Aluminium 5450: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ulasan Komprehensif

5450 adalah anggota dari seri paduan aluminium 5xxx, keluarga yang ditandai dengan magnesium sebagai unsur paduan utama. Seri 5xxx adalah paduan yang tidak dapat ditingkatkan kekuatannya melalui perlakuan panas, dimana peningkatan kekuatan utamanya berasal dari penguatan larutan padat oleh Mg dan pengerasan regangan bila berlaku.

Unsur paduan utama dalam 5450 adalah magnesium (secara nominal pada angka tunggal menengah hingga tinggi berdasarkan berat) dengan mangan terkontrol, besi, serta sejumlah kecil Cu, Si, Zn, dan Cr untuk menyesuaikan kekuatan, struktur butir, dan perilaku korosi. Mekanisme penguatan ini tidak melibatkan perlakuan panas: kekuatan diperoleh dari Mg dalam larutan padat dan pengerjaan dingin mekanis; pengerasan buatan tidak digunakan untuk peningkatan kekuatan puncak.

Ciri utama 5450 meliputi kombinasi kekuatan yang cukup tinggi untuk paduan yang tidak dapat diperlakukan panas, ketahanan korosi umum yang baik (terutama dalam lingkungan atmosfer dan laut ringan), kemampuan las yang sangat baik menggunakan logam pengisi aluminium standar, dan kemampuan pembentukan yang baik dalam kondisi dianil. Karakteristik ini menjadikan 5450 menarik untuk aplikasi struktural dimana keseimbangan antara rasio kekuatan terhadap berat, ketahanan korosi, dan kemampuan las diperlukan.

Industri yang umumnya menggunakan paduan kelas ini termasuk pembuatan kapal dan struktur maritim, komponen otomotif dan transportasi, bejana tekan, serta beberapa struktur sekunder dirgantara. Para engineer memilih 5450 dibandingkan paduan lain ketika dibutuhkan kekuatan produk jadi yang lebih tinggi serta performa las/pengecatan yang superior tanpa biaya dan distorsi yang dialami paduan yang diperlakukan panas.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Dianil sepenuhnya, terbaik untuk pembentukan dan drawing dalam
H111	Rendah–Sedang	Tinggi	Sangat Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan ringan dan tidak ditentukan; mempertahankan kemampuan bentuk yang baik
H14	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Setengah keras; umum digunakan untuk aplikasi lembaran dengan kekuatan sedang
H22	Sedang	Sedang	Baik	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilisasi dengan perlakuan panas untuk kestabilan lebih baik
H32	Sedang–Tinggi	Sedang	Cukup	Sangat Baik	Pengerasan regangan dan distabilisasi; banyak digunakan untuk lembaran struktural
H34	Tinggi	Lebih Rendah	Cukup–Buruk	Sangat Baik	Kondisi keras penuh digunakan dimana kekakuan tinggi dan keuletan rendah dapat diterima

Pemilihan temper untuk 5450 sangat mempengaruhi perilaku mekanik dan kemampuan pembentukan; temper O yang dianil memaksimalkan keuletan dan memungkinkan pembentukan kompleks sementara temper H menukar keuletan untuk nilai yield dan tarik yang lebih tinggi. Kestabilan selama pemrosesan, termasuk ketahanan terhadap relaksasi tegangan dan perubahan temper di zona terpengaruh panas saat pengelasan, dipengaruhi oleh penamaan H khusus dan perlakuan stabilisasi yang diterapkan.

Komposisi Kimia

Unsur	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.40	Deoksidator dan trade-off kekuatan; dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi
Fe	≤ 0.50	Unsur pengotor; Fe tinggi dapat membentuk intermetalik yang mempengaruhi kemampuan bentuk
Mn	0.2–1.0	Memperhalus struktur butir dan meningkatkan kekuatan serta ketahanan rekristalisasi
Mg	3.5–5.5	Unsur penguat utama; mengontrol penguatan larutan padat dan perilaku korosi
Cu	≤ 0.25	Penambahan kecil meningkatkan kekuatan tetapi dapat menurunkan ketahanan korosi pada kadar tinggi
Zn	≤ 0.25	Dipertahankan rendah untuk meminimalkan kerentanan terhadap korosi galvanik dan lokal
Cr	0.05–0.25	Mengontrol struktur butir dan meningkatkan ketahanan korosi pada batas butir
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir untuk bahan cor atau ekstrusi; biasanya tersisa dalam paduan hantar
Lainnya	Saldo Al, impuritas jejak	Penambahan minor dan sisa dikontrol untuk memenuhi parameter mekanik dan korosi

