Aluminium 518: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Umum Komprehensif

Alloy 518 adalah anggota dari seri 5xxx (Al-Mg) paduan aluminium, yang terutama dicirikan oleh magnesium sebagai elemen paduan utama. Ini termasuk dalam keluarga yang tidak dapat diperlakukan secara panas (non-heat-treatable) di mana kekuatan dikembangkan terutama melalui pengerasan larutan padat (solid-solution strengthening) dan pengerasan akibat deformasi (strain/work hardening) daripada perlakuan panas presipitasi.

Penambahan paduan utama yang khas dalam 518 mencakup magnesium dalam kisaran persen satu digit tengah, dengan jumlah terkendali dari mangan dan elemen jejak seperti kromium dan titanium untuk menstabilkan struktur butir dan mengontrol rekristalisasi. Elemen-elemen ini menghasilkan keseimbangan kekuatan sedang hingga tinggi, daktilitas baik dalam kondisi annealed, serta peningkatan performa di lingkungan laut dan atmosfer dibandingkan banyak paduan Al-Si atau Al-Mn.

Ciri utama 518 adalah rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan, ketahanan yang baik terhadap korosi umum dan pitting di lingkungan air laut, serta kemampuan pembentukan dingin yang sangat baik dalam kondisi annealed. Kemampuan las umumnya baik menggunakan proses fusi konvensional, meskipun pelemahan lokal di zona terpengaruh panas (HAZ) dan beberapa kerentanan terhadap retak korosi akibat tegangan (stress-corrosion cracking) dalam kondisi tertentu harus dipertimbangkan dalam desain.

Industri yang biasa menggunakan paduan seperti 518 meliputi otomotif, trailer truk, struktur dan panel marine, pelapis arsitektural, serta beberapa komponen struktural di sektor transportasi dan energi. Insinyur memilih 518 ketika dibutuhkan kombinasi pembentukan, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang di mana paduan yang dapat diperlakukan panas dianggap tidak perlu atau merugikan untuk operasi pembentukan dan pengelasan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Excellent	Excellent	Sepenuhnya di-anneal, terbaik untuk pembentukan kompleks
H12	Rendah-Sedang	Sedang	Sangat baik	Excellent	Quarter hard; peningkatan kekuatan sedang
H14	Sedang	Rendah-Sedang	Baik	Excellent	Half hard; umum untuk lembaran yang memerlukan kekakuan
H16	Sedang-Tinggi	Rendah	Cukup	Excellent	Three-quarter hard; digunakan ketika diperlukan kekuatan lebih tinggi tanpa perlakuan panas
H18	Tinggi	Rendah	Terbatas	Excellent	Full hard; pembentukan terbatas tapi kekuatan kerja dingin tertinggi
H111	Rendah-Sedang	Sedang-Tinggi	Sangat baik	Excellent	Sedikit dikerjakan setelah anneal, tingkat pengerasan deformasi tidak ditentukan
H32	Sedang	Rendah-Sedang	Baik	Excellent	Pengerasan deformasi dan distabilisasi untuk mempertahankan formabilitas setelah anneal terbatas

Temper memiliki pengaruh utama terhadap keseimbangan mekanik dan perilaku fabrikasi 518. Kondisi annealed (O) memberikan daktilitas maksimum untuk proses deep drawing dan stamping kompleks, sementara temper H memberikan peningkatan kekuatan dengan pengorbanan elongasi dan radius lengkung yang ketat.

