalah elemen mikro-paduan yang sengaja ditambahkan untuk menghaluskan butir dan membentuk dispersoid, meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap rekristalisasi sembari menjaga paduan tetap non-perlakuan panas. Besi dan silikon adalah elemen sisa yang harus dikendalikan agar keuletan tetap terjaga dan mencegah pembentukan fase intermetalik getas selama pengecoran dan pemrosesan termomekanik.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 5050 menunjukkan respons paduan non-perlakuan panas klasik: kekuatan awal rendah pada kondisi anil dengan peningkatan signifikan melalui pengerasan dingin. Kekuatan luluh dan tarik sangat bergantung pada temper; kondisi O memberikan nilai sedang yang sesuai untuk pembentukan, sementara temper H dapat mencapai peningkatan dua hingga tiga kali lipat melalui pengerasan regangan. Elongasi menurun saat temper bergerak dari O ke H32/H34 akibat peningkatan kerapatan dislokasi dan kemungkinan efek tekstur pada produk yang digulung.

Kekerasan mengikuti tren kekuatan tarik dan merupakan indikator praktis untuk memperkirakan kemampuan bentuk dan perilaku pembengkokan selama fabrikasi. Performa kelelahan cukup baik untuk banyak aplikasi struktural tetapi dipengaruhi oleh permukaan, ketebalan, dan lingkungan; ketahanan korosi akibat kelelahan di lingkungan klorida lebih baik dibanding banyak paduan tembaga tetapi kurang baik dibanding beberapa aluminium aerospace 6xxx. Ketebalan sangat memengaruhi pembentukan dan retensi kekuatan; bagian lebih tebal lebih sulit dibentuk dingin dan menunjukkan kekuatan saat fabrikasi lebih tinggi karena pengerasan dingin kurang merata di seluruh penampang.

Sifat	O/Anil	Temper Kunci (H32)	Catatan
Kekuatan Tarik	95–140 MPa (14–20 ksi)	240–320 MPa (35–46 ksi)	Kekuatan tarik meningkat signifikan dengan pengerasan regangan; nilai tergantung bentuk produk dan ketebalan
Kekuatan Luluh	35–70 MPa (5–10 ksi)	150–260 MPa (22–38 ksi)	Kekuatan luluh sangat bervariasi sesuai dengan designation temper dan riwayat kerja
Elongasi	20–30%	6–15%	Elongasi menurun seiring peningkatan temper dan kekuatan; ketebalan juga mempengaruhi keuletan
Kekerasan (HV)	25–45	60–95	Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan tarik dan luluh; digunakan untuk QC dalam produksi

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.68 g/cm³	Tipikal untuk paduan aluminium; penting untuk perhitungan rasio kekuatan-terhadap-berat
Rentang Leleh	~600–650 °C	Aluminium paduan menunjukkan interval solidus-liquidus yang agak leleh; rentang tepat tergantung komposisi
Konduktivitas Termal	~130–160 W/m·K	Lebih rendah dibanding aluminium murni tapi masih cukup tinggi untuk banyak aplikasi perpindahan panas
Konduktivitas Listrik	~35–45% IACS	Menurun dari aluminium murni akibat paduan; dapat diterima untuk beberapa aplikasi konduktor atau bus
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K	Nilai tipikal yang digunakan dalam perhitungan massa termal dan perpindahan panas transient
Ekspansi Termal	~23.5 µm/m·K	Ekspansi tinggi dibandingkan baja; penting untuk desain sambungan termal

