Aluminium 5083: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5083 adalah bagian dari seri 5xxx dari paduan aluminium yang ditempa, yang ditandai dengan magnesium sebagai unsur paduan utama. Ini adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan secara panas, yang diperkuat oleh pengerasan kerja dan kekuatannya terutama berasal dari penguatan larutan padat oleh magnesium serta pengerasan kerja selama proses fabrikasi.

Konstituen paduan utama adalah magnesium (sekitar 4–4,9%) dengan tambahan mangan dan kromium dalam jumlah kecil yang memperbaiki struktur butir dan meningkatkan kekuatan serta ketahanan korosi. Sifat khas termasuk rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi untuk paduan yang tidak dapat diperlakukan panas, ketahanan luar biasa terhadap air laut dan suasana maritim, kemampuan las yang baik, dan kemampuan bentuk yang cukup tergantung pada temper dan ketebalan.

Industri yang paling sering menggunakan 5083 meliputi pembuatan kapal dan struktur maritim, tangki kriogenik, bejana tekan, transportasi berat, serta beberapa komponen otomotif dan dirgantara di mana ketahanan korosi dan toleransi kerusakan menjadi prioritas. Insinyur memilih 5083 ketika kombinasi ketahanan korosi terhadap lingkungan dan air laut, kekuatan sedang hingga tinggi, serta kemampuan las yang sangat baik lebih penting daripada kebutuhan akan kekuatan puncak yang lebih tinggi dari paduan yang dapat diperlakukan panas.

Dibandingkan dengan keluarga aluminium lainnya, 5083 dipilih saat ketahanan lingkungan jangka panjang dan ketangguhan sangat penting. Paduan ini lebih disukai daripada banyak paduan 6xxx dan 7xxx untuk struktur besar yang dilas dan digunakan dalam layanan maritim atau kriogenik karena tidak mengalami pengerasan atau kerusakan zona las yang signifikan seperti pada paduan tersebut setelah proses pengelasan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Terlunak sepenuhnya, duktalitas maksimum untuk pembentukan
H111	Rendah-Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan kerja minimal dari produksi, untuk penggunaan umum
H112	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Kondisi pengerasan kerja komersial standar
H32	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan kerja dan distabilisasi; kekuatan yang lebih tinggi dipertahankan
H116	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Distabilisasi untuk meningkatkan ketahanan korosi eksfoliasi dalam layanan maritim
H321	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Distabilisasi dengan perlakuan anti-presipitasi untuk mengendalikan fase batas butir

Temper pada 5083 dicapai dengan pengerjaan mekanis (seri H) atau dengan annealing (O). Pilihan temper menentukan keseimbangan antara kekuatan dan duktalitas: lebih banyak pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tetapi mengurangi elongasi dan kemampuan bentuk, sementara temper yang distabilisasi (H116/H321) mengorbankan sedikit duktalitas untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam lingkungan agresif.

Pemilihan temper juga memengaruhi proses pembentukan dan kinerja pasca-las karena temper pengerasan kerja dapat melunak sebagian akibat suhu tinggi saat pengelasan atau annealing terbatas, yang mengubah sifat mekanik lokal dan distribusi tegangan sisa.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0,40	Kotoran yang dapat membentuk intermetallic rapuh jika berlebihan
Fe	≤ 0,40	Kontribusi kekuatan minimal; kelebihan Fe menurunkan ketahanan korosi
Mn	0,40–1,00	Pemurni butir dan kekuatan, membantu ketahanan terhadap rekristalisasi
Mg	4,0–4,9	Unsur penguat utama, memberikan penguatan larutan padat dan ketahanan korosi
Cu	≤ 0,10	Dijaga rendah untuk mempertahankan ketahanan korosi, sedikit Cu dapat meningkatkan kekuatan
Zn	≤ 0,25	Kotoran minor; kadar Zn tinggi dihindari untuk membatasi kerentanan korosi tarik
Cr	0,05–0,25	Mengontrol struktur butir, meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi setelah pemrosesan termo-mekanis
Ti	≤ 0,15	Pemurni butir dalam jumlah kecil selama pengecoran dan produksi ingot
Lainnya	Seimbang Al; kemungkinan jejak B, Zr	Aluminium sebagai keseimbangan; mikro-paduan jejak dapat hadir untuk menyesuaikan sifat

Magnesium adalah penggerak utama kinerja: meningkatkan kekuatan tarik dan luluh melalui penguatan larutan sekaligus mendorong ketahanan korosi air laut dengan menstabilkan film oksida. Mangan dan kromium ditambahkan untuk menstabilkan struktur butir selama proses penggulingan dan paparan panas, meningkatkan ketangguhan dan menghambat rekristalisasi. Kandungan tembaga rendah serta kontrol besi/silikon menjaga ketahanan galvanik dan pitting yang krusial untuk aplikasi maritim.