Karena 518 tidak diperkuat oleh perlakuan panas presipitasi konvensional, temper dicapai melalui kontrol pengerjaan dingin dan perlakuan stabilisasi untuk menyesuaikan sifat akhir pemakaian. Perancang harus memperhitungkan pelunakan HAZ setelah pengelasan dan memilih temper yang sesuai dengan urutan pembentukan dan kebutuhan pasca fabrikasi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0,10 max	Kotoran; dikendalikan rendah untuk menjaga daktilitas dan ketahanan korosi
Fe	0,40 max	Kotoran khas; memengaruhi kekuatan dan pembentukan intermetallic
Mn	0,20–0,80	Mengontrol struktur butir dan menghambat rekristalisasi
Mg	3,5–5,0	Elemen penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi dan kekuatan
Cu	0,10 max	Diminimalkan untuk mempertahankan ketahanan korosi; Cu tinggi mengurangi ketahanan SCC
Zn	0,25 max	Dikendalikan rendah untuk mempertahankan perilaku anod terhadap logam katodik
Cr	0,05–0,25	Penghalus butir dan meningkatkan ketahanan terhadap rekristalisasi dan korosi batas butir
Ti	0,05–0,15	Bahan penghalus butir selama proses pengecoran dan penempaan
Lainnya (Al sisanya)	Balance	Aluminium membentuk matriks; elemen jejak lain dikontrol sesuai spesifikasi

Kandungan magnesium adalah penentu utama kekuatan dan performa ketahanan korosi pada 518, dengan kenaikan kadar umumnya meningkatkan sifat tarik sambil juga mempengaruhi kerentanan terhadap retak korosi akibat tegangan pada konsentrasi layanan tinggi. Mangan dan kromium berperan sebagai mikro-paduan yang mengontrol ukuran butir dan mengurangi pelemahan selama paparan panas dan pengelasan. Elemen kotoran seperti besi dan silikon dibatasi untuk menghindari intermetallic kasar yang dapat menurunkan ketangguhan dan kemampuan bentuk.

Sifat Mekanik

Pada beban tarik, 518 menunjukkan rentang perilaku luas tergantung temper dan ketebalan. Material annealed (O) menunjukkan kekuatan luluh relatif rendah dengan elongasi tinggi yang cocok untuk deep drawing dan stretch forming, sementara temper H menunjukkan peningkatan bertahap pada kekuatan bukti dan luluh dengan penurunan pada daktilitas dan kemampuan membengkok. Kekuatan luluh dan tarik bergantung pada ketebalan dan sejarah proses; lembaran yang lebih tipis dan temper yang lebih dikerjakan secara dingin mencapai kekuatan suhu ruang yang jauh lebih tinggi.

Tren kekerasan mencerminkan sifat tarik dan dipakai sebagai metrik cepat di lantai produksi untuk memverifikasi temper. Performa lelah sangat terkait dengan kondisi permukaan, tegangan sisa, dan mikrostruktur; permukaan yang dipoles dan dikerjakan dingin cenderung memiliki umur lelah lebih baik, sedangkan notch, ujung las, dan intermetallic kasar menurunkannya. Praktik desain membutuhkan perhitungan pelemahan HAZ di dekat las ketika detail kritis terhadap kelelahan ada.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (mis. H14 / H32)	Catatan
Kekuatan Tarik	130–200 MPa	220–320 MPa	Cakupan luas; tarik tergantung level pengerjaan dingin dan ketebalan
Kekuatan Luluh	60–140 MPa	150–260 MPa	Kekuatan luluh meningkat tajam dengan temper H dan pengerasan deformasi
Elongasi	20–35%	6–15%	Daktilitas tertinggi pada material annealed dan menurun dengan pengerasan kerja
Kekerasan	30–55 HB	60–95 HB	Nilai Brinell mencerminkan kekuatan temper relatif

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	~2,66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mg hasil ulang; memungkinkan kekuatan spesifik tinggi
Range Leleh	~555–650 °C	Rentang solidus-liquidus tergantung paduan dan kotoran jejak
Konduktivitas Termal	~130–160 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena paduan; masih baik untuk pelepasan panas
Konduktivitas Listrik	~30–45% IACS	Konduktivitas sedang dibandingkan paduan aluminium struktural lain
Kalor Jenis	~0,9 J/g·K	Berguna untuk perhitungan termal transient
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Koefisien khas paduan aluminium; penting untuk desain sambungan

