Aluminium 5086: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

5086 adalah bagian dari seri 5xxx paduan aluminium–magnesium yang ditempa, dikategorikan dengan magnesium sebagai elemen paduan utama. Seri ini tidak dapat diperlakukan panas dan memperoleh kekuatannya terutama dari penguatan solusi padat dan pengerasan kerja, bukan dari pengerasan presipitasi.

Komposisi paduan utama dalam 5086 mencakup magnesium dalam beberapa persen berat ditambah sedikit kromium dan unsur jejak yang mengontrol struktur butir dan perilaku korosi. Paduan ini diperkuat melalui pengerasan dingin (strain hardening) dan oleh komposisi kimia paduan yang dikontrol dengan cermat, yang menyeimbangkan kekuatan dengan ketahanan korosi di lingkungan klorida.

Ciri utama 5086 adalah kekuatan yang relatif tinggi untuk paduan lembaran aluminium, ketahanan korosi laut yang sangat baik, kemampuan las yang baik, dan kemampuan bentuk yang wajar pada temper yang lebih lunak. Sifat ini menjadikannya pilihan umum untuk lambung kapal, bejana tekan, tangki kriogenik, dan komponen struktural di mana diperlukan kombinasi ketangguhan, ketahanan korosi, dan kemampuan las.

Para engineer memilih 5086 dibandingkan paduan lain ketika lingkungan laut atau yang mengandung klorida menuntut ketahanan superior terhadap pitting dan retak korosi tegangan, sambil mempertahankan rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan. 5086 dipilih dibanding paduan yang dapat diperlakukan panas ketika sifat pasca-las dan ketahanan terhadap korosi lokal lebih diutamakan daripada kekuatan puncak absolut.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya dianil; duktalitas maksimal untuk pembentukan
H111	Rendah–Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Sedikit pengerasan kerja; temper serba guna
H32	Sedang	Baik	Baik	Sangat Baik	Pengerasan dan stabilisasi strain; keseimbangan kekuatan dan kemampuan bentuk
H34	Sedang–Tinggi	Sedang	Cukup–Baik	Sangat Baik	Pengerasan kerja lebih tinggi daripada H32 untuk kekuatan lebih
H116	Sedang–Tinggi	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Distabilisasi untuk performa laut superior, biasanya disuplai untuk struktur laut yang dilas

Temper untuk 5086 dicapai dengan pengerasan dingin yang dikontrol dan stabilisasi, bukan melalui perlakuan panas solusi dan presipitasi. Pindah dari kondisi O ke temper H yang lebih tinggi secara bertahap meningkatkan kekuatan dan mengurangi duktalitas; ini mengubah strategi pembentukan dan membatasi radius tekuk minimum.

Temper tertentu seperti H116 dirancang untuk membatasi penuaan strain dan menjaga ketahanan korosi setelah pengelasan dan paparan lingkungan laut. Desain dan fabrikasi harus mempertimbangkan penurunan kemampuan bentuk pada temper H serta kemungkinan springback dan sifat anisotropi pada material yang banyak dikerjakan.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Impuritas; dikontrol untuk menghindari intermetalik yang mengurangi ketangguhan
Fe	≤ 0.50	Impuritas; Fe berlebih dapat membentuk intermetalik rapuh
Mn	0.05–0.50	Penambahan kecil membantu kekuatan dan kontrol struktur butir
Mg	3.5–4.9	Elemen penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi
Cu	≤ 0.10	Dimiminimalkan untuk menjaga ketahanan korosi
Zn	≤ 0.25	Rendah untuk menghindari kerapuhan dan kerentanan korosi
Cr	0.05–0.25	Kontrol struktur butir, meningkatkan ketahanan rekristalisasi
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir dalam beberapa praktik pengecoran/batang
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05	Jejak dan unsur residu; sisanya aluminium

Kandungan Mg pada 5086 adalah faktor dominan yang mengontrol kekuatan dan ketahanan korosi: Mg yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap pitting tetapi dapat meningkatkan kerentanan terhadap retak korosi tegangan jika tidak seimbang. Kromium sengaja dipertahankan pada level rendah untuk mengontrol pertumbuhan butir, khususnya selama siklus termal seperti pengelasan, yang memperbaiki ketangguhan dan mengurangi eksfoliasi. Kandungan tembaga dan seng rendah mempertahankan ketahanan terhadap korosi lokal di air laut.