Sifat Mekanik

5083 menunjukkan perilaku tarik yang duktal dengan pengerasan regangan yang signifikan; dalam kondisi terlebur bahan ini memiliki tegangan luluh relatif rendah tetapi dapat menerima regangan plastik besar, sementara pada temper pengerasan regangan kekuatan luluh dan tarik meningkat secara substansial dengan pengorbanan elongasi. Kekerasan berhubungan dengan temper: O (annealed) adalah yang paling lunak dan paling mudah dibentuk, sedangkan H32/H116 menunjukkan nilai kekerasan Brinell/Vickers lebih tinggi yang konsisten dengan peningkatan kekuatan luluh. Performa kelelahan biasanya baik untuk paduan yang tidak dapat diperlakukan panas karena duktalitas dan ketahanan terhadap propagasi retakan, namun umur kelelahan sensitif terhadap kualitas permukaan, kualitas las, dan tegangan tarik permukaan sisa.

Ketebalan berpengaruh signifikan: lembaran tipis biasanya mencapai kekuatan tampak yang lebih tinggi akibat tekstur akibat penggulingan, sedangkan pelat tebal bisa lebih lunak dan menunjukkan elongasi lebih rendah; bagian tebal juga membutuhkan kontrol yang lebih cermat pada proses quenching dan pendinginan pasca-las untuk menghindari pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ) atau konsentrasi tegangan sisa. Struktur yang dilas mempertahankan kekuatan statis yang baik, namun zona HAZ lokal dapat menunjukkan penurunan kekuatan luluh dibandingkan bahan induk tergantung pada temper dan desain sambungan; pemilihan bahan pengisi dan prosedur pengelasan yang tepat mengurangi masalah umum tersebut.

Untuk data desain lazimnya digunakan rentang nilai kekuatan tarik dan luluh karena hasil bervariasi tergantung temper, ketebalan, dan metode pemrosesan. Insinyur harus mengacu pada sertifikat mill supplier dan standar terkait untuk nilai kekuatan yang diizinkan secara tepat untuk perhitungan struktural dan faktor keamanan.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (misal, H116/H32)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	220–270	320–370	Nilai tergantung ketebalan dan pengerjaan dingin; H116/H32 adalah temper struktural umum
Kekuatan Luluh (MPa)	35–90	200–260	Kekuatan luluh annealed rendah; temper H menunjukkan peningkatan signifikan
Elongasi (%)	20–30	10–16	Annealed menunjukkan duktalitas tinggi; temper pengerasan regangan mengurangi elongasi
Kekerasan (HB)	~30–50	~70–95	Rentang perkiraan; kekerasan meningkat dengan pengerjaan dingin dan stabilisasi paduan

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2,66 g/cm³	Lebih rendah dari baja; rasio kekuatan terhadap berat baik untuk aplikasi struktural
Rentang Titik Leleh	~570–645 °C	Rentang leleh paduan di bawah titik leleh aluminium murni, rentang solidus-liquidus bervariasi sesuai kotoran
Konduktivitas Termal	~110–125 W/m·K (20 °C)	Konduktivitas termal tinggi dibanding baja, berguna untuk pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~30–38 % IACS	Lebih rendah dari aluminium murni akibat paduan; cukup untuk beberapa aplikasi listrik
Kalor Jenis	~900 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu ruang
Ekspansi Termal	~23,5 ×10⁻⁶ /K	Ekspansi termal tinggi; siklus termal perlu diperhitungkan dalam perakitan dengan material berbeda

Konduktivitas termal yang relatif tinggi dan densitas rendah dari 5083 membuatnya menarik untuk aplikasi yang membutuhkan pembuangan panas dan desain ringan, seperti penukar panas dan struktur kendaraan. Koefisien ekspansi termal yang besar dibanding baja berarti regangan termal diferensial dan desain sambungan harus diperhatikan pada perakitan campuran logam.

