Aluminium 5056: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5056 merupakan anggota dari seri paduan aluminium-magnesium 5xxx, yang dicirikan oleh magnesium sebagai unsur paduan utama. Paduan ini termasuk dalam kelompok yang tidak dapat diperlakukan secara panas, di mana kekuatan terutama diperoleh melalui pengerasan fasa padat (solid-solution strengthening) dan pengerasan kerja (work hardening) daripada pengerasan dengan presipitasi (precipitation hardening).

Kandungan utama paduan biasanya berfokus pada magnesium di kisaran persentase satuan digit tengah, dengan mangan minor dan unsur jejak untuk mengendalikan struktur butir dan perilaku korosi. Paduan ini menunjukkan keseimbangan kekuatan sedang hingga tinggi di antara paduan aluminium tempa, ketahanan korosi yang baik terutama di atmosfer laut, serta kemampuan las dan kemampuan bentuk yang umumnya baik tergantung temper.

Industri yang umum menggunakan 5056 meliputi kelautan dan pembuatan kapal, bejana tekan dan peralatan kriogenik, komponen transportasi, serta produk struktural dan konsumen tertentu yang memprioritaskan paparan air laut dan kemampuan las. Insinyur memilih 5056 ketika kekuatan yang lebih tinggi daripada paduan komersial murni atau paduan dengan kandungan Mg lebih rendah diperlukan tanpa mengorbankan ketahanan korosi dan kemampuan las yang menjadi ciri khas keluarga 5xxx.

Dibandingkan dengan banyak paduan yang dapat diperlakukan panas, 5056 menukar kekuatan puncak yang dapat dicapai dengan performa stabil setelah pengelasan, distorsi yang lebih rendah selama fabrikasi, serta ketahanan yang lebih baik terhadap korosi umum dan lokal di lingkungan klorida. Keseimbangan ini menjadikannya pilihan pragmatis ketika paparan selama pemakaian, penyambungan, dan kemampuan bentuk menjadi faktor desain utama.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Kondisi fully annealed untuk kemampuan bentuk maksimum
H111	Rendah–Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Istimewa	Sedikit pengerasan oleh penuaan alami atau kerja dingin ringan
H112	Rendah–Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Istimewa	Kondisi strain-rolled komersial untuk penggunaan umum
H14	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan strain seperempat keras
H24	Sedang–Tinggi	Sedang	Sedang	Istimewa	Pengerasan keras penuh diikuti anneal parsial (distabilkan)
H34	Sedang–Tinggi	Sedang	Sedang	Istimewa	Distabilkan dan pengerasan strain untuk kekuatan lebih tinggi
H116 / H321 (distabilkan)	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Temper distabilkan untuk ketahanan korosi yang lebih baik setelah pengelasan

Temper memiliki efek utama pada perilaku mekanik karena paduan 5xxx tidak dapat diperlakukan secara panas dan memperoleh kekuatan dari pengerasan dingin. Temper rendah (O, H111) memaksimalkan daya lunak dan kemampuan bentuk untuk operasi penarikan dalam atau pembengkokan berat, sedangkan temper H2x/H3x meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengorbanan elongasi.

Untuk rakitan yang dilas, temper distabilkan (H116, H321) atau pengendalian regangan pasca-las biasanya ditentukan untuk meminimalkan kerentanan korosi di zona pengaruh panas (HAZ) dan menjaga kekuatan yang dapat diprediksi setelah siklus termal.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0,40	Kontrol impuritas; Si tinggi menurunkan daya lunak dan ketahanan korosi
Fe	≤ 0,50	Impuritas umum; jumlah tinggi dapat membentuk intermetal yang mempengaruhi kekuatan
Mn	0,10–0,50	Pengendalian struktur butir; meningkatkan kekuatan dan mengurangi eksfoliasi
Mg	4,5–5,5 (typikal)	Unsur penguat utama; meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi
Cu	≤ 0,10–0,25	Biasanya dijaga rendah untuk mempertahankan ketahanan korosi
Zn	≤ 0,25	Minor; kadar tinggi dapat mengurangi ketahanan korosi
Cr	≤ 0,20	Ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mengontrol pertumbuhan butir dan memperbaiki performa HAZ
Ti	≤ 0,15	Deoksidator dan penghalus butir dalam beberapa praktik pengecoran/batang
Lainnya (per unsur)	≤ 0,05–0,15	Unsur residu jejak; sisanya Aluminium

