Aluminium 5183: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Lengkap

5183 adalah anggota dari paduan aluminium seri 5xxx, yang diperkuat dengan magnesium (Mg) dan diklasifikasikan sebagai non-heat-treatable. Paduan ini diformulasikan untuk memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan grade kemurnian komersial rendah-Mg, sambil mempertahankan ketahanan korosi khas keluarga yang mengandung Mg. Unsur paduan utamanya adalah magnesium, biasanya dalam kisaran persen satuan tengah, dengan penambahan kecil kromium dan elemen jejak untuk mengendalikan struktur butir dan menahan serangan antar-butir. Mekanisme pengerasan utamanya adalah pengerasan larutan padat dari Mg dan pengerasan deformasi pada temper cold-worked; tidak ada pengerasan presipitasi untuk mencapai kekuatan tinggi.

Ciri utama 5183 meliputi kekuatan tarik di atas rata-rata untuk paduan seri 5xxx, ketahanan korosi laut yang sangat baik, kemampuan las yang baik dengan logam pengisi umum, dan kemampuan bentuk yang cukup dalam temper annealed dan strain-hardened ringan. Paduan ini banyak digunakan dalam struktur kelautan, komponen kendaraan, bejana tekan, dan aplikasi yang membutuhkan keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap air laut. Para insinyur memilih 5183 ketika ketahanan korosi dan duktibilitas seri 5xxx diperlukan dengan kekuatan lebih tinggi daripada seri 1100 atau 3000, dan ketika desainer lebih memilih pengerasan kerja daripada perlakuan panas untuk menyesuaikan sifat material.

5183 sering dipilih dibandingkan beberapa paduan seri 6xxx dan 7xxx ketika kemampuan las yang superior dan ketahanan terhadap lingkungan air asin lebih diutamakan dibandingkan kebutuhan kekuatan tertinggi mutlak. Paduan ini umum dispesifikasikan dalam pembuatan kapal, platform lepas pantai, tangki kriogenik, dan komponen transportasi yang menghadapi beban siklik serta paparan lingkungan klorida. Kombinasi kinerja mekanik, perilaku las yang terprediksi, dan ketersediaan dalam bentuk lembaran, plat, dan ekstrusi menjadikannya pilihan rekayasa pragmatis untuk komponen struktural aluminium dengan kekuatan sedang hingga tinggi.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Istimewa	Istimewa	Sangat lunak (fully annealed); formabilitas dan duktibilitas terbaik
H111	Rendah-Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Istimewa	Sedikit pengerasan deformasi; formabilitas umum untuk aplikasi komersial
H14	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Seperempat pengerasan; umum untuk proses penarikan dan pembentukan sedang
H24	Sedang-Tinggi	Sedang-Rendah	Cukup	Istimewa	Pengerasan deformasi stabil untuk peningkatan kekuatan
H116 / H1160	Sedang-Tinggi	Sedang	Cukup	Istimewa	Temper tahan korosi air laut, sering digunakan pada aplikasi kelautan
H32	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan deformasi dan distabilkan dengan annealing parsial
(Temper T)	Tidak berlaku	—	—	—	5183 non-heat-treatable; penunjukan T tidak umum untuk paduan ini

Pilihan temper sangat memengaruhi keseimbangan antara kekuatan dan duktibilitas pada 5183. Produk annealed (O) menawarkan elongasi tertinggi dan formabilitas terbaik untuk penarikan dalam atau pembentukan kompleks, sementara temper seri H secara progresif meningkatkan kekuatan melalui pengerasan deformasi dengan konsekuensi penurunan elongasi dan kapasitas stretch-forming.

Dalam praktiknya, bagian struktural kelautan sering menggunakan temper H116 atau H32 untuk menggabungkan kekuatan luluh yang ditingkatkan dengan kinerja ketahanan air laut yang teruji serta pengurangan kerentanan terhadap korosi tekan dalam kondisi layanan umum. Para fabrikator harus mengoordinasikan pemilihan temper dengan proses pembentukan dan paparan panas akhir karena temper dapat berubah selama proses pengelasan atau pembentukan panas.