Sifat Mekanik

5086 menunjukkan perilaku tarik khas paduan Al–Mg yang tidak dapat diperlakukan panas: kegagalan tarik duktal dengan plastisitas yang cukup pada temper dianil dan peningkatan kekuatan luluh secara progresif dengan pengerasan strain. Paduan ini memiliki ketangguhan takik yang baik dan mempertahankan kemampuan menyerap energi pada suhu rendah, oleh karena itu sering digunakan pada bejana kriogenik.

Kekuatan luluh dan tarik sangat bergantung pada temper dan pengerasan dingin; bagian tebal dan zona terpengaruh panas pengelasan (HAZ) dapat menunjukkan wilayah yang melunak karena paparan termal. Performa kelelahan umumnya baik pada spesimen yang selesai dengan baik dan dilindungi dari korosi, tetapi lubang korosi dan cacat las secara signifikan mengurangi umur kelelahan.

Kekerasan berhubungan dengan kekuatan; kekerasan Brinell atau Vickers tipikal meningkat seiring temper H. Desainer harus mempertimbangkan efek ketebalan: lembaran tipis lebih mudah dikeraskan secara dingin ke tingkat kekuatan tinggi, sedangkan plat tebal memiliki keterbatasan pengerasan dingin tanpa retak.

Sifat	O/Dianil	Temper Utama (misalnya H116/H32)	Catatan
Kekuatan Tarik	200–260 MPa (29–38 ksi)	300–370 MPa (44–54 ksi)	Nilai bervariasi sesuai ketebalan, pemasok dan temper exact; temper H memberikan UTS lebih tinggi signifikan
Kekuatan Luluh	85–150 MPa (12–22 ksi)	210–260 MPa (30–38 ksi)	Kekuatan luluh meningkat tajam dengan pengerasan dingin dan stabilisasi
Elongasi	12–25%	6–16%	Dianil sangat duktal; temper H mengorbankan duktalitas demi kekuatan
Kekerasan	~35–65 HB	~80–95 HB	Kekerasan meningkat dengan pengerasan strain dan berkorelasi dengan kekuatan tarik/luluh

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.66 g/cm³	Kepadatan tipikal untuk paduan aluminium–magnesium yang ditempa; rasio kekuatan terhadap berat baik
Rentang Peleburan	Solidus ~565–600 °C, Liquidus ~635–650 °C	Rentang peleburan paduan tergantung pada unsur minor dan segregasi
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tetapi masih tinggi; berguna untuk manajemen termal
Konduktivitas Listrik	~28–36 %IACS	Turun dibanding aluminium murni karena paduan; cukup konduktif untuk banyak aplikasi
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K	Mirip dengan paduan aluminium lainnya; berguna untuk perhitungan massa termal
Koefisien Perluasan Termal	~23–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Perluasan standar aluminium; penting untuk sambungan multi-material

Kepadatan dan sifat termal paduan ini berkontribusi pada pemilihannya yang umum untuk struktur ringan di mana konduktivitas termal dan disipasi panas diperlukan, seperti dek kapal, penukar panas, dan tangki kriogenik. Perluasan termal harus diperhatikan dalam desain saat menggabungkan 5086 dengan material berbeda seperti baja atau komposit untuk menghindari tegangan termal diferensial.