Perilaku leleh dan pelunakan menentukan prosedur pengelasan dan batas proses termal; pemrosesan di atas kisaran sekitar 200–300 °C dapat mempengaruhi temper pengerasan regangan dengan pemulihan parsial dan pelunakan, sehingga paparan suhu harus dikontrol untuk menjaga sifat selama pemakaian.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembar	0.5–6 mm	Kekuatan nyata lebih tinggi akibat proses cold rolling	O, H111, H32, H116	Tersedia luas; digunakan untuk pelat lambung kapal, panel, dan enclosure
Pelat	6–200 mm	Mungkin lebih lunak pada bagian tebal; kekuatan tergantung pada proses rolling	H116, H32, H112	Pelat berat untuk lambung kapal, pressure vessel, dan tangki kriogenik
Ekstrusi	Profil kompleks, hingga beberapa meter	Kekuatan bervariasi dengan ketebalan dan penuaan	H111, H112	Profil struktural dan penguat; diperlukan kontrol ketat suhu ekstrusi
Pipa	Diameter luar dan ketebalan dinding bervariasi	Tahan tekanan baik jika dikerjakan dingin	O, H111	Heat exchanger dan pipa kelautan; kualitas sambungan las sangat penting
Batang/Besi	Diameter tergantung jenis	Kekuatan seragam; kemampuan mekanis sedang	O, H111	Fitting, pengikat, dan komponen hasil mesin

Lembar dan pelat diproduksi dengan jadwal rolling dan riwayat perlakuan larutan yang berbeda; lembar biasanya dicold-rolling dengan toleransi ketat, yang menghasilkan tekstur dan mempengaruhi pembentukan serta anisotropi. Ekstrusi dan batang memperoleh kekuatan dan mikrostruktur dari proses pengerjaan panas dan pendinginan berikutnya; variasi ketebalan profil menghasilkan perbedaan sifat mekanik lokal yang harus diperhitungkan dalam desain.

Perbedaan proses ini menentukan pemilihan produk: misalnya, pelat untuk pembuatan kapal sering disuplai dalam temper H116 untuk menjamin ketahanan korosi dan retensi kekuatan setelah pengelasan, sementara lembar untuk operasi stamping kompleks biasanya disuplai dalam temper O atau temper ringan H untuk memaksimalkan kemampuan bentuk.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5083	USA	Penamaan Aluminium Association yang umum digunakan di Amerika Utara
EN AW	5083	Eropa	EN AW-5083 sesuai dengan AA 5083; spesifikasi Eropa menekankan kelas korosi eksfoliasi
JIS	A5083	Jepang	Penamaan JIS hampir sama namun mungkin memiliki batas impuritas dan metode uji berbeda
GB/T	5083	China	Standar Cina menggunakan penamaan angka serupa tapi komposisi dan toleransi bisa berbeda

Perbedaan halus antar standar dapat memengaruhi batas impuritas yang diizinkan, metode pengujian, dan kualifikasi temper serta bentuk produk. Pembeli harus memastikan sertifikat pabrik memenuhi spesifikasi wilayah tertentu dan kebutuhan material spesifik proyek, terutama untuk aplikasi maritim kritis atau kriogenik dimana kriteria penerimaan korosi eksfoliasi atau ketangguhan berbeda.

Ketahanan Korosi

5083 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik dan sangat cocok untuk lingkungan kelautan karena matriks kaya Mg membentuk lapisan oksida pelindung yang melekat kuat. Dalam air laut dan zona cipratan, paduan ini tahan terhadap korosi titik dan korosi umum jauh lebih baik dibandingkan banyak paduan 6xxx dan 7xxx yang dapat diperlakukan panas, dengan catatan kandungan tembaga dan seng harus dijaga rendah serta temper yang sesuai (misalnya H116) digunakan.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) jauh lebih rendah pada 5083 dibandingkan paduan dengan kekuatan tinggi yang dapat diperlakukan panas, namun SCC lokal masih dapat terjadi di bawah tegangan tarik tinggi dan kondisi kimia lingkungan tertentu. Perilaku galvanik cukup menguntungkan dibandingkan baja tahan karat dan paduan tembaga karena potensialnya relatif mulia di antara paduan aluminium, tetapi perancang tetap harus menghindari kontak langsung dengan material yang lebih katodik tanpa isolasi dan pertimbangan drainase.