Konstanta fisik menunjukkan 5050 ringan dengan konduktivitas termal dan kalor spesifik yang menguntungkan dibandingkan baja, menjadikannya menarik untuk peran transportasi dan pembuangan panas. Kombinasi densitas rendah dan konduktivitas termal/listrik moderat mendukung penggunaannya pada struktur di mana pengelolaan termal dan penghematan bobot penting, tetapi perancang harus memperhitungkan ekspansi termal yang tinggi dan kekakuan lebih rendah dibandingkan material ferrous.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Permukaan halus; kekuatan bervariasi sesuai temper	O, H111, H14, H32	Sering digunakan untuk panel, kotak pelindung, dan komponen yang dibentuk
Plat	6–150+ mm	Kekuatan tergantung ketebalan; ketahanan bentuk tarik dalam terbatas	O, H111, H32	Digunakan untuk bagian struktural, pelat lambung, dan komponen fabrikasi yang lebih tebal
Ekstrusi	Profil hingga beberapa meter	Kekuatan tergantung rasio ekstrusi dan kerja dingin berikutnya	O, H112, H34	Bentuk ekstrusi memungkinkan profil kompleks untuk bagian struktural dan arsitektural
Tabung	Tanpa sambungan/las, diameter bervariasi	Kekuatan dikontrol oleh ketebalan dinding dan temper	O, H32	Digunakan untuk saluran fluida, rangka ringan, dan tabung struktural
Batang/As	Diameter hingga 150 mm	Ditarik dingin untuk meningkatkan kekuatan	H112, H14, H32	Pasokan untuk bagian mesin, pengikat, dan as dengan kebutuhan ketahanan korosi

Lembaran dan plat adalah bentuk paling umum untuk 5050, diproduksi melalui proses penggilingan yang mengatur struktur butir dan tegangan residual sebelum tempering atau kerja dingin. Ekstrusi memungkinkan penyesuaian penampang dan sering membutuhkan strategi homogenisasi serta quenching khusus pada billet untuk mendapatkan sifat seragam. Penempaan dan penarikan dingin pada batang/rod meningkatkan kekuatan melalui pengerasan kerja tambahan, sementara komponen tabung yang dilas dapat disediakan dalam temper yang menyeimbangkan kemampuan bentuk dengan retensi kekuatan setelah pengelasan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5050	USA	Penamaan Allied/Alcoa/AA umum digunakan dalam pengadaan
EN AW	5050	Europe	Nomenklatur EN AW-5050 sesuai dengan seri AA untuk komposisi dan temper
JIS	A5050	Jepang	Pemetaan grade JIS umumnya mengikuti komposisi AA dengan toleransi regional
GB/T	5050	China	Standar GB/T China memiliki komposisi serupa namun kriteria mekanik bisa berbeda

Kesesuaian antar standar nominalnya sederhana karena 5050 adalah paduan magnesium tempa yang terdefinisi dengan baik, namun kehati-hatian diperlukan: standar regional bisa berbeda dalam unsur jejak yang diizinkan, protokol pengujian, dan nomenklatur temper. Pembeli sebaiknya menentukan standar sumber dan kinerja mekanik/korosi yang dibutuhkan daripada hanya mengandalkan nama grade untuk memastikan sifat yang konsisten.

Ketahanan Korosi

5050 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang kuat khas paduan magnesium seri 5xxx, membentuk lapisan oksida pelindung yang memberikan umur layanan panjang di lingkungan perkotaan dan industri ringan. Ketahanannya terhadap lubang korosi (pitting) dan korosi seragam di lingkungan terklorinasi (seperti air laut) baik dibandingkan paduan tembaga dan banyak paduan yang bisa perlakuan panas, namun pelarutan anod lokal dapat terjadi pada konsentrasi klorida tinggi atau kondisi air laut stagnan. Kemurnian paduan, temper, permukaan, dan tegangan residual (termasuk dari pengelasan) sangat mempengaruhi umur servis di lingkungan agresif.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) pada paduan 5xxx meningkat dengan kandungan magnesium yang lebih tinggi dan dengan temper tertentu; paduan dengan Mg > 3.5% lebih berisiko terhadap SCC di bawah tegangan tarik dalam air asin. 5050, dengan kandungan Mg sedang dan impuritas terkendali, umumnya menunjukkan risiko SCC rendah hingga sedang jika spesifikasi dan proses sesuai, tetapi perancang harus menghindari beban tarik berlebih dan mempertimbangkan perlindungan katodik pada struktur kelautan. Interaksi galvanik harus diperhatikan saat memasangkan 5050 dengan logam mulia seperti baja tahan karat atau tembaga; isolasi yang tepat, pemilihan pengikat, dan strategi pelapisan akan mengurangi korosi yang dipercepat di antarmuka.