Kimia paduan disetel sehingga Mg menyediakan mekanisme utama kekuatan sementara Mn dan sejumlah kecil Cr mengontrol ukuran butir, perilaku rekristalisasi, dan ketangguhan. Kadar rendah Si, Fe dan Cu dipertahankan untuk mencegah partikel intermetalik rapuh dan menjaga kemampuan bentuk serta ketahanan korosi. Jendela komposisi tepat bervariasi antar pemasok dan standar namun pengaruh Mg dan Mn adalah inti dari performa 5450.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 5450 sangat bergantung pada temper. Dalam kondisi dianil, baja ini menunjukkan kekuatan luluh dan tarik yang relatif rendah namun dengan elongasi seragam tinggi yang cocok untuk operasi pembentukan berat. Pada temper pengerasan regangan, kekuatan luluh meningkat secara signifikan sementara elongasi total menurun, menghasilkan kekakuan yang berguna untuk komponen struktural.

Kekuatan luluh dan tarik merupakan fungsi dari kadar Mg dan pengerjaan dingin; temper H yang biasa digunakan untuk lembaran struktural memberikan yield jauh lebih tinggi dibanding material dianil namun akan menunjukkan fenomena titik luluh khas dan kapasitas pengerasan kerja terbatas pada pembentukan selanjutnya. Kekerasan mengikuti tren yang sama, meningkat dengan pengerjaan dingin dan stabil dengan proses stabilisasi termal.

Performa fatigue 5450 diuntungkan oleh mikrostruktur bersih dan kontrol kondisi permukaan yang baik; kekuatan fatigue lebih tinggi pada temper pengerasan regangan namun sensitif terhadap las dan lekukan yang memperkenalkan konsentrasi tegangan lokal. Efek ketebalan juga penting: ketebalan yang lebih tipis lebih mudah mengalami pengerasan regangan selama fabrikasi dan menunjukkan kekuatan lebih tinggi tetapi keuletan lintas ketebalan lebih rendah serta profil tegangan sisa yang berbeda setelah pengelasan.

Properti	O/Dianil	Temper Utama (misal H32/H34)	Catatan
Kekuatan Tarik	~180–260 MPa (rentang tipikal untuk keluarga paduan)	~260–360 MPa (tergantung tingkat pengerjaan dingin)	Nilai bervariasi menurut ketebalan, temper, dan produsen; dikutip sebagai rentang tipikal teknik
Kekuatan Luluh	~60–150 MPa	~150–320 MPa	Kekuatan luluh meningkat signifikan dengan pengerjaan dingin; penamaan temper H mengontrol kestabilan
Elongasi	~20–35%	~8–18%	Kondisi dianil menghasilkan elongasi tertinggi; temper H mengurangi keuletan
Kekerasan	HB 30–55	HB 60–120	Kekerasan meningkat dengan pengerjaan dingin dan mencerminkan sejarah pengerasan regangan

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	~2.66 g/cm³	Tipikal untuk paduan Al-Mg; sedikit lebih tinggi dibanding aluminium murni karena paduan
Rentang Peleburan	~570–650 °C	Rentang solidus–liquidus tergantung komposisi tepat dan unsur minor
Konduktivitas Termal	~120–160 W/m·K	Lebih rendah dibanding Al murni tetapi masih baik untuk pembuangan panas pada komponen struktural
Konduktivitas Listrik	~30–40 % IACS	Berkurang dibanding Al murni karena pengaruh Mg dan paduan; berpengaruh pada aplikasi EMI dan penghantar
Kalor Spesifik	~880–910 J/kg·K	Mendekati aluminium murni; berguna untuk perhitungan massa termal
Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Serupa dengan kebanyakan paduan aluminium komersial; penting untuk perhitungan mismatch termal