Konduktivitas listrik dan termal dimoderasi oleh kandungan Mg dan elemen jejak, namun tetap cukup tinggi untuk banyak aplikasi konduktif. Rentang peleburan dan perilaku solidus/liquidus penting untuk parameter pengelasan dan menentukan siklus termal yang dapat menyebabkan overaging atau pelunakan pada material temper H.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.5–6.0 mm	Perilaku seragam pada penampang tipis; mudah dikeraskan dingin	O, H111, H32	Banyak dipakai untuk pelat lambung, panel
Plat	6–150+ mm	Penampang lebih tebal memiliki kemampuan pengerasan dingin lebih rendah; memerlukan proses pra- dan pasca- lebih	O, H116, H34	Anggota struktural, pelat bejana tekan
Ekstrusi	Profil hingga penampang besar	Sifat mekanik dipengaruhi oleh ekstrusi dan pengerasan dingin berikutnya	O, H32	Profil kompleks untuk rangka dan rel struktural
Tabung	Diameter dinding tipis sampai tebal	Performa tergantung metode pembentukan/pengelasan	O, H32	Pipa laut dan tabung struktural
Batang	Diameter sampai penampang besar	Batang menyediakan kemampuan mesin dan stabilitas mekanik	O, H32	Fitting, komponen mesin

Perbedaan proses memengaruhi sifat akhir: lembaran dan plat tipis bisa dikeraskan dingin sampai tingkat temper H tinggi, sedangkan plat tebal lebih terbatas dan mungkin disuplai dalam temper yang lebih lunak atau memerlukan metode pembentukan mekanis. Ekstrusi dan tabung memerlukan kontrol quenching dan stabilisasi yang cermat untuk menjaga performa mekanik dan ketahanan korosi yang diinginkan.

Aplikasi berbeda berdasarkan bentuk produk: lembar dan plat mendominasi konstruksi lambung kapal, ekstrusi memungkinkan bentuk struktural kompleks dan rel, serta bentuk tabung dan batang umumnya digunakan untuk fitting dan rakitan las. Pemasok sering menawarkan temper pra-stabil untuk struktur las guna meningkatkan performa zona terpengaruh panas (HAZ).

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5086	USA	Penunjukan Aluminum Association; referensi komersial umum
EN AW	5086	Eropa	EN AW-5086 cocok dengan komposisi dan temper AA dengan toleransi manufaktur regional
JIS	A5086	Jepang	Kimia mirip; JIS mencakup temper dan praktik manufaktur khas
GB/T	AlMg4.5Mn (atau 5086)	China	Penunjukan lokal mungkin merujuk kandungan magnesium (misal AlMg4.5) dengan pilihan temper serupa

Standar di berbagai wilayah selaras pada kimia inti dan performa yang diinginkan tetapi dapat berbeda dalam batas impuritas yang diperbolehkan, pengujian mekanik yang diperlukan, dan definisi temper. Pembeli harus memeriksa sertifikat lembar/plat dan kode temper saat pengadaan internasional untuk memastikan ekspektasi HAZ, korosi, dan mekanik terpenuhi.

Jejak balik ke standar yang diakui (AA, EN, JIS, GB/T) sangat penting untuk aplikasi yang kritikal terhadap keselamatan seperti plating struktural kapal dan bejana tekan, di mana perbedaan kecil dalam komposisi atau temper dapat mempengaruhi perilaku korosi jangka panjang atau patahan.

Ketahanan Korosi

5086 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik dan merupakan salah satu paduan tempa pilihan untuk kontak air laut karena kandungan magnesium yang tinggi dan kandungan tembaga/seng yang rendah. Dalam lingkungan laut, paduan ini tahan terhadap korosi umum dan menunjukkan ketahanan pitting yang baik dibandingkan dengan banyak paduan aluminium lainnya.

