Aluminium 5059: Komposisi, Sifat, Panduan Temper, & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5059 adalah anggota dari seri paduan aluminium 5xxx, yang masuk dalam keluarga Al–Mg. Paduan ini terutama mengandung magnesium dengan tambahan kecil mangan dan kromium untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi dibandingkan dengan paduan 5xxx dengan kandungan magnesium lebih rendah.

Mekanisme penguatan utama untuk 5059 adalah penguatan larutan padat yang dilengkapi dengan mikro-paduan dan pengolahan termomekanik terkendali; ini bukan paduan yang dapat diperlakukan panas secara konvensional. Kekuatan dikembangkan melalui pengerjaan dingin dan dengan mengendalikan kimia presipitat dan dispersoid selama proses, sehingga memberikan kombinasi yang baik antara kekuatan tinggi dan ketangguhan yang tetap terjaga.

Sifat utama 5059 meliputi kekuatan tarik dan luluh yang tinggi untuk aluminium tidak dapat perlakuan panas, ketahanan korosi laut yang superior, kemampuan las yang baik dengan logam pengisi yang sesuai, dan formabilitas yang wajar pada temper annealed. Industri umum yang memanfaatkan 5059 adalah kelautan dan pembuatan kapal, struktur lepas pantai, transportasi (kereta api dan otomotif khusus), serta fitting rangka pesawat di mana ketahanan korosi dan penghematan berat sangat penting.

Para engineer memilih 5059 ketika membutuhkan paduan tidak dapat perlakuan panas yang mendekati kekuatan paduan perlakuan panas tipe bawah sambil mempertahankan ketahanan superior terhadap air laut dan retak korosi tegangan. Paduan ini sering dipilih dibandingkan dengan paduan seri 5000 lainnya untuk kekuatan yang lebih tinggi, dan dibandingkan dengan paduan 6xxx/7xxx ketika performa korosi dan kemampuan las menjadi prioritas.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Formabilitas	Ketangguhan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya di-anneal, memberikan ductilitas dan kemampuan pembentukan terbaik
H111	Rendah-Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Penguatan kerja dingin ringan dari satu kali regangan, cocok untuk pembentukan ringan
H116	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Baik	Temper stabilisasi strain-hardened yang banyak digunakan di lingkungan laut
H321	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Baik	Strain-hardened dan distabilisasi secara termal dengan perlakuan panas minor
H34 / H36	Tinggi	Rendah-Sedang	Terbatas	Baik	Pengerasan strain yang lebih berat untuk kekuatan maksimum dalam kondisi tidak dapat perlakuan panas
T (aplikasi terbatas)	Variabel	Variabel	Variabel	Variabel	Beberapa temper T komersial mungkin ada setelah perlakuan larutan + penuaan terbatas; bukan jalur penguatan utama

Temper secara krusial mengatur keseimbangan kekuatan, ductilitas, dan kemampuan fabrikasi 5059. Material annealed (O) memungkinkan penarikan dalam, stamping kompleks, dan bending, sementara tipe H1x/H11x menawarkan peningkatan kekuatan bertahap dengan kehilangan regangan yang moderat, cocok untuk bagian yang dibentuk namun tidak dibengkokkan secara berat.

Temper strain-hardened yang lebih tinggi (H3x/H34/H36) memaksimalkan kekuatan luluh dan tarik untuk anggota struktural namun secara signifikan mengurangi kemampuan bending dan pembentukan stretch; pengelasan biasanya mengembalikan zona terpengaruh panas (HAZ) ke kondisi yang lebih lunak dan harus dipertimbangkan dalam desain sambungan.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Kontrol silikon rendah untuk membatasi intermetallic rapuh dan mempertahankan ketangguhan
Fe	≤ 0.50	Tingkat impuritas tipikal; Fe berlebih membentuk fasa rapuh yang mengurangi ductilitas
Mn	0.2–1.0	Meningkatkan kekuatan dan struktur butir; membantu mengontrol rekristalisasi
Mg	4.5–6.0	Elemen penguatan utama, meningkatkan ketahanan korosi di atmosfer laut
Cu	≤ 0.10	Dijaga rendah untuk menghindari pengurangan ketahanan korosi dan rentan SCC
Zn	≤ 0.25	Rendah untuk menghindari hot-cracking dan mempertahankan performa korosi
Cr	0.20–0.50	Elemen mikro-paduan yang memurnikan struktur butir dan menstabilkan sifat mekanik
Ti	≤ 0.10	Penghalus butir saat ditambahkan dalam jumlah kecil selama proses pengecoran/ekstrusi
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05	Elemen minor dan residu; total lainnya biasanya dibatasi