Kandungan Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	maks 0,40	Silicon dibatasi untuk mengurangi intermetalik keras dan rapuh serta mempertahankan duktibilitas
Fe	maks 0,40	Besi dikontrol untuk membatasi partikel intermetalik kasar yang mengurangi formabilitas
Mn	maks 0,10	Mangan rendah; jumlah kecil memperhalus butir dan meningkatkan ketangguhan
Mg	4,5–5,5	Unsur penguatan utama; memberikan kekuatan larutan padat dan ketahanan korosi
Cu	maks 0,10	Tembaga diminimalkan untuk menghindari penurunan ketahanan korosi dan aktivitas galvanik yang meningkat
Zn	maks 0,25	Seng dijaga rendah agar tidak rentan terhadap retak korosi tekan
Cr	0,05–0,25	Kromium digunakan untuk mengendalikan struktur butir dan mengurangi sensitivitas terhadap korosi dan rekristalisasi
Ti	maks 0,15	Titanium sebagai perhalus butir, sering berupa residu dari proses
Lainnya (masing-masing)	maks 0,05	Elemen minor dan impuritas dibatasi; sisanya aluminium

Magnesium adalah unsur paduan dominan yang menentukan perilaku mekanik dan ketahanan korosi 5183; kandungan Mg yang lebih tinggi memberikan pengerasan larutan padat yang lebih baik dan performa korosi yang meningkat di lingkungan klorida. Kromium berfungsi sebagai tambahan mikro-paduan untuk mengendalikan pertumbuhan butir selama pemrosesan termomekanik dan membatasi eksfoliasi serta korosi antar-butir. Kandungan Cu dan Zn yang rendah sengaja disimpan untuk mempertahankan ketahanan korosi kelautan paduan dan meminimalkan kecenderungan galvanik terhadap baja dan logam lain.

Sifat Mekanik

Dalam perilaku tarik, 5183 menunjukkan kombinasi kekuatan tarik sedang hingga tinggi dan elongasi yang baik tergantung pada temper dan ketebalan. Material annealed (O) menunjukkan yield rendah tetapi elongasi seragam dan total tinggi yang cocok untuk operasi pembentukan, sementara temper H menunjukkan peningkatan yield dan kekuatan tarik yang dihasilkan dari pengerasan deformasi. Kekerasan berkorelasi dengan temper: produk temper H atau cold-worked memiliki nilai Vickers/Brinell lebih tinggi dibandingkan produk annealed, dan kekerasan bertambah seiring tingkatan pengerasan deformasi.

Kinerja kelelahan pada 5183 umumnya baik untuk keluarga 5xxx apabila permukaan, tegangan sisa, dan lubang korosi terkontrol; namun, umur kelelahan sensitif terhadap konsentrator tegangan dan pitting korosi kelautan. Ketebalan memengaruhi kekuatan dan duktibilitas: bagian yang lebih tipis lebih mudah cold-work untuk mencapai kekuatan lebih tinggi dan sering menunjukkan ketahanan kelelahan lebih baik setelah finishing permukaan, sementara plat tebal mungkin menunjukkan formabilitas lebih rendah dan anisotropi mekanik berbeda akibat sejarah penggilingan.

Properti	O/Annealed	Temper Utama (mis. H116/H32)	Catatan
Kekuatan Tarik	~180–260 MPa (tergantung ketebalan)	~260–340 MPa	Rentang lebar mencerminkan ketebalan dan tingkat pengerasan deformasi; data pemasok harus dikonsultasikan
Kekuatan Luluh	~60–140 MPa	~170–300 MPa	Yield meningkat signifikan pada temper H dan pengerasan deformasi
Elongasi	~20–35%	~6–18%	Annealed menunjukkan duktibilitas tinggi; temper H menukar duktibilitas dengan kekuatan
Kekerasan (HB)	~30–70 HB	~60–100 HB	Kekerasan meningkat seiring peningkatan strain-hardening dan tipe temper

Nilai mekanik spesifik di atas bervariasi dengan rute pemrosesan, paparan termal sebelumnya, dan bentuk produk; oleh karena itu, desain harus menggunakan data uji sertifikat dari lot yang disuplai. Ketika komponen yang kritis terhadap kelelahan diperlukan, spesifikasikan perlakuan pasca-fabrikasi seperti shot peening, finishing permukaan, atau anodizing untuk mengurangi inisiasi dari cacat permukaan dan memperpanjang umur pakai.