Dibandingkan paduan seri 3xxx yang diperkeras kerja, 5083 menawarkan kekuatan lebih baik dan ketahanan korosi yang sebanding; dibandingkan paduan seri 6xxx yang bisa diperlakukan panas, 5083 biasanya memberikan ketahanan korosi marin jangka panjang yang lebih unggul dengan pengorbanan puncak kekuatan yang bisa dicapai. Perlakuan permukaan, anodizing, dan pelapis pelindung umum digunakan bila perlindungan korosi tambahan atau hasil permukaan kosmetik diperlukan.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

5083 sangat mudah dilas dengan proses fusi umum termasuk MIG (GMAW), TIG (GTAW), dan las busur bawah (SAW), dan merespons baik pada prosedur las ketika penyelarasan sambungan, pembersihan, dan praktik pra/pasca las dijalankan dengan benar. Bahan pengisi yang direkomendasikan biasanya 5356 (Al–Mg) untuk kekuatan dan ketahanan korosi yang baik pada logam las; filler 5183 juga merupakan pilihan untuk sambungan kritis dengan bagian tebal di aplikasi kelautan dimana diperlukan kesesuaian sifat.

Risiko hot-cracking rendah dibandingkan paduan aluminium tinggi tembaga, tetapi kontrol porositas dan cacat las tetap penting; kontaminasi dan lapisan oksida berlebih meningkatkan insidensi porositas. Pelemahan zona terpengaruh panas (HAZ) dapat terjadi pada logam induk yang diperkeras kerja akibat suhu puncak las yang secara lokal merubah struktur; desain urutan las dan perlakuan mekanis pasca las diperlukan untuk mengurangi distorsi dan kehilangan kekuatan.

Kemudahan Mesin

5083 memiliki kemudahan mesin sedang; lebih sulit dikerjakan dibanding aluminium murni dan beberapa paduan tempa lain karena kekuatan lebih tinggi dan kecenderungan pengerasan kerja. Peralatan harus berupa pemotong karbida geometri positif tinggi atau baja kecepatan tinggi berlapis, dan kecepatan potong biasanya lebih rendah dibanding seri 6xxx untuk menghindari pengerasan chip dan perekat alat.

Pengendalian chip sulit pada bagian dinding tipis; penggunaan alat tajam, pelumas/ pendingin efektif, dan laju pemberian yang terkendali menghasilkan hasil permukaan dan kontrol dimensi yang dapat diterima. Akurasi dan akhir permukaan menurun dengan meningkatnya kandungan Mg dan anisotropi akibat temper, sehingga penyesuaian dan uji coba mesin dianjurkan untuk komponen kritis.

Formabilitas

Formabilitas sangat tergantung temper dan ketebalan; temper O yang sepenuhnya dianil memberikan kemampuan stretch dan draw formabilitas sangat baik, sedangkan temper H32/H116 menurunkan formabilitas dan memerlukan radius lentur lebih besar. Radius lentur minimum tergantung ketebalan lembar dan temper tetapi biasanya lebih besar dibandingkan paduan seri 1xxx atau 3xxx yang lebih duktile; efek springback harus diperkirakan dan dimasukkan dalam kompensasi cetakan.

Pengolahan dingin menaikkan kekuatan melalui pengerasan regangan, memungkinkan komponen dibentuk dan kemudian digunakan dalam kondisi kekuatan lebih tinggi, tetapi operasi pembentukan berurutan dan pemanasan lokal (misalnya akibat pengelasan) dapat menghasilkan sifat mekanik yang tidak merata. Pembentukan hangat dan metode incremental forming dapat memperpanjang kemampuan bentuk untuk bentuk kompleks tanpa annealing penuh.

Perilaku Perlakuan Panas

5083 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas untuk meningkatkan kekuatan, dimana kekuatan diperoleh terutama melalui aloi larut padat dan pengerjaan dingin daripada pengerasan presipitasi. Perlakuan termal untuk pelarutan dan penuaan buatan yang dipakai pada seri 6xxx/7xxx tidak efektif pada 5083 karena Mg tetap dalam larutan padat dan tidak membentuk fase penguat yang merespon penuaan.

Annealing (pelemahan) dicapai dengan pemanasan pada rentang pemulihan/rekristralisasi, biasanya antara 300 °C dan 400 °C selama waktu tergantung ketebalan penampang, yang mengurangi kepadatan dislokasi dan memulihkan keuletan. Pengerjaan dingin (rolling, bending) digunakan untuk meningkatkan kekuatan luluh dan tarik melalui akumulasi dislokasi; operasi stabilisasi dan penuaan alami terkontrol dapat digunakan untuk mengoptimalkan ketahanan korosi dan meminimalkan eksfoliasi akibat regangan.

Temper seperti H116 mencakup serangkaian langkah yang membatasi kerentanan terhadap korosi eksfoliasi dengan mengontrol presipitasi di batas butir dan bisa melibatkan perlakuan larutan dan penuaan alami terkontrol saat proses pabrikasi. Perancang harus memahami bahwa proses pengelasan memberikan siklus termal lokal yang berperilaku seperti annealing lokal dan dapat mengubah sifat mekanik serta perilaku korosi.