Kimia paduan diatur untuk memaksimalkan penguatan larutan padat yang didorong oleh Mg sambil menjaga tembaga dan seng rendah untuk menjaga ketahanan korosi. Kromium dan mangan sengaja ditambahkan untuk memurnikan struktur butir, menghambat rekristalisasi selama pengolahan termomekanik, dan menstabilkan kekuatan setelah pengelasan atau paparan termal.

Sifat Mekanik

Dalam pelayanan, 5059 menunjukkan profil tarik/luluh yang sangat tergantung pada temper dan ketebalan. Material annealed menghasilkan kekuatan sedang (setara dengan banyak paduan 5xxx) dengan regangan tinggi, sementara temper strain-hardened dan distabilkan memberikan tingkat luluh tinggi yang mendekati paduan perlakuan panas tingkat bawah. Performa fatigue umumnya baik untuk paduan kelas laut jika kondisi permukaan dan detail las dikendalikan untuk meminimalkan notch.

Kekuatan luluh pada temper kekuatan tinggi tinggi, sementara ductilitas yang dipertahankan moderat; engineer harus mempertimbangkan radius lentur yang lebih kecil dan formabilitas ruang yang lebih rendah saat memilih temper tipe H3x. Kekerasan berkorelasi dengan pengerjaan dingin; temper kekuatan tinggi menunjukkan peningkatan kekerasan yang signifikan dan regangan yang berkurang, serta ketebalan berpengaruh karena bagian tebal cenderung memiliki pengerasan efektif sedikit lebih rendah setelah proses.

Ketahanan terhadap fatigue korosi siklik dan retak korosi tegangan lebih unggul dibanding banyak paduan Cu, menjadikan 5059 menarik untuk struktur laut yang di-las. Ketebalan dan temper keduanya memengaruhi ketahanan fatigue; anggota tebal mendistribusikan beban lebih baik namun bisa lebih sulit di-strain hardened secara penuh dalam produksi.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (rentang H116 / H36)	Catatan
Kekuatan Tarik	~220–300 MPa	~400–480 MPa	Rentang luas tergantung tingkat strain hardening dan stabilisasi
Kekuatan Luluh	~100–170 MPa	~350–420 MPa	Temper kekuatan tinggi memberikan luluh luar biasa untuk aluminium tidak dapat perlakuan panas
Regangan	~18–26%	~6–12%	Annealed sangat ductile; temper pengerasan mengorbankan ductilitas demi kekuatan
Kekerasan (HB)	~55–75 HB	~120–150 HB	Kekerasan naik seiring kerja dingin dan perlakuan stabilisasi

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2.66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al–Mg; lebih rendah dari baja sehingga menghasilkan penghematan berat
Rentang Leleh	Solidus ~555–620 °C; Liquidus sampai ~650–660 °C	Paduan menggeser solidus di bawah liquidus Al murni; berguna untuk pertimbangan pengecoran
Konduktivitas Termal	~130–160 W/(m·K)	Lebih rendah dari Al murni tetapi masih menguntungkan untuk manajemen panas dibanding baja
Konduktivitas Listrik	~28–40 %IACS	Berkurang dari Al murni karena Mg dan paduan; cukup untuk banyak aplikasi konduktif
Kalor Jenis	~900 J/(kg·K)	Mirip dengan paduan aluminium lain, efektif untuk desain massa termal
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 ×10^-6 /K (20–100 °C)	Koefisien aluminium tipikal; harus diperhitungkan pada rakitan logam berbeda

Paket sifat fisik membuat 5059 menarik ketika dibutuhkan logam dengan densitas rendah dan konduktivitas termal yang baik bersama dengan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi. Konduktivitas termal dan listrik lebih rendah dibanding aluminium murni tetapi jauh lebih tinggi daripada baja, memungkinkan desain yang lebih ringan pada aplikasi pendinginan dan distribusi daya.