Rentang yang ditetapkan di atas merupakan representasi komposisi 5056 komersial tipikal; sertifikat pabrik dan standar spesifik harus dikonsultasikan untuk pengadaan. Magnesium adalah unsur paduan dominan yang mengatur kekuatan paduan, pengerasan fasa padat, dan ketahanan terhadap klorida. Penambahan terkendali mangan dan kromium memperhalus ukuran butir, menstabilkan sifat mekanik di HAZ selama pengelasan, dan mengurangi kerentanan terhadap beberapa bentuk korosi.

Sifat Mekanik

5056 menunjukkan perilaku tarik dan luluh yang khas pada paduan 5xxx dengan kandungan Mg lebih tinggi: laju pengerasan kerja yang relatif tinggi, daya lunak yang baik dalam kondisi annealed, dan peningkatan kekuatan signifikan dengan pengerjaan dingin moderat. Kekuatan luluh dan tarik meningkat dengan tingkat pengerolan dingin namun mengorbankan elongasi; hubungan ini dapat diprediksi dan umum digunakan dalam desain pembentukan dan struktural. Kekerasan berkaitan dengan temper dan pengerjaan dingin, dengan nilai Brinell atau Rockwell yang meningkat saat material bergerak dari kelas O ke H3x.

Performa kelelahan sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan, tegangan sisa, dan ketebalan. Ketebalan tipis biasanya menunjukkan batas lelah nyata lebih tinggi karena kemungkinan cacat sepanjang ketebalan lebih rendah, sedangkan bagian dengan ketebalan lebih besar memerlukan perhatian pada kualitas las dan finishing pasca-fabrikasi. Zona pengaruh panas pada struktur yang dilas dapat melunak secara lokal tergantung temper dan siklus termal, sehingga margin desain dan pemilihan temper yang tepat diperlukan untuk komponen dengan beban siklik.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (misal, H34 / H116)	Catatan
Kekuatan Tarik	~150–220 MPa (rentang)	~240–320 MPa (rentang)	Nilai tergantung ketebalan dan pengerjaan dingin; sediakan sertifikat vendor untuk desain
Kekuatan Luluh	~40–120 MPa (rentang)	~150–260 MPa (rentang)	Temper H3x distabilkan memberikan luluh yang dapat digunakan setelah pengelasan
Elongasi	~18–30%	~6–16%	Annealed menunjukkan elongasi tinggi; temper lebih tinggi mengurangi keuletan
Kekerasan	~30–45 HB	~60–85 HB	Kekerasan meningkat dengan pengerasan strain dan berkorelasi dengan kekuatan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density (Massa Jenis)	~2,66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Mg; gunakan perhitungan desain berbasis massa
Rentang Leleh	Solidus ~570–640 °C; Liquidus ~640–660 °C	Solidus/liquidus paduan bervariasi sesuai kimia dan riwayat pengecoran
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah daripada aluminium murni; cukup untuk banyak peran pengelolaan panas
Konduktivitas Listrik	~28–40 % IACS	Berat relative terhadap aluminium murni karena kandungan Mg; periksa untuk aplikasi listrik
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Kalor jenis tipikal untuk paduan aluminium
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Mirip dengan paduan aluminium umum lainnya; perhatikan ekspansi diferensial pada sambungan