Kinerja Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi kekuatan mekanik 5083 menurun secara signifikan dibandingkan nilai pada suhu kamar; di atas sekitar 150–200 °C paduan mengalami pelemahan nyata dan kapasitas luluh berkurang. Paparan suhu tinggi berkelanjutan menurunkan ketahanan creep dan meningkatkan kerentanan terhadap pemulihan mikrostruktur; oleh karena itu suhu pelayanan kontinu biasanya dibatasi jauh di bawah 200 °C untuk aplikasi yang menahan beban.

Oksidasi relatif ringan dibandingkan baja karena aluminium membentuk lapisan oksida pelindung, tetapi paparan lama pada suhu tinggi dapat mengubah kimia permukaan dan mempercepat proses di batas butir yang mungkin menurunkan ketangguhan. Pada rakitan las, zona terpengaruh panas (HAZ) dapat menjadi titik lemah kekuatan pada suhu layanan tinggi, sehingga margin desain dan manajemen termal harus mempertimbangkan pelemahan lokal.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 5083 Digunakan
Kelautan	Pelat lambung, superstruktur, sekat	Ketahanan korosi air laut yang sangat baik dan rasio kekuatan-terhadap-berat yang bagus untuk konstruksi las besar
Otomotif/Transportasi	Trailer, panel tangki, rangka struktural	Ketangguhan, kemampuan las, dan toleransi kerusakan untuk aplikasi berat
Dirgantara	Struktur sekunder, fitting	Kekuatan spesifik tinggi dan ketahanan lelah yang baik untuk bagian non-struktural utama
Kriogenik	Tangki LNG, wadah kriogenik	Mempertahankan ketangguhan pada suhu rendah dan tahan terhadap korosi tegangan di lingkungan kriogenik
Energi/Wadah Tekanan	Silinder tekanan dan penukar panas	Kemampuan las yang baik dan ketahanan korosi untuk fluida tertutup

5083 dipilih untuk komponen yang memerlukan kombinasi tangguh antara ketahanan korosi, kemampuan las, dan ketangguhan, terutama pada struktur las besar dan aplikasi kriogenik. Keandalannya di bawah beban siklik dan dalam lingkungan agresif menjadikannya bahan utama bagi pembuat kapal dan industri yang membutuhkan struktur logam tahan lama dengan perawatan rendah.

Wawasan Pemilihan

Pilih 5083 ketika ketahanan korosi di lingkungan laut atau atmosfer kimia agresif dan kemampuan las yang baik menjadi prioritas desain, serta ketika kekuatan sedang hingga tinggi tanpa perlakuan panas dapat diterima. Ini adalah pilihan kuat untuk struktur las, tangki kriogenik, dan rangka transportasi di mana daya tahan jangka panjang lebih penting daripada kekuatan maksimum mutlak.

Dibandingkan dengan aluminium murni secara komersial seperti 1100, 5083 menawarkan kekuatan lebih tinggi dan ketahanan lelah yang lebih baik dengan sedikit pengurangan dalam konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk yang sedikit berkurang. Dibandingkan dengan paduan kerja keras seperti 3003 atau 5052, 5083 biasanya memberikan kekuatan lebih tinggi dan ketahanan korosi laut yang setara atau lebih baik, dengan biaya material yang sedikit lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 dan 6063, 5083 memberikan ketahanan korosi dan performa zona las yang lebih baik untuk penggunaan laut dan kriogenik, meskipun tidak dapat mencapai kekuatan puncak yang diperoleh paduan pengerasan presipitasi.

Dalam pengadaan, seimbangkan ketersediaan dan biaya dengan lingkungan layanan: jika paparan laut dan kualitas las adalah kunci, prioritaskan 5083 (H116 untuk kelautan); jika kebutuhan utama adalah bobot sangat ringan dan hasil luluh/kuat tarik tertinggi dengan pembatasan pengelasan, pertimbangkan alternatif paduan 6xxx atau 7xxx yang dapat diperlakukan panas.

Ringkasan Penutup

5083 tetap sangat relevan karena kombinasi unik kekuatan larutan padat berbasis Mg, ketahanan korosi air laut yang luar biasa, dan kemampuan las yang tangguh, menjadikannya bahan pilihan untuk aplikasi laut, kriogenik, dan struktural berat yang mengutamakan umur panjang dan toleransi kerusakan.