Set sifat fisik menempatkan 5450 di antara paduan aluminium yang menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik sekaligus mempertahankan konduktivitas termal dan listrik yang berguna. Desainer harus memperhitungkan koefisien ekspansi termal yang relatif tinggi saat menyambung dengan material berbeda dan mempertimbangkan penurunan konduktivitas termal dibanding aluminium murni untuk aplikasi heat sink atau manajemen panas. Density dan kalor spesifik memberikan keuntungan untuk struktur ringan di mana inersia termal juga diperlukan.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Plat Tipis (Sheet)	0.3–6 mm	Baik pada temper H; dianil untuk deep draw	O, H14, H32, H34	Bentuk yang paling umum; digunakan untuk panel dan komponen berbentuk
Plat Tebal	6–150 mm	Kekuatan menurun seiring peningkatan ketebalan pada temper yang sama	O, H111, H32 (terbatas)	Bagian yang lebih tebal memerlukan kontrol komposisi billet dan riwayat perlakuan panas
Ekstrusi	Profil hingga penampang besar	Kekuatan tergantung pada pendinginan & pengerjaan dingin berikutnya	O (untuk pembentukan), H112 (stabilitas tertentu)	Digunakan untuk elemen struktural dan rangka; paduan harus disesuaikan untuk bahan baku ekstrusi
Pipa	Diameter dan ketebalan dinding sesuai aplikasi	Las atau tanpa sambungan; sifat mekanik dipengaruhi oleh proses pembuatan	O, H32	Umum dalam aplikasi mekanis dan penanganan fluida; las mempengaruhi sifat lokal
Batang/Rod	Diameter hingga 200 mm	Pengerasan kerja menghasilkan kekuatan tinggi pada batang yang ditarik	O, H14, H34	Digunakan untuk komponen mesinan, pengikat, dan bagian yang membutuhkan kekakuan lebih tinggi

Pemilihan bentuk produk memengaruhi mikrostruktur, keseragaman kekuatan, dan tahap fabrikasi. Plat tipis dan tebal digulung dan mungkin menerima anealing pasca penggilingan atau stabilisasi untuk mengatur sifat, sementara ekstrusi dan bentuk tempa memerlukan kontrol ketat terhadap komposisi billet dan riwayat termal untuk menghindari oksida permukaan dan memastikan stabilitas dimensi. Kemampuan las dan sifat pasca las dipengaruhi oleh bentuk — plat yang lebih tebal sering menunjukkan potensi pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ) yang lebih besar dan mungkin memerlukan stabilisasi mekanis atau termal pasca las.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5450	USA	Penamaan paduan tempa dalam sistem Amerika
EN AW	5450	Eropa	Penamaan umum di Eropa; persyaratan kimia dan mekanik dapat bervariasi menurut spesifikasi
JIS	A5450 (perkiraan)	Jepang	Standar lokal dapat merujuk pada keluarga paduan Al‑Mg serupa dengan toleransi regional
GB/T	5450 (perkiraan)	China	Standar China menyediakan komposisi setara, namun periksa lembar spesifikasi lokal untuk rentang tepat

Kesetaraan satu-ke-satu antar standar biasanya hanya perkiraan karena standar regional sering memberikan toleransi berbeda untuk impuritas, pengujian sifat mekanik, dan bentuk produk. Engineer harus membandingkan tabel kimia dan mekanik lengkap dalam spesifikasi terkait dan memverifikasi sertifikat pabrik pemasok untuk plat atau plat tipis guna memastikan kesepadanan untuk aplikasi kritis.

Ketahanan Korosi

5450 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik yang baik secara umum berkat lapisan oksida aluminium pelindung dan keseimbangan paduannya yang tahan terhadap pitting. Dalam lingkungan laut dan yang mengandung klorida, alloy ini umumnya tangguh, terutama bila dilapisi atau dianodisasi, namun serangan lokal dapat terjadi di area las, tempat baut, atau goresan jika permukaan tidak dirawat dengan tepat.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) dipengaruhi oleh kandungan Mg dan temper; paduan keluarga 5xxx dengan Mg di atas sekitar 3,5% dapat menunjukkan SCC pada temper kekuatan tinggi atau tersensitisasi di bawah tegangan tarik berkelanjutan dalam lingkungan korosif. Pengelasan menghasilkan zona terpengaruh panas yang melunak pada banyak temper hasil pengerjaan dingin, yang dapat mengurangi ketahanan korosi lokal dan kinerja mekanik jika tidak diperhitungkan.