Karakteristik leleh dan solidus relevan untuk pengelasan dan penyambungan berbasis fusi; perilaku pemadatan paduan dan kerentanannya pada hot cracking dipengaruhi oleh elemen minor dan harus dikelola melalui desain sambungan dan pemilihan logam pengisi.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.5–6.0 mm	Seragam pada ketebalan tipis; dapat dikerjakan dingin	O, H111, H116	Digunakan luas untuk panel, pelat lambung, dan komponen berbentuk
Plat	6–80+ mm	Efisiensi pengerasan kerja berkurang sedikit pada ketebalan berat	H116, H36	Plat struktural untuk kelautan dan transportasi yang memerlukan luluh tinggi
Ekstrusi	Profil hingga penampang besar	Kekuatan tergantung pada kecepatan ekstrusi dan peregangan pasca-ekstrusi	O, H111, H116	Profil kompleks untuk rangka struktural dan fitting
Tabung	Diameter bervariasi, ketebalan dinding bervariasi	Kekuatan mirip lembaran saat ditarik dingin	O, H116	Digunakan untuk tabung struktural di lingkungan korosif
Batang/Galur	Diameter hingga 300 mm	Tegangan tarik/luluh yang baik tergantung temper	O, H116, H36	Fitting mesin dan komponen tempa

Rute produksi memengaruhi keseimbangan sifat akhir: lembaran dan plat yang digulung biasanya distabilkan untuk mempertahankan kekuatan setelah pengelasan, sedangkan profil ekstrusi dapat melalui homogenisasi larutan dan peregangan untuk mengendalikan tegangan residual. Plat dan produk ketebalan berat lebih sulit untuk dikerjakan dingin secara homogen, sehingga memerlukan proses yang disesuaikan untuk mencapai kekuatan target.

Aplikasi tipikal untuk setiap bentuk mencerminkan kompromi antara kemampuan fabrikasi dan kinerja akhir: lembaran untuk panel berbentuk dan pelat lambung, plat untuk anggota struktural yang dilas, ekstrusi untuk fitting presisi dan rel, serta batang/galur untuk bagian mesin yang memanfaatkan kekuatan dan ketahanan korosi paduan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5059	USA	Asosiasi Aluminium Primer/penamaan AA
EN AW	5059	Eropa	EN AW-5059 adalah penamaan umum di Eropa, kimia dan temper serupa
JIS	A95059 (perkiraan)	Jepang	Penamaan lokal dipetakan ke UNS/AA dengan beberapa perbedaan batas impuritas
GB/T	Al–Mg5.5–Cr (perkiraan)	Tiongkok	Standar Tiongkok mungkin menggunakan nama komposisi nominal bukan angka AA

Standar lintas wilayah secara umum sudah harmonis untuk paduan 5xxx, tapi ada perbedaan kecil pada batas impuritas maksimum, jendela magnesium tepat, dan kondisi pengujian mekanis yang ditentukan. Variasi ini dapat menyebabkan perbedaan kecil dalam nilai tarik/luluh jaminan dan performa korosi material yang disuplai.

Ketika pengadaan secara internasional, periksa sertifikat pabrik dan spesifikasi pembelian untuk batas komposisi tepat, definisi temper, dan persyaratan uji mekanis untuk memastikan kesetaraan untuk aplikasi struktural kritis.

Ketahanan Korosi

5059 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik dan sangat tangguh di lingkungan laut dan yang kaya klorida. Kandungan magnesium tinggi mendukung pembentukan film oksida pelindung dan membantu mempertahankan perilaku pasif; penambahan kromium dan pengendalian tembaga menjaga kerentanan terhadap pitting lokal dan retak korosi tegangan (SCC) tetap rendah.