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Kerapatan	~2,66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mg; sedikit lebih rendah daripada beberapa tipe Al-Zn atau Al-Cu
Rentang Titik Leleh	~590–640 °C	Rentang solidus–liquidus bergantung pada komposisi dan impuritas
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni namun masih tinggi untuk struktur penyebar panas
Konduktivitas Listrik	~30–36 %IACS	Berat berkurang dari aluminium murni akibat pengaruh paduan Mg dan solut lainnya
Kalor Jenis	~0,90 J/g·K	Mendekati nilai common paduan aluminium
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien ekspansi termal khas untuk paduan aluminium

Konduktivitas termal dan listrik 5183 menjadikannya cocok untuk penyebaran panas dan beberapa aplikasi listrik di mana kekuatan mekanik lebih tinggi dari aluminium murni diperlukan. Kombinasi konduktivitas termal relatif tinggi dan formabilitas baik memungkinkan pemilihan untuk panel dan enclosure pertukaran panas yang menghadapi kondisi kelautan atau korosif.

Desainer harus memperhatikan koefisien ekspansi termal yang cukup tinggi ketika menggabungkan 5183 dengan material yang berbeda untuk menghindari akumulasi tegangan termal saat terjadi perubahan suhu layanan. Panduan rentang titik leleh juga penting untuk pengelasan dan siklus termal karena peleburan dan pembekuan kembali selama pengelasan mengubah mikrostruktur dan sifat mekanik secara lokal.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,3–6 mm	Seragam sepanjang ketebalan; baik untuk stamping	O, H111, H14, H116	Tersedia luas; digunakan untuk panel bodi dan pelapis kapal
Plat	6–200+ mm	Formabilitas lebih rendah; mendukung bagian struktural yang lebih tebal	O, H112, H116	Plat tebal untuk lambung kapal, dek, dan tekanan vessel
Ekstrusi	Penampang 2–200 mm	Kekuatan tergantung profil dan strain pasca ekstrusi	O, H32, H116	Arah longitudinal mendapatkan manfaat dari pengerjaan ekstrusi; memungkinkan profil kompleks
Tabung	Ukuran OD biasanya 6–300 mm	Kekuatan mirip dengan lembaran pada tabung dinding tipis	O, H111	Digunakan dalam pipa, tabung struktural, dan penukar panas
Batang/As	Diameter 5–200 mm	Bagian padat mencapai kekuatan melalui pengerjaan dingin	O, H14, H24	Digunakan untuk pengikat, fitting, dan komponen yang dikerjakan mesin

Proses manufaktur memengaruhi anisotropi mekanik dan tegangan sisa; lembaran dan plat mendapatkan sifatnya dari sejarah penggilingan, sementara ekstrusi menggabungkan komposisi paduan dengan geometri cetakan dan laju pendinginan. Plat tebal sering disuplai dengan struktur butir dan temper yang dikendalikan untuk menghindari eksfoliasi serta memastikan ketangguhan patahan yang memadai untuk layanan kelautan dan kriogenik.

Pemilihan antara lembaran, plat, dan bentuk ekstrusi harus mempertimbangkan proses fabrikasi lanjutan (forming, bending, pengelasan) dan beban servis; misalnya, profil kompleks hasil ekstrusi mengurangi kebutuhan pengelasan namun mungkin lebih mahal per unit dibanding produk gulungan datar. Finishing permukaan dan pra-perlakuan seperti anodizing atau pelapisan konversi harus ditentukan untuk mengoptimalkan umur korosi dan daya rekat cat.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5183	USA	Penunjukan Aluminium Association; banyak digunakan di Amerika Utara
EN AW	5183	Eropa	EN AW-5183 sering digunakan bergantian, tapi komposisi/toleransi EN mungkin sedikit berbeda
JIS	A5183	Jepang	Varian JIS menyesuaikan kimia dengan praktik manufaktur lokal
GB/T	5183	China	Standar China setara dengan kandungan Mg serupa namun potensi perbedaan batas impuritas

Label grade setara secara nominal dapat saling dipertukarkan, namun adanya perbedaan halus dalam batas impuritas, mikrostruktur yang diterima, dan penunjukan temper dapat ada antar standar. Pembeli sebaiknya membandingkan sertifikat pabrik dan spesifikasi order, bukan hanya mengandalkan nama grade, terutama untuk aplikasi kritis seperti fabrikasi lambung kapal atau pressure vessel.