Dalam perendaman jangka panjang dan eksposur zona percikan, 5086 bekerja dengan baik selama desain menghindari celah stagnan, sambungan yang kurang drainase, dan kontak logam berbeda yang dapat membentuk sel galvanik. Paduan ini kurang rentan terhadap eksfoliasi dibandingkan paduan seri 7xxx yang berkuat tinggi, namun detail yang cermat dan pelapis protektif memperpanjang umur pakai.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) lebih rendah dibandingkan paduan dengan kandungan Mg tinggi atau beberapa paduan yang dapat diperlakukan panas, tetapi SCC masih dapat terjadi di bawah tegangan tarik, suhu tinggi, atau lingkungan klorida tinggi jika kondisi mikrostruktur tidak menguntungkan. Interaksi galvanik dengan material katodik (misalnya tembaga, baja tahan karat sebagai katoda) dapat mempercepat serangan lokal; isolasi atau desain anoda korban disarankan.

Dibandingkan dengan paduan seri 3xxx dan 1xxx, 5086 menawarkan kekuatan superior dan ketahanan korosi yang sama atau lebih baik di air laut. Dibandingkan dengan keluarga 6xxx dan 7xxx, 5086 mengorbankan sedikit kekuatan puncak tetapi memperoleh peningkatan signifikan dalam performa korosi laut dan kemampuan las.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

5086 mudah dilas dengan metode fusi umum (GMAW/MIG, GTAW/TIG, dan las tahanan) dan menunjukkan penampilan manik las dan fusi yang baik saat sambungan tepat dan parameter dikendalikan. Penggunaan filler alloy yang cocok atau sedikit lebih kuat (misal 5183, 5356) direkomendasikan; pemilihan filler menyeimbangkan kekuatan las, keuletan dan performa korosi.

Zona terpengaruh panas (HAZ) las dapat mengalami pelunakan jika logam dasar dalam temper H tinggi; temper stabilisasi seperti H116 ditentukan untuk membatasi sensitivitas pasca-las. Risiko hot-cracking rendah dibandingkan dengan beberapa paduan Al berkuat tinggi, tetapi kontrol inklusi dan permukaan bersih penting untuk las yang handal.

Kemudahan Mesin

5086 memiliki kemudahan mesin sedang jika dibandingkan dengan paduan tempa lain; lebih mudah dikerjakan dibandingkan banyak paduan cor Mg tinggi tetapi lebih sulit daripada aluminium seri 6xxx yang mengandung silikon untuk kontrol serpihan. Gunakan alat karbida tajam, setup kaku, dan kecepatan makan sedang hingga tinggi untuk menghindari gesekan alat dan pengerasan kerja.

Kecepatan potong dan laju makan harus disesuaikan dengan ketebalan bagian dan temper; temper H meningkatkan kecenderungan pengerasan kerja dan mungkin menghasilkan serpihan panjang berkelanjutan. Pendingin disarankan untuk menghilangkan serpihan dan mengurangi penumpukan panas; hasil permukaan membaik dengan jalur halus dan geometri alat yang terkontrol.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper O dan H111 dan menurun seiring paduan dikeraskan secara plastis ke kondisi H32/H34/H116. Radius tekuk minimum bergantung pada temper dan ketebalan; lembar anil dapat menerima radius kecil (≈1–2× tebal), sedangkan temper H biasanya memerlukan radius lebih besar dan proses pembentukan bertahap.

Pembentukan dingin dan bending bertahap umum dilakukan; untuk bentuk kompleks pertimbangkan pembentukan hangat atau siklus pra-anil untuk mengurangi pegas kembali dan retak. Paduan merespon secara prediktif terhadap pembentukan tarik terkontrol tetapi penipisan lokal dapat terjadi pada penarikan dalam jika tekanan holder dan pelumasan tidak optimal.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai anggota seri 5xxx, 5086 tidak dapat diperlakukan panas dalam arti pengerasan presipitasi; perlakuan larutan dan penuaan buatan tidak secara signifikan meningkatkan kekuatan. Upaya pemanasan buatan akan lebih mempengaruhi pemulihan dan rekristralisasi daripada menghasilkan presipitat penguat yang berarti.