Dalam pengujian perilaku kelautan, 5059 biasanya mengungguli banyak paduan seri 6xxx dan 7xxx yang mengandung tembaga atau seng lebih tinggi; juga menunjukkan ketahanan lebih baik dibanding beberapa paduan 5xxx bermg rendah di bawah kondisi semprotan garam dan perendaman jangka panjang. Kompatibilitas galvanik baik bila dipasangkan dengan baja tahan karat, titanium, atau paduan aluminium yang kompatibel, namun perancang harus tetap memastikan isolasi saat dipasangkan dengan logam mulia seperti tembaga atau kuningan.

Ketahanan terhadap SCC merupakan keuntungan utama 5059 dibanding paduan kekuatan tinggi bermbahan tembaga; namun temper pengerasan dingin tinggi dan tegangan tarik korosif masih bisa memicu SCC di lingkungan parah. Rangkaian las harus dirancang untuk menghindari tegangan tarik pada HAZ dan menggunakan logam pengisi serta perlakuan pasca-las yang kompatibel bila berlaku.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

5059 mudah dilas menggunakan proses fusi umum seperti TIG (GTAW) dan MIG (GMAW) dengan performa sambungan baik bila logam pengisi yang tepat digunakan. Logam pengisi yang direkomendasikan untuk banyak aplikasi 5xxx termasuk AlMg4.5Mn (5183) atau AlMg5 (5356 tergantung aplikasi), dipilih untuk mengendalikan daktisitas dan ketahanan korosi pada logam las. Risiko retak panas lebih rendah dibanding banyak paduan 6xxx dan 7xxx, namun lunaknya HAZ terjadi sehingga desain sambungan harus memperhitungkan pengurangan kekuatan lokal setelah pengelasan.

Kemampuan Mesin

Kemampuan mesin sedang sampai cukup; paduan ini tidak mudah dimesin karena cenderung menghasilkan serpihan kontinu yang kadang lengket pada kecepatan potong rendah. Alat carbide dengan sudut positif dan pemutus serpihan agresif, ditambah kecepatan maju tinggi serta pendinginan/pelumasan baik, meningkatkan produktivitas. Hasil permukaan dan umur alat peka terhadap temper dan ukuran penampang, sehingga parameter mesin harus disesuaikan dengan temper spesifik yang disuplai.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper O dan menurun saat temper diperkuat oleh pengerasan dingin. Radius lentur harus mengikuti panduan konservatif pada temper mengeras; annealing sebelum pembentukan adalah praktik umum untuk bentuk kompleks. Hasil pembentukan terbaik diperoleh dari temper O atau yang sedikit dikerjakan dan menggunakan teknik bending dan stretch-forming terkontrol daripada stamping agresif pada temper kekuatan tinggi.

Perilaku Perlakuan Panas

5059 pada dasarnya adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; paduan ini tidak mengembangkan kekerasan puncak melalui perlakuan larutan dan penuaan buatan seperti paduan seri 6xxx. Upaya siklus larutan dan penuaan tradisional tidak menghasilkan mekanisme penguatan sama karena Mg tetap dalam larutan padat dan penguatan tidak didominasi oleh pengerasan presipitat.

Penyesuaian kekuatan dicapai melalui pemrosesan termomekanik dan pengerasan kerja, yang kemudian distabilkan (mis. stabilisasi panas ringan atau peregangan terkendali) untuk mengunci struktur dislokasi yang diinginkan. Annealing (temper O) mengembalikan paduan ke kondisi lunak penuh sehingga memungkinkan operasi pembentukan, sedangkan pengerasan dingin terkendali meningkatkan kekuatan dengan mengurangi duktlitas.

Untuk struktur las, perubahan temper lokal di HAZ dapat mengurangi kekuatan; perlakuan panas pasca-las umumnya bukan cara untuk mengembalikan sifat asli dan perancang harus menyediakan margin desain mekanis atau pengerjaan mekanis lokal bila diperlukan.