Dibandingkan paduan seri 6xxx (Mg + Si), 5050 menawarkan performa korosi laut dan kemampuan pengelasan yang lebih baik dengan kompromi kekuatan maksimum yang dapat dicapai melalui perlakuan panas. Dibandingkan seri 3xxx (Mn), 5050 memberikan kekuatan lebih tinggi dan biasanya ketahanan air laut yang lebih baik berkat kandungan magnesium.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

5050 mudah dilas dengan proses fusi umum seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW) dengan kecenderungan retak panas minimal dibanding paduan tembaga tinggi. Logam pengisi yang disarankan adalah seri 5xxx atau 4xxx yang tetap mempertahankan ketahanan korosi; untuk aplikasi kelautan, pengisi rendah tembaga (misalnya 5183, 5554 jika sesuai) sering digunakan. Pelemahan zona terpengaruh panas (HAZ) terbatas karena tidak ada pengerasan presipitasi, dan kejenuhan berlebih lokal tidak berlaku; tegangan residual dan distorsi harus dikendalikan dengan penjepitan dan temper mekanik pasca las bila diperlukan.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin 5050 sedang dan mirip paduan 5xxx lain; lebih mudah dimesin dibanding paduan kekuatan tinggi, tapi tidak semudah aluminium murni. Peralatan carbide dengan sudut pahat positif dan evakuasi serpihan yang baik disarankan; kecepatan potong dan laju makan harus disetel agar menghindari pembentukan lapisan pahat yang menempel dan mengendalikan pengerasan permukaan akibat kerja. Perilaku umum menghasilkan serpihan pendek hingga sedang tergantung geometri dan temper; pelumas dan pendingin membantu menjaga akurasi dimensi dan permukaan.

Kemampuan Bentuk

Karakteristik pembentukan sangat baik pada temper O dan H111 dengan elongasi tinggi dan kemampuan tarik dalam yang baik; radius tekuk minimum untuk lembaran dapat sangat kecil tergantung ketebalan dan peralatan. Pada temper H32/H34 kemampuan bentuk menurun karena pengerasan kerja menaikkan batas luluh; perancang harus mengantisipasi pantulan elastis dan mungkin perlu annealing pada bagian sebelum pembentukan berat. Hasil terbaik untuk bentuk kompleks didapat dengan spesifikasi annealed atau temper kerja ringan serta kontrol radius alat, pelumas, dan distribusi regangan.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan non-perlakuan panas, 5050 tidak merespon perlakuan panas pelarutan dan penuaan seperti paduan seri 6xxx dan 7xxx untuk meningkatkan kekuatan secara signifikan. Proses termal difokuskan pada annealing untuk melunakkan material dan stabilisasi (atau stress relief) guna mengurangi tegangan residual setelah pembentukan atau pengelasan. Siklus annealing tipikal dilakukan pada temperatur yang cukup untuk mengkristal ulang mikrostruktur dan mengembalikan keuletan; pendinginan hati-hati untuk menghindari distorsi berlebihan.

Peningkatan kekuatan utamanya dicapai melalui pengerjaan dingin (strain hardening) seperti penggilingan, penarikan, atau pembengkokan terkontrol. Penamaan temper seri H menunjukkan tingkat dan jenis pengerjaan dingin serta langkah stabilisasi; anneal parsial (misalnya H32) digunakan untuk menyeimbangkan keuletan dan kekuatan sesuai kebutuhan pembentukan atau struktural spesifik. Untuk perbaikan ulang, annealing lokal atau temper mekanik dapat digunakan untuk mengembalikan kemampuan bentuk di area kecil.

Performa Suhu Tinggi

5050 mempertahankan sifat mekanik yang dapat digunakan pada suhu sedang namun menunjukkan penurunan kekuatan secara bertahap saat suhu layanan mendekati sebagian besar rentang leleh aluminium. Suhu layanan kontinu praktis biasanya dibatasi di bawah ~150–200 °C untuk aplikasi struktur yang memikul beban dimana retensi kekuatan penting. Oksidasi bukan masalah utama di suhu ini, tetapi ketahanan creep terbatas dibanding paduan khusus suhu tinggi.