Sifat fisik di atas cukup untuk perhitungan awal termal, struktural, dan berat namun sebaiknya diperhalus dengan data dari pemasok untuk desain kritis. Konduktivitas termal dan listrik lebih rendah daripada aluminium murni dan menurun dengan peningkatan Mg dan pengerjaan dingin. Koefisien ekspansi termal mendekati paduan aluminium lain yang sering dipakai, sehingga ekspansi diferensial dengan material berbeda harus diperhitungkan dalam rakitan multi-material.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Umum	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Sheet (Lembaran)	0,4–6 mm (umum)	Ketebalan tipis sering diproduksi dalam temper H1x/H3x	O, H111, H14, H32	Sering digunakan untuk panel kelautan dan transportasi
Plate (Plat)	6–50+ mm	Ketebalan memengaruhi kemampuan kerja dan HAZ saat pengelasan	O, H112, H34	Plat yang lebih tebal memiliki kelenturan lebih rendah dan memerlukan pembentukan lebih berat
Extrusion (Ekstrusi)	Profil hingga penampang besar	Kekuatan bervariasi sesuai dengan proses ekstrusi dan penuaan	H111, H112	Bentuk ekstrusi digunakan untuk komponen struktural dan rangka
Tube (Tabung)	φ kecil hingga besar; tebal dinding 1–10 mm	Ketebalan dinding dan pengerjaan dingin menentukan tingkat mekanik	O, H111, H32	Umum untuk pipa tekanan dan struktural pada aplikasi kelautan
Bar/Rod (Batang)	Beragam diameter	Penarikan dingin meningkatkan kekuatan secara signifikan	H111, H14	Digunakan untuk fitting ber-mesin dan pengikat yang membutuhkan ketahanan korosi

Rute produksi lembar dan plat serta proses termomekanik berikutnya menentukan respons mekanik akhir dan kondisi permukaan. Ekstrusi memerlukan perhatian pada proses quenching dan peregangan untuk mengontrol tegangan residual dan mencapai stabilitas dimensi, sementara fabrikasi plat tebal biasanya melibatkan pembentukan berat dan prosedur las terkontrol untuk menghindari pelemahan HAZ. Pemilihan bentuk dan temper merupakan kompromi antara kekuatan yang dibutuhkan, keuletan untuk pembentukan, dan proses penyambungan yang akan digunakan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA / UNS	5056 / A95056	USA / Internasional	Penunjukan UNS umum A95056 sejalan dengan komersial 5056
EN AW	5056	Europe	Sering dirujuk sebagai EN AW‑5056 atau AlMg5 dalam praktik Eropa
JIS	A5056	Jepang	JIS biasanya sejalan komposisi, tapi cek kode temper lokal
GB/T	AlMg5	Cina	Standar Cina biasanya menggunakan penunjukan AlMg5; konfirmasi peta numerik

Label grade setara secara umum konsisten namun perbedaan kecil dalam kandungan unsur atau kontrol temper dapat terjadi antara standar dan pabrik. Perbedaan batas impuritas, rentang unsur minor yang diperbolehkan, dan definisi temper (terutama untuk temper stabilisasi H) dapat memengaruhi ketahanan korosi dan kemampuan las, jadi engineer sebaiknya verifikasi sertifikat pabrik dan standar nasional untuk aplikasi yang kritis.

Ketahanan Korosi

5056 memberikan ketahanan korosi atmosfer yang kuat dan berkinerja baik di lingkungan kelautan karena magnesium meningkatkan adhesi film oksida pelindung dalam lingkungan yang mengandung klorida. Untuk paparan luar umum dan percikan atau perendaman air laut, 5056 sering mengungguli paduan dengan kandungan Mg yang lebih rendah dan beberapa paduan yang dapat diperlakukan panas yang mengorbankan ketahanan korosi demi kekuatan puncak. Pemeliharaan rutin dan pilihan pelapis tetap memengaruhi kinerja jangka panjang di lingkungan keras.