Sifat fisik menempatkan 518 sebagai material menarik untuk aplikasi yang membutuhkan pengurangan berat dan pelepasan panas bersamaan, seperti panel bodi dan beberapa komponen penyebar panas. Konduktivitas termal dan listrik cukup untuk banyak tugas manajemen termal meskipun lebih rendah dari aluminium murni dan paduan yang dapat diperlakukan panas; perancang harus mempertimbangkan ini saat menentukan ketebalan untuk jalur penghantaran panas.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pelat Tipis (Sheet)	0,3–6,0 mm	Tergantung ketebalan; pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan	O, H12, H14, H32	Sering digunakan untuk panel bodi, cladding, dan panel interior
Pelat Tebal (Plate)	6–50 mm	Potensi pengerjaan dingin lebih rendah; sifat dikontrol oleh proses rolling	O, H111	Digunakan saat diperlukan kekuatan sektion tebal dan ketahanan korosi
Ekstrusi	Ketebalan dinding 1–25 mm	Kekuatan dipengaruhi oleh penarikan dingin dan penuaan billet	O, H11, H22	Ekstrusi struktural untuk rangka dan penguat
Tabung (Tube)	Ø 6–200 mm	Rolling dan drawing memengaruhi anisotropi mekanis	O, H14, H16	Digunakan untuk HVAC, tabung struktural, dan tabung kelautan
Batang/Batang Bulat (Bar/Rod)	Ø 3–80 mm	Pengerjaan dingin meningkatkan kekerasan dan batas luluh	O, H12, H14	Komponen mesin dan pengikat dengan kekuatan sedang yang dapat diterima

Faktor bentuk secara langsung memengaruhi kekuatan yang dapat dicapai dan mikrostruktur karena perbedaan proses rolling, drawing, dan laju pendinginan. Pelat tipis dapat mengalami pengerjaan berat agar mencapai temper H tinggi dengan biaya rendah, sedangkan pelat tebal dan ekstrusi tebal lebih bergantung pada rolling terkontrol dan perlakuan termomekanik untuk mencapai sifat yang diinginkan.

Perbedaan proses ini menentukan pilihan aplikasi: pelat tipis dioptimalkan untuk pembentukan dan hasil permukaan, pelat tebal untuk bagian struktural pembawa beban, ekstrusi untuk penampang kompleks, dan batang/batang bulat/tabung untuk komponen yang dimachining dan fabrikasi.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	518	USA	Paduan aluminium-magnesium khas; sering dirujuk di katalog pemasok
EN AW	5182 (paling dekat)	Eropa	5182 umum digunakan di Eropa dan komposisinya mirip dengan varian AA 518
JIS	A5182 (paling dekat)	Jepang	Praktik Jepang sering merujuk ke 5182 untuk komposisi Al-Mg yang serupa
GB/T	5182 (paling dekat)	China	Standar China memiliki ekivalen di keluarga 5xxx; penomoran satu-satu langsung bisa berbeda

Ekivalen satu-satu langsung sulit dicapai karena sistem penomoran paduan mencakup varian keluarga dan vendor spesifik; 518 biasanya cocok dengan kimia gaya 5182 dalam standar internasional. Toleransi minor, batas impuritas, dan temper wajib dapat berbeda antar spesifikasi, jadi pembeli harus memverifikasi sertifikat pabrik dan persyaratan uji mekanik saat mengganti grade lintas wilayah.

Ketahanan Korosi

Paduan 518 memberikan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik dan sering dispesifikasikan untuk aplikasi kelautan dan pesisir di mana paparan klorida menjadi perhatian. Kandungan magnesium memberikan perilaku galvanik yang menguntungkan dibandingkan paduan aluminium lebih katodik, tetapi perlindungan permukaan dan praktek anodizing sering diterapkan untuk meningkatkan kinerja jangka panjang.

Di lingkungan kelautan, 518 menunjukkan ketahanan baik terhadap pitting dan korosi crevice selama klorida terkelola dan pelapis pelindung atau anoda protektif digunakan dalam desain. Korosi lokal cenderung diperparah oleh impuritas, permukaan kasar, atau pelapis yang terlepas, sehingga kontrol hasil permukaan dan penyegelan sambungan yang tepat menjadi langkah desain penting.