Interaksi galvanik mengikuti perilaku aluminium umum: 5450 anodis terhadap baja tahan karat dan paduan tembaga, sehingga desain harus menghindari kontak langsung tanpa bahan isolasi atau proteksi korban. Dibandingkan dengan seri 6xxx dan 7xxx, 5450 cenderung menawarkan ketahanan korosi umum dan kemampuan las yang lebih baik tetapi kekuatan maksimum lebih rendah daripada paduan 6xxx atau 7xxx yang di-aging puncak; dibandingkan dengan seri 3xxx, 5450 memberikan kekuatan jauh lebih tinggi dengan kemampuan bentuk serupa atau sedikit lebih rendah.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

5450 cocok untuk proses pengelasan fusi umum seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW), menunjukkan perilaku kolam leleh yang baik dan kecenderungan retak panas rendah saat filler dan parameter yang tepat digunakan. Filler paduan khas untuk anggota keluarga 5xxx meliputi ER5183 dan ER5356, dipilih untuk kekuatan yang cocok, perilaku korosi, dan pengendalian penyerapan hidrogen; ER5356 sering dipilih untuk sambungan estetis dan permukaan anodized. Pelunakan zona terpengaruh panas adalah isu praktis pada temper pengerasan kerja dan desainer harus mempertimbangkan desain sambungan, stabilisasi mekanis pasca las dan potensi strategi penguatan pasca las.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 5450 sedang sampai cukup baik; seperti banyak paduan Al‑Mg, material ini bisa lengket dan menghasilkan serpihan kontinu kecuali digunakan pemutus serpihan atau strategi pemotongan terputus-putus. Pemotong karbida dengan sudut rake positif dan geometri tajam direkomendasikan, bersama dengan kecepatan potong sedang dan pendingin banjir cukup untuk mencegah terbentuknya tepi terangkat dan mengelola panas. Hasil permukaan dan ketepatan dimensi umumnya baik ketika kecepatan potong dan bahan tooling disesuaikan dengan keuletan paduan.

Kemampuan Pembentukan

Pembentukan terbaik dilakukan pada temper dianil (O) di mana radius lentur minimum dan operasi drawing dalam dapat dicapai. Pada temper H, radius lentur harus diperbesar dan operasi pembentukan harus memperhitungkan perpanjangan berkurang dan perilaku springback; radius lentur internal minimum tipikal untuk temper H14–H32 sekitar 1–2× ketebalan material tergantung pada tooling dan geometri bagian. Jika pembentukan signifikan diperlukan setelah pengelasan atau pengerjaan dingin, anneal antara dapat mengembalikan keuletan namun harus ditentukan dalam alur proses.

Perilaku Perlakuan Panas

5450 adalah paduan non-heat-treatable; sifat mekanik tidak meningkat secara berarti oleh perlakuan larutan klasik dan penuaan buatan. Penguatan dicapai melalui Mg dalam larutan padat dan pengerjaan dingin bila memungkinkan. Annealing (pelunakan penuh ke temper O) dilakukan dengan pemanasan ke suhu tertentu untuk mengurangi tegangan sisa dan mengembalikan keuletan; siklus anneal spesifik bergantung pada ketebalan dan bentuk produk.

Stabilisasi termal (misalnya, overaging terkendali suhu rendah atau paparan termal ringan) dapat diterapkan untuk menstabilkan temper H terhadap strain aging dan mengurangi derajat pelunakan saat pemakaian atau pengelasan. Upaya menggunakan perlakuan panas tipe T (untuk paduan pengerasan presipitasi) tidak menghasilkan kekuatan puncak pada 5450 seperti pada paduan 6xxx atau 7xxx sehingga tidak digunakan sebagai metode penguatan.