Namun, paduan dengan kandungan magnesium tinggi, termasuk 5056, dapat lebih rentan terhadap bentuk korosi lokal seperti pitting dan keretakan korosi tegangan (SCC) di bawah tegangan tarik dan suhu tinggi. Desain yang tepat untuk menghindari tegangan residual tarik, penggunaan temper stabilisasi (H116/H321), dan pengendalian prosedur pengelasan mengurangi risiko. Interaksi galvanik dengan logam mulia (baja tahan karat, tembaga) dapat mempercepat korosi lokal; penggunaan bahan isolasi dan pemisahan desain dianjurkan.

Dibandingkan dengan paduan 3xxx dan paduan kemurnian komersial, 5056 menukar sebagian kemampuan pembentukan dan konduktivitas listrik untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi dan ketahanan korosi akibat klorida yang lebih baik. Dibandingkan anggota keluarga 5xxx dengan Mg tinggi (misalnya AlMg5,5 atau 5083), perbedaan kandungan unsur minor dan kontrol temper memengaruhi kerentanan exfoliasi dan SCC, sehingga pemilihan paduan harus mempertimbangkan lingkungan layanan dan metode penyambungan.

Properti Fabrikasi

Kelabilan las

5056 terkenal baik untuk pengelasan fusi menggunakan proses umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW), dan dapat menerima filler alloy yang dirancang untuk keluarga 5xxx. Filler yang direkomendasikan biasanya filler Al‑Mg (misalnya filler 5356) untuk menjaga ketahanan korosi dan mengurangi risiko retak panas. Zona pengaruh panas (HAZ) dapat mengalami pelunakan jika logam dasar dalam kondisi pengerasan strain; memilih temper stabilisasi atau menentukan perlakuan pereda tegangan setelah pengelasan adalah mitigasi umum.

Kelancaran Mesin

Sebagai paduan Al–Mg tempa, 5056 bukan termasuk aluminium paling mudah dimesin tetapi menawarkan kelancaran mesin yang dapat diterima dengan peralatan yang sesuai. Insert karbida atau berlapis direkomendasikan untuk produksi berkelanjutan, dan kecepatan potong sedang dengan pendingin yang cukup mengurangi pembentukan pahat menempel. Pembentukan serpihan umumnya kontinu; pemutus serpihan dan kecepatan pakan yang terkontrol membantu menghindari keterjeratan dan kerusakan permukaan.

Kelenturan (Formabilitas)

Formabilitas sangat baik pada temper annealed (O) dan temper strain hardening ringan, memungkinkan proses penarikan dalam, pembengkokan, dan pembentukan regangan. Radius lentur minimum dan perilaku springback bergantung pada temper dan ketebalan; pembengkokan tangan dan pembentukan radius kecil memerlukan temper O atau H111. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi keuletan, sehingga urutan pembentukan dan perlakuan pereda tegangan atau anneal setelah pembentukan mungkin diperlukan untuk bagian kompleks.

Perilaku Perlakuan Panas

5056 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; perlakuan larutan klasik dan penuaan buatan tidak menghasilkan penguatan presipitasi seperti pada paduan 6xxx/7xxx. Peningkatan kekuatan diperoleh melalui pengerasan kerja (cold rolling, drawing) dan perlakuan penuaan alami/stabilisasi yang terkontrol. Penunjukan temper (temper H) merefleksikan tingkat pengerjaan dingin dan stabilisasi yang berbeda, bukan siklus pengerasan penuaan.

Annealing digunakan untuk mengembalikan 5056 ke kondisi O dan memulihkan formabilitas; siklus anneal tipikal melibatkan suhu tinggi yang cukup untuk meredakan pengerjaan dingin namun di bawah titik leleh. Perlakuan stabilisasi (misalnya eksposur termal suhu rendah) dapat diterapkan setelah pembentukan atau pengelasan untuk mengurangi efek umur tegangan dan meningkatkan ketahanan terhadap exfoliasi dan SCC. Untuk sambungan las kritis, perlakuan mekanik pasca-las (peregangan) atau penetapan temper stabilisasi sebelum las menjaga perilaku korosi.