Performa Suhu Tinggi

5059 mempertahankan kekuatan berguna hingga temperatur sedang tetapi mengalami penurunan kekuatan progresif di atas kira-kira 100 °C selama pemakaian kontinu. Paparan jangka pendek hingga suhu tinggi (~150 °C) dapat ditoleransi, tetapi paparan suhu tinggi jangka panjang mempercepat pelunakan dan dapat mengurangi ketahanan creep.

Oksidasi terbatas karena lapisan oksida aluminium pelindung, tetapi suhu tinggi dapat mengubah kimia permukaan dan mempercepat interaksi galvanik dengan logam berbeda. Di HAZ, suhu tinggi pengelasan dapat menyebabkan pelunakan tipe over-aging lokal dan pembesaran mikrostruktur yang mengurangi sifat kelelahan dan luluh.

Perancang harus membatasi suhu layanan kontinu pada nilai konservatif bila diperlukan retensi kekuatan tinggi, dan memvalidasi perilaku creep/fretting sambungan dan pengikat untuk aplikasi dengan beban terus-menerus pada temperatur tinggi.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5059
Kelautan	Pelapisan lambung dan struktur dek	Kekuatan terhadap berat tinggi dengan ketahanan korosi air laut sangat baik
Luar Pantai / Energi	Anggota struktural platform	Ketahanan terhadap SCC dan korosi klorida pada rakitan las
Dirgantara / Pertahanan	Fitting dan braket struktural	Luluh dan ketangguhan tinggi dengan ketahanan korosi esensial
Transportasi	Rel dan bodi struktural ringan	Pengurangan berat dengan kekuatan dan kemampuan las superior
Elektronik / Termal	Chassis dan penyebar panas	Konduktivitas termal memadai dipadukan integritas struktural

5059 dipilih untuk komponen yang harus bertahan di lingkungan keras sambil meminimalkan bobot dan memungkinkan pengelasan serta fabrikasi dalam skala produksi. Kombinasi kekuatan, ketahanan korosi, dan kemampuan fabrikasi menjadikannya paduan pilihan untuk aplikasi kelautan dan struktural menuntut dengan masa pakai panjang dan keandalan sambungan prioritas.

Wawasan Pemilihan

Pilih 5059 saat Anda memerlukan aluminium kekuatan tinggi yang tidak dapat diperlakukan panas dengan ketahanan korosi kelas kelautan dan kemampuan las baik. Sangat cocok untuk komponen struktural las yang diperkirakan mengalami paparan klorida jangka panjang.

Dibandingkan dengan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 5059 menukar konduktivitas dan kemampuan pembentukan ekstrem dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi serta ketahanan korosi yang superior; gunakan 1100 hanya jika konduktivitas listrik/termal atau keuletan maksimum menjadi kebutuhan utama. Dibandingkan dengan paduan umum yang telah mengalami pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 5059 memiliki kekuatan lebih tinggi sekaligus menawarkan ketahanan korosi laut yang sebanding atau lebih baik, meskipun biaya lebih mahal dan kemampuan bentuknya lebih rendah pada kondisi pengerasan. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, 5059 sering menjadi pilihan ketika performa korosi las dan ketahanan terhadap SCC (Stress Corrosion Cracking) lebih penting daripada kekuatan puncak absolut.

Saat menentukan spesifikasi, pertimbangkan keseimbangan antara kekuatan, kemampuan bentuk, dan biaya: pilih kondisi annealed atau yang hanya sedikit dikerjakan untuk pembentukan, serta kondisi strain-hardened yang distabilkan untuk elemen struktural. Pastikan ketersediaan dari pabrik sesuai ketebalan dan kondisi yang dibutuhkan, serta konfirmasikan kelayakan kawat las dan prosedur pengelasan yang sesuai untuk sambungan kritis.

Ringkasan Penutup

5059 tetap menjadi paduan aluminium yang relevan dan secara teknis menarik untuk rekayasa modern yang membutuhkan keseimbangan antara kekuatan tinggi tanpa perlakuan panas, kemampuan las, dan ketahanan korosi laut yang superior. Komposisi paduan dan opsi pemrosesannya memberikan desainer cara praktis untuk mengurangi bobot sambil menjaga integritas struktural jangka panjang dalam lingkungan yang keras.