Performa Suhu Tinggi

Seperti kebanyakan paduan aluminium, 5450 menunjukkan penurunan kekuatan progresif seiring naiknya suhu; operasi kontinu biasanya dibatasi jauh di bawah 200 °C untuk menghindari penurunan signifikan kekuatan luluh dan ketahanan creep. Untuk banyak aplikasi struktural, suhu layanan maksimal konservatif dipilih dalam rentang 100–150 °C agar margin mekanik tetap memadai.

Oksidasi pada suhu tinggi dibatasi oleh skala alumina pelindung, tetapi paparan lama pada suhu tinggi dapat mengubah mikrostruktur di dekat batas butir dan mempercepat fenomena korosi lokal pada lingkungan agresif. Zona terpengaruh panas pengelasan dan daerah pengerjaan dingin sebelumnya sangat sensitif terhadap lonjakan suhu dan harus dievaluasi untuk degradasi sifat di bawah profil termal layanan yang diharapkan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5450
Otomotif & Transportasi	Penguatan struktural, komponen manajemen tabrakan	Perpaduan kekuatan lebih tinggi saat fabrikasi dan kemampuan las yang baik untuk rakitan las
Kelautan	Panel lambung, struktur dek, braket	Ketahanan korosi yang baik di lingkungan air laut dan kompatibilitas rivet/las tinggi
Aerospace (sekunder)	Fitting, panel akses, elemen sistem lantai	Rasio kekuatan terhadap berat yang baik dan sifat fabrikasi baik untuk struktur non-primer
Pressure Vessel & Tangki	Cangkang tangki, fitting	Perimbangan kekuatan dan keuletan dengan kemampuan las baik untuk bagian tekan las
Elektronika & Manajemen Termal	Braket, rumah dengan kebutuhan penyebaran panas	Konduktivitas termal memadai dengan kekuatan mekanik lebih tinggi dari aluminium murni

5450 dipilih untuk komponen yang memerlukan kekuatan lebih tinggi dari paduan pengerasan kerja konvensional tanpa dampak jadwal dan risiko distorsi perlakuan panas pengerasan presipitasi. Set sifat seimbangnya memungkinkan pembuatan bagian yang dilas, dibentuk dan di-mesin pada banyak aplikasi transportasi dan kelautan.

Wawasan Pemilihan

Untuk engineer yang memilih material, 5450 adalah pilihan pragmatis saat prioritas adalah kekuatan sedang hingga tinggi, kemampuan las sangat baik dan ketahanan korosi baik dibandingkan dengan konduktivitas maksimal atau kekuatan ultimate paduan heat-treatable. Dibandingkan aluminium komersial murni seperti 1100, 5450 menukar konduktivitas listrik/termal dan kemudahan pembentukan untuk kekuatan luluh dan tarik jauh lebih tinggi.

Dibandingkan dengan paduan work‑hardened seperti 3003 atau 5052, 5450 biasanya menawarkan kekuatan statis yang jauh lebih tinggi sambil mempertahankan ketahanan korosi yang sebanding; komprominya adalah kemampuan bentuk yang lebih rendah pada temper yang mengalami pengerjaan dingin dan potensi biaya material yang lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan yang dapat perlakuan panas seperti 6061 atau 6063, 5450 tidak akan mencapai kekuatan puncak setelah proses aging, tetapi sering kali dipilih ketika kemampuan las yang unggul, risiko deformasi yang lebih rendah, dan kinerja tahan korosi laut yang lebih baik lebih penting daripada kekuatan tarik maksimum yang dapat dicapai.

Gunakan 5450 saat prioritas desain mengutamakan fabrikasi las, ketahanan korosi di lingkungan atmosferik/maritim, dan kekuatan dasar yang lebih tinggi yang dapat disesuaikan melalui temper dan pengerjaan dingin daripada dengan perlakuan panas.

Ringkasan Penutup

5450 tetap relevan sebagai paduan aluminium seri 5xxx yang tangguh dengan memberikan keseimbangan menarik antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi untuk aplikasi struktural yang dilas dan dibentuk. Sifatnya yang tidak dapat diperlakukan panas menyederhanakan produksi dan inspeksi, menjadikannya pilihan efisien di mana performa mekanik hasil fabrikasi yang dapat direproduksi dan daya tahan layanan diperlukan.