Praktik regional mungkin lebih memilih temper tertentu atau spesifikasi tambahan (misalnya, H116 untuk layanan kelautan), jadi verifikasi kriteria penerimaan kimia dan mekanik serta minta laporan uji untuk memastikan kesesuaian dengan standar yang dimaksud.

Ketahanan Korosi

5183 menawarkan ketahanan yang kuat terhadap korosi umum dan lokal di lingkungan atmosfer dan air laut, yang menjadi alasan utama pemilihannya dalam aplikasi kelautan. Kandungan Mg yang relatif tinggi memberikan lapisan oksida pelindung yang melekat dan meningkatkan ketahanan terhadap pitting dibandingkan paduan rendah Mg, sementara tambahan kromium membantu mengontrol kerentanan terhadap korosi antar-butir dan eksfoliasi. Dalam lingkungan kaya klorida, impuritas yang dikendalikan dengan baik dan temper yang tepat (seperti H116) mengurangi risiko korosi aktif, namun kerusakan permukaan dan perawatan yang buruk tetap dapat menyebabkan pitting.

Mengenai stress corrosion cracking (SCC), paduan seri 5xxx dengan Mg di atas ~3% dapat rentan di bawah tegangan tarik berkelanjutan dan suhu tinggi; namun 5183 telah dioptimalkan dengan elemen penstabil dan pengendalian temper untuk meminimalkan SCC pada kondisi kelautan biasa. Meski demikian, rancangan harus menghindari tegangan tarik tinggi yang berkelanjutan di lingkungan klorida hangat, dan mempertimbangkan proteksi katodik atau pelapisan pelindung bila sesuai. Korosi eksfoliasi biasanya rendah pada 5183 dibandingkan paduan 7xxx dengan kadar Zn tinggi atau yang telah dikerjakan dingin.

Interaksi galvanik harus diperhatikan saat menyambung 5183 dengan logam berbeda seperti baja tahan karat atau paduan tembaga. Saat terhubung listrik di lingkungan klorida, aluminium menjadi anod dan akan korosi lebih dulu kecuali diisolasi oleh bahan isolator atau perlindungan sakrifisial. Dibandingkan paduan seri 6xxx (Al-Mg-Si), 5183 memiliki ketahanan air laut yang lebih baik namun biasanya kekuatan tarik puncak lebih rendah; dibandingkan aluminium murni (1100), 5183 menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal dengan kekuatan mekanik jauh lebih tinggi dan daya tahan kelautan lebih baik.

Properti Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

5183 dapat dilas dengan mudah menggunakan proses fusi umum termasuk TIG (GTAW), MIG (GMAW), dan pengelasan busur terendam, serta merespon baik pada teknik terlindung gas. Paduan pengisi umum meliputi 5356 dan 5183; 5356 (Al-Mg) sering digunakan untuk memberikan kekuatan dan keuletan baik pada zona las dan mengendalikan porositas. Risiko retak panas pada 5183 relatif rendah dibanding beberapa paduan aluminium berdaya tinggi, tetapi desain sambungan las, kebersihan, dan kontrol input panas kritis untuk menghindari porositas serta mengelola pelunakan zona pengaruh panas (HAZ).

Kemudahan Mesin

Pengerjaan mesin pada 5183 sedang jika dibandingkan paduan tempa yang mudah dikerjakan; lebih baik daripada banyak paduan Al-Cu berdaya tinggi atau beberapa Al-Zn, tetapi lebih buruk dibanding seri 6xxx dalam kondisi pemotongan tertentu. Gunakan pemasangan kaku, alat carbide dengan sudut positif, dan siklus pecking saat pengeboran untuk menghindari pembentukan tepi menempel dan hasil permukaan buruk. Kecepatan potong dan feed yang direkomendasikan harus konservatif dibanding seri 6xxx, serta pelumasan/pendinginan akan membantu evakuasi serpihan dan umur alat.

