Aluminium 5053: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5053 adalah paduan aluminium-magnesium seri 5xxx, yang diklasifikasikan terutama sebagai paduan Al-Mg yang bisa dibentuk secara mekanis (wrought alloys). Paduan ini termasuk dalam keluarga yang tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas (non-heat-treatable), di mana penguatan dicapai melalui penguatan larutan padat dan pengerasan regangan, bukan melalui pengerasan presipitasi.

Elemen paduan utama adalah magnesium (Mg) sekitar 2,2–2,8%, dengan tambahan kecil kromium (Cr) untuk mengendalikan struktur butir dan jejak silikon (Si), besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), dan titanium (Ti). Kandungan Mg memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan aluminium murni komersial dan memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, terutama di lingkungan laut.

Penguatan dicapai melalui penguatan larutan padat dari Mg dan pengerasan dingin (strain hardening) pada kondisi temper H. 5053 terkenal karena keseimbangan antara kekuatan sedang hingga tinggi, daya tahan korosi air laut yang sangat baik, kemampuan las yang baik, dan kemampuan bentuk yang cukup dibandingkan dengan paduan-perpaduan berbasis Mg lainnya.

Industri tipikal meliputi struktur kelautan dan lepas pantai, pressure vessel, bodi transportasi, dan pelapis arsitektural di mana ketahanan korosi dan kemampuan las menjadi prioritas. Engineer memilih 5053 ketika aluminium yang tahan korosi dan dapat dilas dengan kekuatan lebih baik daripada keluarga 1xxx/3xxx dibutuhkan, sambil menghindari kompleksitas dan biaya paduan yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil, kelenturan maksimum untuk pembentukan dingin
H14	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Kondisi pengerasan kerja seperempat keras untuk kekakuan sedang
H111	Sedang	Sedang-Tinggi	Baik	Sangat Baik	Sedikit dikerjakan atau menua alami setelah deformasi terbatas
H32	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup-Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilkan; umum untuk produk lembaran
H34	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat Baik	Pengerasan dingin lebih berat dari H32; kekuatan meningkat
H116	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dengan ketahanan korosi yang ditingkatkan untuk aplikasi kelautan

Temper yang dipilih untuk 5053 sangat menentukan kompromi antara kekuatan dan kelenturan. Material yang dianil (O) memberikan kemampuan bentuk terbaik untuk proses drawing dan pembentukan dalam, sementara temper tipe H meningkatkan kekuatan luluh dan tarik melalui pengerasan kerja dingin yang terkontrol.

Untuk struktur yang dilas, pemilihan temper penting karena temper yang dikeraskan dingin akan melunak di daerah pengaruh panas las (HAZ) dan sepanjang sambungan las; varian H116 dan distabilkan sering dipilih untuk aplikasi kelautan agar ketahanan korosi tetap terjaga setelah fabrikasi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0,40	Impuritas; mengurangi fluida jika berlebihan
Fe	≤ 0,40	Impuritas umum; dapat membentuk intermetalik yang mempengaruhi kelenturan
Mn	≤ 0,10	Jumlah kecil membantu pengontrolan struktur butir
Mg	2,2 – 2,8	Elemen penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi
Cu	≤ 0,10	Dijaga rendah untuk menjaga ketahanan korosi
Zn	≤ 0,25	Kecil; Zn tinggi meningkatkan kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC)
Cr	0,15 – 0,35	Mengontrol pertumbuhan butir, meningkatkan kekuatan dan perilaku korosi
Ti	≤ 0,15	Pemurni butir pada pengecoran/ekstrusi
Lainnya (masing-masing)	≤ 0,05	Elemen jejak yang dikontrol; sisanya Al hingga 100%

Magnesium adalah elemen paduan dominan yang menghasilkan penguatan larutan padat dan memperbaiki perilaku polarisasi anodic dalam lingkungan klorida. Kromium membantu menstabilkan mikrostruktur selama pemrosesan dan mengurangi aktivitas batas butir yang bisa menurunkan ketahanan korosi.

Tingkat tembaga dan seng yang rendah sengaja dibuat untuk meminimalkan kerentanan galvanik dan stress corrosion sambil mempertahankan performa mekanik yang memadai. Impuritas terkontrol (Fe, Si) dikelola agar menghindari pembentukan intermetalik rapuh yang dapat menurunkan kelenturan.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 5053 sangat tergantung pada temper; material yang dianil (O) menunjukkan kekuatan tarik yang relatif rendah dengan regangan tinggi, sementara temper H yang dikeraskan dingin menghasilkan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan ultimit. Paduan ini menunjukkan perilaku luluh bertahap dengan regangan seragam yang baik pada temper yang ductile, dan umumnya memperlihatkan pengerasan regangan yang stabil sebelum terjadinya necking.