Pemaparan suhu tinggi selama pengelasan atau proses pasca-las tidak menghasilkan presipitasi pengerasan tetapi dapat mengurangi pengerasan kerja dan menurunkan kekuatan luluh lokal di zona terpengaruh panas (HAZ). Perancang harus mempertimbangkan pelemahan termal pada sambungan dan mungkin perlu desain mekanis atau pengerjaan ulang untuk mengembalikan kekuatan jika suhu tinggi terlibat dalam layanan atau fabrikasi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5050
Otomotif	Panel bodi, trim dekoratif	Kemampuan bentuk baik dan ketahanan korosi dengan kekuatan sedang
Kelautan	Pelat lambung, fitting dek	Ketahanan korosi air laut unggul dan kemudahan pengelasan
Dirgantara	Struktur sekunder, fairing	Kekuatan terhadap berat tinggi untuk struktur non-primer dan ketahanan korosi
Transportasi	Tanker, trailer	Anggota struktural ringan dengan ketahanan kelelahan dan klorida baik
Arsitektur	Panel fasad, atap	Ketahanan terhadap cuaca dan kemudahan fabrikasi
Elektronik	Kotak pelindung, penyebar panas	Konduktivitas termal dan grounding listrik memadai dengan densitas rendah

5050 digunakan pada aplikasi yang memerlukan keseimbangan ketahanan korosi, kekuatan sedang, dan kemampuan fabrikasi yang baik. Paduan ini sangat populer di mana pengelasan dan pembentukan adalah bagian integral dari proses manufaktur dan lingkungan layanan melibatkan paparan atmosfer lembap atau mengandung klorida.

Wawasan Pemilihan

5050 adalah pilihan pragmatis ketika prioritas teknik adalah ketahanan korosi, kemampuan las, dan kemampuan bentuk yang baik tanpa memerlukan perlakuan penuaan suhu tinggi. Paduan ini mengorbankan kekuatan puncak yang dapat dicapai melalui perlakuan panas demi kemampuan las yang lebih baik dan pengurangan kemungkinan distorsi serta tegangan residual dibandingkan dengan paduan seri 6xxx.

Dibandingkan dengan aluminium murni secara komersial (1100), 5050 menawarkan kekuatan yang jauh lebih tinggi sekaligus mempertahankan konduktivitas listrik dan termal yang wajar; diharapkan penurunan konduktivitas dibandingkan dengan 1100 namun dengan peningkatan kinerja mekanik yang bermanfaat. Jika dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 5050 memiliki kekuatan yang sedikit lebih tinggi dan umumnya menawarkan ketahanan korosi laut yang lebih unggul, meskipun kemampuan bentuknya mungkin sebanding tergantung pada temper. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 5050 lebih disukai ketika kinerja tahan korosi saat pemakaian dan kontrol distorsi las menjadi prioritas meskipun kekuatan puncak yang dapat dicapai lebih rendah.

Pilih 5050 ketika komponen akan sering dilas, terekspos pada atmosfer laut atau lingkungan keras, atau memerlukan pembentukan substansial dalam kondisi anil. Jika kekakuan maksimal atau rasio kekuatan-terhadap-berat tertinggi diperlukan, pertimbangkan alternatif yang dapat diperlakukan panas atau paduan 5xxx/6xxx dengan kekuatan lebih tinggi disertai strategi penyambungan yang sesuai.

Ringkasan Penutup

5050 tetap menjadi paduan aluminium yang relevan untuk rekayasa modern yang memerlukan kombinasi ketahanan korosi air laut yang kuat, kemampuan las, dan kemampuan bentuk tanpa bergantung pada perlakuan umur endap (precipitation heat treatment). Posisi paduan ini dalam keluarga 5xxx menjadikannya pilihan yang dapat diandalkan untuk aplikasi struktural dan kelautan di mana kekuatan hasil pengerasan kerja yang dapat diprediksi dan daya tahan jangka panjang lebih penting dibandingkan mencapai kekuatan tarik maksimum mutlak.