Formabilitas

Formabilitas sangat baik pada temper O dan tetap baik pada temper pengerasan ringan seperti H111 dan H14, memungkinkan proses penarikan dalam, pembengkokan, dan spinning yang umum pada panel kapal dan bodi transportasi. Radius lentur minimum bergantung pada temper dan ketebalan; untuk lembaran pada temper O, lentur rapat (r/t < 1–2) memungkinkan, sementara temper H memerlukan radius lebih besar dan mungkin perlu anil menengah. Untuk operasi pembentukan berat, tentukan material yang dianil dan kendalikan karakteristik springback melalui desain alat dan parameter proses.

Perilaku Perlakuan Panas

5183 adalah paduan yang tidak dapat diperlakukan panas secara tradisional dimana sifat mekanik dikembangkan melalui pengerjaan dingin (strain hardening) dan dapat diubah dengan anil atau paparan termal terkendali. Proses perlakuan solusian dan penuaan presipitasi yang digunakan untuk paduan yang dapat diperlakukan panas tidak menghasilkan mekanisme pengerasan yang sama pada 5183, sehingga perancang tidak boleh mengharapkan respons properti seperti T6. Sebagai gantinya, anil (kondisi O) melunakkan material ke kekuatan terendah dan keuletan maksimum; pengerjaan dingin terkendali menghasilkan temper H dengan kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi.

Siklus termal yang dialami selama pengelasan atau pembentukan panas dapat sebagian menganil temper pengerasan strain dan menyebabkan pelunakan lokal di zona pengaruh panas (HAZ). Karena tidak ada pengerasan presipitasi yang pulih, kekuatan yang hilang karena over-aging atau anil tidak dapat diperoleh kembali kecuali dengan pengerjaan ulang. Temper terstabilkan (misalnya H116) digunakan untuk membatasi perubahan properti selama servis dan pengelasan dengan menggabungkan pengerjaan dingin terkendali dan stabilisasi termal untuk mengurangi kerentanan stres-korosi dan perubahan properti.

Kinerja Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi, 5183 mengalami penurunan kekuatan luluh dan tarik karena pengerasan larutan padat oleh Mg berkurang dan proses pemulihan dipercepat. Temperatur servis berkelanjutan praktis biasanya dibatasi sekitar 100–150 °C untuk aplikasi pembawa beban; paparan berkepanjangan di atas suhu ini dapat mengurangi kapasitas mekanik dan meningkatkan laju creep secara signifikan. Oksidasi aluminium minimal dibandingkan paduan ferrous, namun pengelupasan permukaan dan penurunan integritas mekanik akibat pelemahan batas butir dapat terjadi akibat paparan suhu tinggi berkelanjutan.

HAZ yang dihasilkan oleh pengelasan sangat sensitif karena suhu lokal mendekati leleh dan memicu perubahan mikrostruktur; perancang harus menghindari kondisi operasi yang menggabungkan suhu tinggi dan tegangan tarik berkelanjutan tinggi di lingkungan klorida untuk membatasi risiko SCC. Untuk paparan suhu tinggi sementara, pertimbangkan penebalan bagian, desain bebas stres, dan pelapisan pelindung untuk menjaga kinerja jangka panjang.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 5183 Digunakan
Kelautan	Pelek lambung, dek, sekat	Ketahanan korosi air laut yang sangat baik dan rasio kekuatan terhadap berat yang baik
Otomotif & Transportasi	Lantai trailer, panel struktural	Kemampuan pembentukan yang baik dan tahan terhadap garam pencair es di pinggir jalan
Dirgantara & Pertahanan	Struktur sekunder, panel, fitting	Kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan las yang menguntungkan untuk rakitan fabrikasi besar
Pressure Vessel / Cryogenics	Tangki gas cair, vessel kriogenik	Ketangguhan suhu rendah dan kemampuan las yang baik
Elektronik / Manajemen Panas	Enklosur, sasis	Konduktivitas termal tinggi yang dipadukan dengan ketahanan korosi

Kombinasi kekuatan sedang hingga tinggi, kemampuan las, dan ketahanan korosi tingkat kelautan pada 5183 membuatnya banyak digunakan untuk struktur dan komponen yang beroperasi di lingkungan yang keras. Kesesuaiannya yang khusus untuk konstruksi fabrikasi las dan untuk bagian yang membutuhkan sifat duct...