Aluminium 5152: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

Alloy 5152 adalah anggota dari seri aluminium 5xxx, yang ditandai dengan magnesium sebagai unsur paduan utama. Ini adalah paduan yang tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas, tapi dapat diperkuat dengan pengerjaan dingin; mekanisme penguatan utamanya adalah penguatan larutan padat yang dipadukan dengan pengerasan kerja; paduan ini tidak merespon perlakuan panas pelarutan/pengendapan konvensional.

5152 menawarkan keseimbangan antara kekuatan sedang hingga tinggi, ketahanan korosi yang sangat baik di banyak lingkungan (terutama atmosfer laut), kemampuan las yang baik, serta keterbentukan yang masuk akal pada kondisi annealed dan pengerasan ringan. Industri tipikal yang menggunakan 5152 meliputi konstruksi kelautan, transportasi (termasuk otomotif dan kereta api), bejana tekan, dan aplikasi arsitektural yang membutuhkan kinerja tahan korosi dan kemampuan dibentuk.

Para engineer memilih 5152 apabila dibutuhkan kombinasi ketahanan terhadap air laut atau garam penghilang es, perilaku kelelahan yang baik, serta kemampuan untuk dibentuk dan dilas secara ekonomis. Seringkali paduan ini lebih disukai dibandingkan paduan kemurnian komersial yang lebih lunak karena kekuatan tambahannya, dan terhadap paduan yang dapat diperkuat dengan perlakuan panas ketika proses fabrikasi melibatkan pengerjaan dingin yang ekstensif. 5152 juga dipilih ketika stabilitas dimensi setelah pengerasan kerja sedang dan ketahanan terhadap retak korosi tegangan sangat penting.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Keterbentukan	Ke las-an	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Sangat Baik	Sangat Baik	Sepenuhnya annealed, terbaik untuk penarikan dalam dan pembentukan berat
H14	Sedang	Sedang (12–18%)	Baik	Sangat Baik	Quarter-hard, peningkatan kekuatan dengan ketangguhan tetap terjaga
H16	Sedang-Tinggi	Sedang (8–15%)	Baik	Sangat Baik	Half-hard, umum untuk bagian lembaran berbentuk
H18	Tinggi	Lebih Rendah (5–12%)	Cukup	Sangat Baik	Three-quarter hard, digunakan untuk kekakuan struktural
H22	Sedang	Sedang (10–18%)	Baik	Sangat Baik	Stress-relieved setelah anneal parsial
H32	Tinggi (stabil)	Lebih Rendah (6–12%)	Cukup-Baik	Sangat Baik	Pengerasan kerja dan distabilkan untuk sifat yang terkontrol

Temper sangat memengaruhi kompromi antara kekuatan dan keuletan pada 5152, dengan kondisi annealed O memberikan keterbentukan terbaik untuk penarikan dalam dan pembengkokan berat. Pengerasan kerja (seri H) meningkatkan kekuatan luluh dan tarik dengan mengorbankan elongasi, meningkatkan kekakuan dan ketahanan terhadap penyok pada komponen yang difabrikasi.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.25	Kotoran dari peleburan; Si rendah mempertahankan keterbentukan
Fe	≤ 0.40	Kotoran umum; Fe tinggi dapat mengurangi keuletan
Mn	≤ 0.15	Minor; membantu pengendalian struktur butir
Mg	2.2–2.8	Unsur paduan utama yang memberikan kekuatan dan ketahanan korosi
Cu	≤ 0.10	Rendah untuk mengendalikan kerentanan terhadap SCC dan mempertahankan ketahanan korosi
Zn	≤ 0.10	Dibatasi rendah untuk menghindari retak panas dan masalah galvanik
Cr	≤ 0.15	Dapat sedikit meningkatkan struktur butir dan kinerja korosi
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir pada coran/ingot; kandungan rendah pada bahan baku
Lainnya	≤ 0.05 per unsur, 0.15 total	Unsur residu dan jejak; sisanya Al

Magnesium adalah unsur paduan dominan yang menentukan baselines sifat mekanik dan ketahanan korosi paduan; kandungan Mg yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan melalui pengerasan larutan padat namun dapat memengaruhi keterbentukan dan karakteristik pengelasan. Unsur jejak seperti Fe, Si, dan Cu dikontrol untuk membatasi intermetalik getas serta mempertahankan kemampuan las dan ketahanan terhadap korosi lokal.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada 5152 sangat bergantung pada temper: material annealed menunjukkan kekuatan luluh relatif rendah dan kekuatan tarik sedang dengan elongasi seragam yang tinggi, sedangkan material temper terdiri H menunjukkan kekuatan luluh dan tarik akhir yang jauh lebih tinggi tapi elongasi menurun. Paduan ini umumnya menunjukkan respons tegangan-regangan yang mulus dengan pengerasan kerja yang cukup, memberikan penyerapan energi yang baik dan perilaku springback yang dapat diprediksi untuk bagian struktural.