Kinerja Suhu Tinggi

Sama seperti sebagian besar paduan aluminium, 5056 mengalami penurunan kekuatan progresif dengan peningkatan suhu. Kekuatan struktural yang berguna biasanya tersedia hingga kira-kira 100–150 °C, dengan desainer sering membatasi layanan kontinu di bawah ~150 °C untuk menghindari pelunakan signifikan dan penurunan kekuatan luluh. Pada suhu di atas ini, creep dan penurunan umur lelah dapat menjadi penting, sehingga desain suhu tinggi umumnya memilih kelas paduan lain atau pendekatan desain pelindung.

Oksidasi bukan pembatas utama pada suhu layanan tipikal karena aluminium membentuk lapisan oksida yang stabil; namun, lapisan pelindung bisa terganggu oleh kerusakan mekanis atau lingkungan agresif. Zona las mengalami siklus termal lokal; HAZ mungkin lebih lunak dari logam dasar saat temper pengerasan strain digunakan. Untuk komponen yang terpapar suhu tinggi berkepanjangan, validasi properti mekanik dengan data pemasok dan pertimbangkan stabilisasi termal atau paduan alternatif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 5056 Digunakan
Kelautan	Pelat lambung, dek, fitting	Ketahanan korosi air laut dan kelabilan las yang baik
Pressure Vessel / Cryogenics	Tangki dan pipa	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang menguntungkan dan ketangguhan pada suhu rendah
Transportasi	Panel struktural, trailer	Keseimbangan antara kekuatan, formabilitas, dan kemudahan penyatuan
Barang Konsumen / Olahraga	Rangka sepeda, peralatan masak	Ketahanan korosi dan kekuatan sedang dengan kemampuan finishing baik
Elektronik / Manajemen Termal	Rangka, penyebar panas	Konduktivitas termal memadai dengan kinerja korosi yang baik

5056 dipilih ketika kombinasi kelabilan las, ketahanan air laut, dan kekuatan sedang hingga tinggi diperlukan. Penggunaannya di kelautan dan aplikasi tekanan berasal dari performa konsisten di lingkungan klorida dan ketangguhan baik pada suhu rendah.

Wawasan Pemilihan

Bagi engineer yang memilih material, 5056 merupakan opsi pragmatis ketika ketahanan korosi di lingkungan kelautan atau yang rentan klorida serta kelabilan las menjadi prioritas dengan mempertahankan kekuatan lebih tinggi dibanding paduan kemurnian komersial. Paduan ini sangat berguna ketika desainer menginginkan performa pasca-las yang dapat diprediksi tanpa bergantung pada pengerasan presipitasi.

Dibandingkan dengan aluminium kemurnian komersial (1100), 5056 menawarkan kekuatan jauh lebih tinggi dan ketahanan lelah lebih baik dengan pengorbanan konduktivitas listrik dan termal serta formabilitas yang sedikit lebih rendah. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 5056 lebih unggul dalam kekuatan dan umumnya memberi ketahanan air laut lebih baik, namun mungkin sedikit kurang lentur dan lebih sensitif terhadap SCC di bawah tegangan tarik tanpa pemilihan temper yang tepat.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 5056 memberikan kinerja ketahanan korosi dan kemampuan las yang lebih baik di lingkungan klorida meskipun memiliki kekuatan puncak yang lebih rendah; pilih 5056 ketika retensi kekuatan setelah pengelasan dan ketahanan terhadap korosi laut lebih penting daripada kebutuhan akan kekuatan dan kekakuan maksimum.

Ringkasan Penutup

5056 tetap menjadi paduan teknik yang relevan karena kombinasi kekuatan larutan padat berbasis Mg, kemampuan las yang baik, dan ketahanan korosi yang dapat diandalkan di lingkungan laut dan terpapar klorida. Fleksibilitasnya dalam bentuk lembar, plat, dan ekstrusi menjadikannya pilihan utama untuk struktur dan aplikasi tekanan di mana performa pasca las yang dapat diprediksi dan kemampuan pembentukan diperlukan.