Kekuatan luluh dapat berkisar luas tergantung temper dan ketebalan, meningkat cukup signifikan dengan pengerasan kerja dingin; nilai yield tipikal untuk temper H32/H34 sering berada pada rentang ratusan MPa di kelas rendah hingga menengah untuk produk lembaran yang lebih tebal. Nilai regangan menurun seiring dengan peningkatan kekerasan temper; perancang harus mempertimbangkan kemampuan bentuk yang berkurang dalam kondisi keras H dan memikirkan efek springback pada bagian yang dibentuk.

Kekerasan mengikuti tren yang sama dengan kekuatan, meningkat dengan pengerasan dingin; nilai kekerasan Vickers atau Brinell berguna untuk kontrol produksi tetapi bervariasi dengan ketebalan dan jalur pemrosesan. Performa lelah sedang dan sangat dipengaruhi oleh kualitas permukaan, tegangan residual, dan lingkungan korosi; keretakan lelah lebih mudah bermula dari titik korosi atau ketidakteraturan hasil las.

Sifat	O/Dianil	Temper Utama (misal H32/H34/H116)	Catatan
Kekuatan Tarik	~105–145 MPa	~200–260 MPa	Rentang luas tergantung temper dan ketebalan; pengerasan kerja meningkatkan UTS
Kekuatan Luluh	~35–70 MPa	~120–200 MPa	Peningkatan signifikan dengan pengerasan regangan; ketebalan mempengaruhi nilai pengukuran
Regangan	~20–35%	~8–18%	Kelenturan berkurang pada temper pengerasan regangan; pengukuran bergantung pada ukuran pengujian
Kekerasan	Rendah	Sedang–Tinggi	Kekerasan berkorelasi dengan pengerasan dingin; lembar temper H bisa jauh lebih keras

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Massa Jenis	2,66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mg; rasio kekuatan terhadap berat yang baik
Rentang Titik Leleh	~590–657 °C	Solidus hingga liquidus bervariasi sedikit sesuai komposisi
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun masih tinggi untuk manajemen panas
Konduktivitas Listrik	~28–36 % IACS	Menurun dari aluminium murni karena paduan; temper memiliki pengaruh minor
Kalor Jenis	~0,90 J/g·K	Mendekati aluminium murni; berguna untuk desain termal
Koefisien Ekspansi Termal	~23,5 ×10^-6 /K	Ekspansi linier tipikal pada suhu sekitar

Set sifat fisik ini membuat 5053 menarik untuk komponen struktural ringan yang juga membutuhkan konduktivitas termal dan listrik yang masuk akal. Massa jenis dan koefisien ekspansi termal mirip dengan paduan Al-Mg lainnya, memungkinkan perilaku yang dapat diprediksi dalam rakitan logam campuran.

Konduktivitas termal dan listrik menurun dibanding aluminium murni tetapi tetap memadai untuk banyak aplikasi heat sink dan bus. Rentang titik leleh serta celah solidus/liquidus harus diperhitungkan selama pengelasan dan brazing agar menghindari pencairan pada daerah pengaruh panas las (HAZ).

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3 mm – 6,0 mm	Perilaku sesuai temper; ketebalan lebih tipis mempermudah pembentukan	O, H14, H32, H116	Sering digunakan untuk panel kelautan dan pressure vessel
Plat	>6,0 mm – 25 mm	Regangan lebih rendah pada ketebalan tebal; kekuatan bervariasi	O, H111, H32	Digunakan pada anggota struktural dan rakitan yang dilas
Ekstrusi	Profil khusus sampai penampang besar	Kekuatan bervariasi dengan ketebalan penampang dan penuaan pengerasan dingin	H111, H32	Baik untuk profil kompleks dan rangka
Tabung	Diameter luar/dalam sesuai spesifikasi, ketebalan dinding variabel	Mirip dengan lembaran untuk dinding tipis; bagian tebal formabilitas berkurang	O, H32	Umum untuk pipa hidrolik dan bertekanan rendah
Batang/Rod	Diameter sampai beberapa inci	Machinability dan kekuatan tergantung temper	H111, O	Digunakan untuk komponen mesin dan pengikat

Lembaran dan plat berbeda dalam praktik fabrikasi: lembaran dioptimalkan untuk pembentukan dan finishing, sementara plat diproduksi untuk penampang beban berat dan struktur yang dilas. Ekstrusi memungkinkan penampang kompleks dan menggunakan proses quenching dan relaksasi tegangan yang terkendali untuk mencapai stabilitas dimensi yang diinginkan.