Kinerja lelah mendapatkan keuntungan dari ketahanan paduan yang baik terhadap kelelahan korosi dan tidak adanya presipitasi kasar; umur lelah meningkat pada permukaan finishing bagus dan ketika menghindari konsentrator tegangan tajam. Ketebalan sangat mempengaruhi parameter mekanik dan keterbentukan — ketebalan tipis lebih mudah dibentuk dingin dan memiliki radius lentur yang diizinkan lebih tinggi dibandingkan plat tebal dimana gradien regangan akibat pembengkokan dapat terlokalisasi.

Sifat	O/Annealed	Temper Kunci (mis. H32/H16)	Catatan
Kekuatan Tarik	170–240 MPa	240–330 MPa	Nilai bervariasi dengan temper dan ketebalan; temper H menunjukkan peningkatan signifikan
Kekuatan Luluh	60–120 MPa	150–275 MPa	Kekuatan luluh meningkat pesat dengan pengerasan kerja; desain berdasarkan temper terendah yang diperkirakan
Elongasi	20–30%	6–15%	Keuletan berkurang seiring peningkatan temper; ketebalan mempengaruhi nilai elongasi
Kekerasan	30–45 HB	60–95 HB	Berkorelasi dengan tingkat temper; kekerasan berkorelasi dengan kekuatan luluh/tarik

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Kepadatan	2.68 g/cm³	Umum untuk paduan aluminium tempa; berguna untuk perhitungan massa
Rentang Leleh	570–650 °C	Solidus/liquidus bervariasi dengan kotoran; tidak dapat diperkuat dengan perlakuan panas
Konduktivitas Termal	~130–150 W/m·K	Lebih rendah dari Al murni namun masih tinggi untuk aplikasi pembuangan panas
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS	Paduan menurunkan konduktivitas dibandingkan aluminium murni
Kalor Spesifik	~900 J/kg·K	Nilai suhu ruang tipikal untuk model termal
Koefisien Ekspansi Termal	23–24 µm/m·K	Mirip dengan paduan Al-Mg lain; penting untuk perakitan sambungan material berbeda

Sifat termal dan listrik 5152 membuatnya cocok untuk komponen yang membutuhkan pembuangan panas baik dan konduksi listrik sedang sambil tetap memberikan ketahanan korosi. Kombinasi kepadatan rendah dan konduktivitas termal baik menguntungkan dalam aplikasi kelautan dan transportasi yang mengutamakan bobot ringan dan pengelolaan panas.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.2–6.0 mm	Seragam di seluruh lebar; bergantung temper	O, H14, H16, H18, H32	Diproduksi luas; digunakan untuk panel berbentuk dan tangki
Plat	6–25 mm	Keterbentukan lebih rendah, kekakuan lebih tinggi	H18, H32	Digunakan untuk panel struktural dan komponen bejana tekan
Ekstrusi	Profil hingga ukuran besar	Kekuatan tergantung temper dan ukuran penampang	H22, H32	Pemakaian terbatas dibandingkan ekstrusi seri 5000 yang dioptimalkan untuk paduan 5xxx
Tabung	Ketebalan dinding 0.5–10 mm	Perilaku mirip lembaran; las dan penarikan penting	O, H16, H32	Digunakan untuk penanganan fluida dan aplikasi struktural
Batang/Rondel	Hingga diameter 100 mm	Umumnya diproduksi dalam kondisi pengerasan kerja	H14–H32	Digunakan untuk komponen yang dimachining dengan kebutuhan ketahanan korosi dan kekuatan sedang