Cara utama meningkatkan kekuatan adalah pengerasan kerja melalui deformasi dingin diikuti perlakuan stabilisasi (misal H116) untuk meminimalkan pengerasan akibat penuaan regangan dan perubahan mikrostruktur selama penggunaan. Anil (O) mengembalikan material ke kondisi kekuatan rendah dan keuletan tinggi serta digunakan untuk mengembalikan kemampuan bentuk setelah pengerjaan berat.

Pemaparan panas dari pengelasan dapat menyebabkan anil lokal pada daerah kerja dingin dan mengurangi luluh serta kekerasan pada temper H; pemrosesan mekanik pasca-las atau pemilihan temper stabil merupakan langkah mitigasi umum. Siklus pemanasan terkendali kadang digunakan untuk menghilangkan tegangan residual tetapi tidak menghasilkan pengerasan presipitat puncak seperti pada paduan 6xxx/7xxx.

Performa Suhu Tinggi

5086 kehilangan kekuatan secara progresif dengan naiknya suhu; kekuatan desain yang berguna biasanya ditentukan untuk suhu ambient hingga sedang naik (~100 °C). Untuk layanan kontinu di atas ~100–150 °C, kekuatan dan ketahanan creep menurun, dan perancang harus mengacu pada data suhu tinggi spesifik untuk aplikasi.

Oksidasi terbatas pada lapisan aluminium oksida yang stabil, sehingga degradasi permukaan pada suhu tinggi di udara minimal dibandingkan paduan ferrous. Namun, paparan panas dapat mengubah mikrostruktur pada temper H, mengurangi kerja dingin residual, dan meningkatkan kerentanan korosi lokal dalam lingkungan agresif.

Zona terpengaruh panas las yang terpapar siklus panas berulang dapat mengalami pengerasan mikrostruktur dan pelunakan; aplikasi struktural yang mengalami beban panas tinggi atau siklus termal berulang memerlukan kualifikasi ketat dan kadang pemilihan paduan alternatif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Pemakaian 5086
Maritim	Plating lambung, superstruktur	Ketahanan korosi air laut yang sangat baik dan kemampuan las baik
Otomotif	Bulkhead, tangki bahan bakar	Kekuatan terhadap berat yang baik dan tahan penyok/impact
Aerospace	Fitting non-kritis, fairing	Ketangguhan tinggi dan ketahanan korosi saat kekuatan puncak ekstrem tidak diperlukan
Energi / Kriogenik	Tangki LNG, bejana kriogenik	Ketangguhan pada suhu rendah dan kemampuan las
Industri / Bejana tekan	Tangki kimia, bejana penyimpanan	Ketahanan korosi terhadap berbagai bahan kimia dan kemampuan bentuk baik

5086 adalah paduan workhorse di mana perancang membutuhkan keseimbangan antara kemampuan las, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang hingga tinggi tanpa bergantung pada pengerasan presipitasi. Sangat berharga di mana sambungan las akan terpapar lingkungan laut atau di mana sifat mekanik pasca-las kritis.

Wawasan Pemilihan

Pilih 5086 ketika ketahanan korosi laut dan kemampuan las menjadi prioritas dibandingkan kekuatan puncak absolut; ini adalah pilihan praktis untuk lambung kapal, tangki, dan struktur las. Temper stabilisasi H116 sering ditentukan ketika diperlukan ketahanan korosi pasca-las dan stabilitas dimensi.

Dibandingkan dengan aluminium komersial murni (1100), 5086 menukarkan kekuatan lebih tinggi dan performa air laut lebih baik dengan sedikit penurunan konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk marginal lebih rendah. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 5086 memberikan kekuatan lebih dan ketahanan korosi klorida yang sama atau lebih baik, sehingga lebih disukai di lingkungan maritim agresif.

Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 5086 menawarkan perilaku korosi dan kemampuan las yang superior meski kekuatan maksimum capaiannya lebih rendah; pilih 5086 ketika ketahanan korosi dan performa pasca-las lebih penting daripada memaksimalkan sifat tarik/luluh. Untuk desain yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi, pertimbangkan pilihan struktural yang