Sensitivitas terhadap stress corrosion cracking (SCC) meningkat dengan kandungan magnesium dan tegangan tarik yang diterapkan pada temperatur tinggi atau lingkungan klorida agresif; paduan dengan Mg di atas kira-kira 5% memiliki risiko lebih tinggi secara signifikan. Untuk kimia grade 518 yang berada di rentang Mg sedang, SCC dapat dikendalikan melalui pemilihan material, desain untuk mengurangi tegangan tarik sisa, dan perlakuan pasca-las seperti peredaan tegangan mekanis atau pelapisan yang sesuai bila layanan kritis mengharuskan.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

518 mudah dilas dengan MIG (GMAW), TIG (GTAW), dan proses resistansi menggunakan kawat pengisi konvensional yang kompatibel dengan sistem Al-Mg. Pilihan pengisi tipikal adalah kawat pengisi seri 5xxx yang sesuai atau sedikit melebihi kandungan magnesium logam dasar untuk mengurangi sensitivitas terhadap korosi dan pelunakan zona pengaruh panas (HAZ). Pelunakan HAZ memang sifat bawaan paduan Al-Mg setelah pengelasan, sehingga perancang sering menentukan toleransi mekanis pasca-las atau memilih kombinasi temper/pengisi untuk memitigasi kehilangan kekuatan lokal.

Kemudahan Mesin (Machinability)

Kemudahan mesin 518 moderat dan umumnya lebih baik dibandingkan paduan aluminium dengan kekuatan lebih tinggi; paduan ini lebih mudah dimachining dibandingkan banyak paduan Al-Mn tetapi lebih lunak daripada paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061. Pemakaian alat carbide dengan geometri rake positif, penjepit kerja yang kaku, dan pengeluaran serpihan yang terkontrol dianjurkan untuk menghindari pembentukan tepi terak dan pengikisan permukaan. Kecepatan alat harus disesuaikan untuk aluminium (putaran per menit tinggi) dikombinasikan dengan kecepatan makan yang sesuai agar menghindari chatter dan menghasilkan serpihan yang seragam.

Kemampuan Bentuk (Formability)

Kemampuan bentuk 518 pada temper O sangat baik untuk proses deep drawing, stretch forming, dan hemming; radius lentur minimum tipikal tergantung pada temper dan ketebalan tetapi sering mendekati 1–1,5× ketebalan dalam kondisi annealed. Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan dan mengurangi radius lentur yang diperbolehkan; pelepasan pegas (springback) harus diperhitungkan dalam desain tooling saat bekerja pada temper H. Pembentukan hangat dapat sedikit memperpanjang batas kemampuan bentuk tetapi jarang diperlukan kecuali bentuk ekstrem atau kompensasi springback tinggi diinginkan.

Perilaku Perlakuan Panas

518 diklasifikasikan sebagai paduan aluminium wrough yang tidak dapat diperlakukan panas; peningkatan kekuatan massal dicapai melalui efek solid-solution (dari Mg) dan pengerasan regangan, bukan pengerasan presipitasi. Tidak ada jalur penuaan presipitasi gaya T6 yang berguna untuk peningkatan kekuatan berkelanjutan, dan upaya penerapan perlakuan panas konvensional biasanya menghasilkan pelunakan, bukan pengerasan.

Proses termal tipikal berfokus pada annealing untuk memulihkan keuletan (misal, anneal pada suhu sekitar 345–415 °C tergantung bentuk produk) dan perlakuan stabilisasi untuk mengurangi tegangan sisa serta mengontrol stabilitas dimensi. Jika dibutuhkan kekuatan lebih tinggi, urutan pengerasan kerja (rolling, drawing) dikombinasikan dengan desain temper terkontrol (temper H) adalah jalur industri untuk mencapai sifat target.