Pertimbangan pembentukan, penyambungan, dan finishing permukaan berubah sesuai bentuk produk dan ketebalan; perancang harus memverifikasi temper dari pemasok, radius minimum bending, dan kondisi tegangan residual sebelum menspesifikasikan komponen 5053.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5053	USA	Penunjukan ASTM/AA yang umum dirujuk dalam spesifikasi
EN AW	AlMg3 / 5053	Eropa	Penamaan EN sering menggunakan singkatan kimia AlMg3; sifatnya sesuai dengan AA5053
JIS	A5053	Jepang	Penunjukan JIS A5053 sesuai dengan komposisi dan penggunaan serupa
GB/T	5053	Tiongkok	Standar Tiongkok untuk paduan Al-Mg; perhatikan perbedaan temper dan proses

Kesetaraan antar standar umumnya baik untuk komposisi kimia tetapi jaminan sifat mekanik dapat berbeda akibat batasan ketebalan, temper, dan jalur proses yang diizinkan. AlMg3 Eropa dan AA5053 sering dapat saling dipertukarkan untuk banyak penggunaan teknik, namun dokumen pengadaan harus mencantumkan batas komposisi dan persyaratan sifat mekanik untuk menghindari ambiguitas.

Standar lokal mungkin memperbolehkan batasan impuritas atau definisi temper sedikit berbeda, jadi untuk aplikasi kritis mintalah sertifikat uji pabrik dan referensi silang klausul standar yang berlaku.

Ketahanan Korosi

5053 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik dan khususnya tahan di lingkungan laut dan yang mengandung klorida karena kandungan magnesium dan kromium. Material ini membentuk lapisan oksida aluminium yang stabil dan protektif yang membatasi korosi aktif dan lubang korosi di bawah kondisi layanan normal.

Pada paparan air laut dan kabut garam, 5053 memiliki performa jauh lebih baik dibanding banyak paduan yang dapat diperlakukan panas (misalnya seri 2xxx, 6xxx) dan menunjukkan perilaku setara atau lebih unggul dibandingkan paduan 5xxx lainnya dengan kandungan Mg serupa. Ia tahan terhadap korosi umum dan memiliki kecenderungan lubang korosi yang lebih rendah dibanding paduan dengan kandungan tembaga tinggi.

Risiko retak korosi akibat tegangan untuk 5053 rendah dibanding paduan penguat panas dengan kekuatan tinggi, karena mekanisme penguatannya berupa larutan padat dan pengerasan kerja, bukan presipitasi yang bergantung pada temper. Namun, perancang harus tetap mengurangi kopling galvanik dan menghindari paparan anodis terhadap logam mulia; penggunaan penghalang isolasi atau pengikat yang kompatibel dianjurkan.

Sifat Fabrikasi

Kelason

5053 dianggap sangat mudah dilas dengan proses TIG dan MIG; sifat larutan padat dan kandungan Mg sedang menghasilkan karakteristik fusi yang baik. Untuk logam isi, pengisi Al-Mg seperti ER5356 biasanya digunakan untuk mempertahankan komposisi paduan dan menghindari retak panas; pengisi dengan Mg lebih rendah dapat mengurangi kecenderungan porositas dalam kondisi tertentu.

Zona terpengaruh panas pada temper pengerasan dingin akan melunak dan mengalami penurunan kekuatan di sekitar las; perancang harus mengantisipasi pengurangan lokal kekuatan luluh dan mempertimbangkan kompensasi mekanik pasca-las atau margin desain. Pemanasan pendahuluan biasanya tidak perlu, tetapi kontrol input panas dan pemasangan sambungan penting untuk meminimalkan distorsi.

Kelancaran Mesin

Kelancaran pemesinan 5053 tergolong sedang hingga kurang baik dibanding paduan aluminium bebas mesin (free-machining); paduan ini cenderung gumos dan menghasilkan serpihan panjang serta kontinu tanpa alat yang tepat. Pisau carbide dengan sudut potong positif, tepi tajam, dan pendingin/coolant berkualitas tinggi sangat meningkatkan umur alat dan hasil permukaan.

Praktik yang direkomendasikan meliputi kecepatan potong sedang sampai tinggi, laju pemakanan lebih berat untuk memecah serpihan, dan penjepitan kaku agar menghindari getaran. Proses penguliran dan fitur halus memperoleh manfaat dari langkah finis dan kemungkinan penggunaan coating khusus pada alat untuk mengurangi tepi menumpuk.

Kemampuan Bentuk

Pada temper O, 5053 menawarkan kemampuan deep draw dan stretch forming yang sangat baik dan dapat dibentuk menjadi bentuk kompleks dengan radius tekuk yang relatif kecil. Saat temper mengeras ke H14/H32/H34, radius tekuk harus diperbesar dan springback menjadi lebih nyata, sehingga mengurangi radius minimum yang dapat dicapai dan keketatan tekukan.