Lembaran dan coil adalah bentuk komersial paling umum untuk 5152, diproduksi dengan kontrol ketat terhadap finishing permukaan untuk aplikasi dekoratif dan ekspos. Plat dan ekstrusi membutuhkan parameter pemrosesan yang disesuaikan dan sering temper berbeda untuk menyeimbangkan performa mekanik dengan kemampuan produksi pada penampang yang lebih tebal atau lebih kompleks.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5152	USA	Penamaan utama pada standar Aluminum Association
EN AW	5152	Eropa	Umumnya setara tetapi standar EN dapat mencakup sufiks khusus untuk temper dan batas kotoran
JIS	A5152 (penamaan)	Jepang	Standar lokal dapat mencerminkan toleransi komposisi atau mekanik sedikit berbeda
GB/T	5152	China	Sering langsung dipetakan ke AA 5152 tapi perbedaan spesifikasi minor bisa ada

Penamaan setara kebanyakan saling memetakan antar standar besar karena paduan seri 5xxx distandarisasi secara global, tetapi perbedaan kecil dalam batas kotoran, penamaan temper, dan praktik sertifikasi dapat mempengaruhi ketergantian. Selalu periksa standar spesifik dan sertifikat uji pabrik untuk aplikasi kritis yang memerlukan kesesuaian komposisi atau mekanik yang ketat.

Ketahanan Korosi

5152 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang kuat, terutama di lingkungan laut dan di mana terjadi paparan terhadap semprotan air laut atau garam penghilang es. Kandungan magnesium memberikan peningkatan ketahanan terhadap korosi umum dan korosi titik dibandingkan dengan banyak paduan seri 3xxx, serta paduan ini membentuk lapisan oksida pelindung yang stabil di lingkungan alkali dan banyak lingkungan netral-ke-asam.

Kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) rendah dibandingkan dengan paduan tembaga tinggi, tetapi korosi lokal dapat terjadi di celah atau saat dikombinasikan secara galvanik dengan logam mulia tanpa isolasi. Dalam pasangan galvanik, 5152 bersifat anodis terhadap baja tahan karat dan paduan tembaga, sehingga perancang harus menggunakan penghalang isolasi atau strategi perlindungan katodik korban dalam rakitan logam campuran.

Dibandingkan dengan paduan seri 1xxx dan 3xxx, 5152 menawarkan ketahanan korosi yang lebih unggul dan kekuatan yang lebih tinggi; dibandingkan dengan paduan seri 6xxx, paduan ini umumnya lebih tahan korosi laut tetapi tidak menawarkan kekuatan puncak yang sama seperti bahan yang dapat diperlakukan panas.

Properti Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

5152 dapat dilas dengan mudah menggunakan proses fusi umum termasuk MIG (GMAW) dan TIG (GTAW); kandungan tembaga rendah dan magnesium yang terkendali membatasi kecenderungan retak panas bila prosedur yang baik diikuti. Paduan pengisi yang direkomendasikan meliputi 5356 (Al-Mg) untuk mempertahankan kekuatan dan ketahanan korosi, dengan 4043 digunakan untuk meningkatkan aliran dan mengurangi perubahan warna pada permukaan dekoratif. Pelunakan zona terdampak panas minimal karena paduan ini tidak dapat diperlakukan panas, namun pengendalian distorsi dan penetrasi bakar sangat penting saat mengelas plat tipis.

Machinability (Kemudahan Pemesinan)

Kemudahan pemesinan 5152 tergolong sedang hingga cukup; paduan ini dapat diproses lebih mudah dibanding beberapa paduan Al-Mg dengan kekuatan tinggi tetapi tidak sebaik beberapa paduan Al-Si yang mudah dipotong. Penggunaan alat pemotong karbida, geometri sudut tebas positif, dan kecepatan makan yang lebih tinggi dengan pelumas pendingin yang memadai memberikan hasil permukaan dan masa pakai alat terbaik; penumpukan paduan pada pinggiran alat dapat menjadi masalah pada pemotongan terputus-putus atau kondisi paduan yang lengket. Hindari kecepatan potong berlebih yang menyebabkan pengerasan material di dekat permukaan, dan pastikan pengendalian serpihan terutama untuk bagian dinding tipis.

Keformalan

Keformalan dalam kondisi temper O yang dianil sangat baik, memungkinkan proses penarikan dalam, spinning, dan pembengkokan kompleks dengan tingkat springback yang relatif rendah. Untuk temper H, radius bengkok harus diperbesar dan operasi pembentukan harus dilakukan bertahap untuk menghindari retak; perlakuan anneal antar tahap atau pembentukan dengan peregangan dapat digunakan untuk mencapai radius yang lebih kecil. Perancang harus merujuk pada radius tekuk minimum yang diungkapkan dalam kelipatan diameter ketebalan plat dan memperhitungkan pengerasan kerja pada prediksi springback akhir.