Kinerja Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi, 518 mengalami penurunan kekuatan secara bertahap akibat fenomena recovery dan rekristalisasi, dengan sifat mekanik yang dapat digunakan biasanya terbatas pada suhu layanan di bawah kira-kira 100–150 °C untuk aplikasi pembawa beban. Oksidasi minimal dalam sebagian besar lingkungan atmosfer, tetapi paparan lama pada suhu tinggi atau atmosfer mengandung oksidator dan klorida mempercepat perubahan mikrostruktur dan bisa menurunkan ketahanan korosi.

Perhatian khusus harus diberikan pada rangkaian las karena zona pengaruh panas (HAZ) dapat mengalami pelunakan tambahan selama siklus termal, dan kinerja creep pada suhu tinggi terbatas; toleransi desain dan pengujian dianjurkan untuk komponen yang dikenakan beban berkelanjutan pada suhu sedang.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Alasan Penggunaan 518
Otomotif	Panel bodi, pelapis dalam	Formabilitas sangat baik pada temper O; ketahanan korosi dan tahan penyok baik saat pengerasan regangan
Kelautan	Komponen kabin, panel struktural	Ketahanan korosi air laut baik dan kemampuan las yang baik untuk rakitan las
Aerospace	Struktur sekunder, fairing	Rasio kekuatan terhadap berat baik dan formabilitas untuk bagian struktural non-primer
Arsitektur	Panel cladding dan atap	Ketahanan cuaca dan kemudahan fabrikasi untuk permukaan dengan hasil akhir estetis
Elektronik	Panel penyebar panas	Konduktivitas termal memadai dengan densitas rendah untuk enclosure yang sensitif terhadap berat

518 digunakan ketika diperlukan keseimbangan antara formabilitas, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang serta ketika kemampuan las dan hasil permukaan sangat penting. Fleksibilitasnya di berbagai bentuk produk dan temper menjadikannya pilihan praktis untuk komponen struktural dan enclosure berukuran menengah di berbagai industri.

Wawasan Pemilihan

Bagi perancang yang membandingkan 518 dengan aluminium murni komersial seperti 1100, diharapkan 518 akan menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi dan kemampuan pembawa beban yang jauh lebih baik. Jika konduktivitas adalah persyaratan utama, 1100 atau paduan kemurnian tinggi tetap lebih disukai; pilih 518 saat performa struktural dan ketahanan korosi menjadi prioritas.

Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja seperti 3003 atau 5052, 518 biasanya memiliki kekuatan yang lebih tinggi karena kandungan Mg yang lebih tinggi dengan mempertahankan ketahanan korosi yang kompetitif; namun, 5052 mungkin memiliki formabilitas unggul dalam beberapa aplikasi deep-draw. Saat memilih antara 518 dan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, pilih 518 jika pengerjaan dingin intensif atau kinerja ketahanan korosi kelautan diperlukan meskipun puncak kekuatannya lebih rendah; 6061 lebih cocok saat dibutuhkan kekuatan perlakuan panas lebih tinggi dan kemudahan mesin yang lebih baik.

Pertimbangan dalam pengadaan harus mencakup ketersediaan pemasok lokal untuk temper dan ketebalan yang diinginkan, kompatibilitas bahan pengisi las, serta kemungkinan kebutuhan perlakuan pasca-las atau pasca-pembentukan untuk memastikan komponen akhir memenuhi persyaratan ketahanan terhadap kelelahan dan stabilitas dimensi.

Ringkasan Penutup

Paduan 518 tetap relevan karena menggabungkan keunggulan intrinsik sistem Al-Mg—ketahanan korosi yang baik, kemampuan las yang baik, dan kemampuan pembentukan tinggi dalam kondisi anil—dengan kemampuan untuk mencapai kekuatan yang berguna melalui pengerjaan dingin yang ekonomis. Sifat-sifat yang seimbang menjadikannya pilihan serbaguna untuk aplikasi transportasi, kelautan, dan arsitektur di mana diperlukan kinerja yang andal, kemudahan manufaktur, dan efisiensi biaya.