Penghitungan kelonggaran tekuk dan tooling harus mempertimbangkan penurunan regangan pada temper yang lebih keras; untuk operasi pembentukan kritis pilih temper O atau lakukan anil intermediate. Pembentukan hangat dapat meningkatkan duktibilitas untuk bentuk kompleks tetapi jarang diperlukan untuk operasi pembentukan lembaran standar.

Perilaku Perlakuan Panas

5053 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas di mana sifat mekaniknya dikontrol oleh pengerasan dingin dan bukan oleh perlakuan larutan dan presipitasi. Upaya perlakuan T klasik seperti pelarutan dan aging tidak akan menghasilkan penguatan presipitasi seperti pada paduan seri 6xxx dan 7xxx.

Untuk modifikasi sifat, pengerasan dingin terkontrol (penunjukan temper H) digunakan untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik; tingkat pengerasan standar seperti H14, H32. Siklus anil (temper O) digunakan untuk melunakkan material dan mengembalikan duktibilitas; suhu anil biasanya berkisar 300–400 °C dengan pendinginan terkontrol untuk menghindari distorsi.

Paparan panas pada suhu tinggi akan merelaksasi temper pengerasan kerja dan dapat menyebabkan pemulihan serta sedikit rekristalisasi; perancang harus memperhitungkan suhu layanan dan paparan panas pasca-fabrikasi yang dapat menurunkan kekuatan.

Performa Suhu Tinggi

5053 mempertahankan integritas mekanik hingga suhu elevasi sedang, tetapi terjadi penurunan kekuatan signifikan dengan paparan lama di atas ~100–150 °C. Untuk layanan kontinyu, suhu maksimum yang direkomendasikan umumnya dibatasi sekitar 120 °C guna mempertahankan sifat mekanik dan stabilitas dimensi.

Oksidasi terbatas akibat pembentukan lapisan pelindung Al2O3, tetapi skala dan pelunakan matriks terjadi lebih mudah dibanding material refraktori dengan titik leleh tinggi. Wilayah las dan HAZ rentan terhadap degradasi kekuatan pada suhu tinggi karena pemulihan pengerasan dingin dan pertumbuhan butir.

Ketahanan creep terbatas dan bukan kegunaan utama desain untuk 5053; untuk beban suhu tinggi atau layanan suhu tinggi jangka panjang, pilih paduan yang memang dirancang khusus untuk tahan creep atau gunakan material alternatif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Menggunakan 5053
Otomotif	Neck pengisi bahan bakar, panel bodi	Kemampuan bentuk, ketahanan korosi, dan kelason baik
Marine	Lambung, superstruktur, tangki	Ketahanan korosi air laut unggul dan kelason mudah
Aerospace	Fitting sekunder, bracket	Kekuatan terhadap berat dan perilaku korosi baik untuk bagian non-kritis
Elektronik	Penyebar panas, enclosure	Konduktivitas termal baik dengan perlindungan korosi

5053 banyak ditentukan untuk aplikasi yang mengutamakan kombinasi ketahanan korosi dan kemudahan pelasan tanpa perlunya pengerasan presipitasi suhu tinggi. Keunggulannya dalam format lembar, plat, dan ekstrusi membuatnya pilihan umum untuk rakitan yang terekspos lingkungan keras.

Tips Pemilihan

Pilih 5053 ketika Anda membutuhkan aluminium tahan korosi dan mudah dilas dengan kekuatan mekanik yang lebih baik dibanding grade murni komersial. Ini menawarkan keseimbangan baik untuk aplikasi kelautan dan arsitektur di mana pembentukan dan penyambungan sering dilakukan.

Dibanding 1100 (murni komersial), 5053 menukar sedikit konduktivitas listrik dan termal dengan kekuatan jauh lebih tinggi dan ketahanan korosi air laut yang lebih baik. Dibanding 3003 atau 5052, 5053 biasanya memberikan kekuatan serupa atau sedikit lebih tinggi dengan ketahanan korosi tetap unggul; ini adalah titik tengah di antara paduan Al-Mg non-heat-treatable yang umum.

Dibandingkan dengan paduan heat-treatable seperti 6061/6063, 5053 memiliki kekuatan puncak lebih rendah namun ketahanan korosi superior di lingkungan kaya klorida dan fabrikasi lebih sederhana karena tidak memerlukan perlakuan larutan/aging. Pilih 5053 ketika ketahanan korosi dan kemudahan las lebih penting daripada kekuatan maksimum.

Ringkasan Penutup

5053 tetap relevan karena secara unik menggabungkan performa korosi paduan Al-Mg, pengerasan kerja dingin yang dapat diprediksi, dan kelason yang kuat, menjadikannya pilihan teknik praktis untuk aplikasi kelautan, transportasi, dan struktur umum di mana daya tahan pada lingkungan korosif sangat penting.