Perilaku Perlakuan Panas

Paduan ini tidak dapat diperlakukan panas; penguatan mekanis dicapai melalui pengerasan dingin (strain hardening) dan perlakuan stabilisasi panas, bukan melalui perlakuan larutan dan penuaan. Proses khas melibatkan annealing untuk mengembalikan duktalitas diikuti oleh pengerasan dingin terkontrol untuk mencapai tingkat kekuatan yang dibutuhkan, kadang disertai stabilisasi (pemanggangan suhu rendah) untuk mengurangi perubahan sifat di masa depan.

Annealing standar untuk paduan 5xxx dilakukan pada suhu yang mengembalikan struktur rekristalisasi tanpa menghasilkan intermetalik yang tidak diinginkan; temper O dicapai dengan anneal penuh dan pendinginan terkontrol. Upaya penerapan siklus perlakuan larutan/penuaan tipe T tidak menghasilkan penguatan usia yang signifikan pada 5152 sehingga tidak digunakan untuk peningkatan kekuatan.

Kinerja pada Suhu Tinggi

5152 kehilangan kekuatan secara bertahap saat suhu meningkat; kekuatan struktural yang dapat digunakan menurun melewati kisaran sekitar 100–150 °C dan paparan termal di atas sekitar 200 °C mempercepat proses annealing dan relaksasi sifat. Oksidasi aluminium itu sendiri minimal dalam kondisi layanan kecuali suhu sangat tinggi dan atmosfer agresif hadir, tetapi suhu tinggi dapat mengubah mikrostruktur dan mengurangi umur fatigue.

Zona terdampak panas hasil pengelasan dapat mengalami pelunakan lokal saat terekspos suhu pelayanan tinggi bersamaan dengan beban mekanis, sehingga desain harus mempertimbangkan pengurangan paparan suhu pada sambungan las yang kritis. Untuk operasi berkelanjutan pada suhu tinggi, sebaiknya dipertimbangkan keluarga paduan lain (misalnya paduan Al-Si atau Al-Zn-Mg tertentu).

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5152
Otomotif	Tangki bahan bakar dan panel bodi	Ketahanan korosi dan keformalan untuk bentuk kompleks
Kelautan	Pelat lambung, komponen dek	Ketahanan yang sangat baik terhadap air laut dan garam penghilang es
Dirgantara	Fitting interior dan fairing	Kekuatan terhadap bobot yang baik dan kemudahan fabrikasi
Elektronika	Rangka dan panel	Konduktivitas termal dan ketahanan korosi
Pressure Vessel	Tabung dan silinder LPG	Duktilitas, kemudahan pengelasan, dan ketahanan fatigue

5152 umumnya dipilih ketika kombinasi ketahanan korosi air laut dan kemampuan untuk dibentuk serta dilas di bengkel atau jalur produksi lebih penting dibandingkan memperoleh kekuatan tertinggi. Keseimbangan sifat paduan ini mendukung berbagai solusi desain di bidang transportasi, kelautan, dan perangkat industri.

Insight Pemilihan

Saat memilih 5152, prioritaskan aplikasi yang membutuhkan ketahanan terhadap lingkungan laut, kekuatan struktural sedang, dan keformalan yang baik. Gunakan 5152 dibandingkan paduan kemurnian komersial yang lebih lunak ketika diperlukan sifat luluh dan tarik yang lebih tinggi tanpa mengorbankan ketahanan korosi.

Dibandingkan aluminium murni komersial (misalnya 1100), 5152 menukar sebagian konduktivitas listrik dan keformalan mutlak dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan ketahanan korosi yang meningkat. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 5152 biasanya memberikan kekuatan yang setara atau sedikit lebih tinggi dan ketahanan korosi superior di lingkungan yang mengandung klorida. Dibandingkan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, 5152 tidak mencapai kekuatan puncak yang sama, tetapi sering dipilih ketika pengelasan, keformalan, dan ketahanan korosi laut lebih penting daripada kekuatan maksimum.

Ringkasan Penutup

Aluminium 5152 tetap menjadi paduan yang praktis dan serbaguna untuk rekayasa modern yang membutuhkan ketahanan korosi, kemudahan pengelasan, dan kemampuan dibentuk secara ekonomis. Respon pengerasan kerjanya dan performa stabil di lingkungan laut serta atmosfer menjaga relevansinya untuk aplikasi transportasi, kelautan, dan struktural di mana durabilitas jangka panjang dan kemudahan pemeliharaan menjadi prioritas.