Aluminium 5454: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5454 adalah anggota dari seri 5xxx (Al-Mg) paduan aluminium tempa, yang ditandai dengan magnesium sebagai elemen paduan utama. Biasanya disebut sebagai AlMg3 dalam nomenklatur Eropa dan menempati rentang kekuatan menengah dari paduan magnesium, yang menyeimbangkan kinerja mekanik dengan ketahanan korosi yang sangat baik.

Elemen paduan utama adalah magnesium dan penambahan terkendali mangan untuk meningkatkan kekuatan dan struktur butir. 5454 adalah paduan yang tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan panas; penguatannya dicapai terutama melalui penguatan larutan padat dari magnesium dan pengerasan regangan selama pengerjaan dingin, bukan melalui perlakuan panas presipitasi.

Ciri utama 5454 meliputi kekuatan tarik yang baik untuk paduan non-heat-treatable, ketahanan kuat terhadap korosi laut dan atmosfer, kemampuan las yang sangat baik menggunakan proses fusi umum, dan bentuk yang baik pada temper anil atau yang hanya sedikit dikerjakan. Industri tipikal yang menggunakan 5454 mencakup sektor kelautan, transportasi, bejana tekan, dan fabrikasi struktural umum di mana ketahanan korosi dan kekuatan sedang diperlukan.

Para engineer memilih 5454 dibandingkan paduan lain ketika mereka membutuhkan kombinasi kekuatan yang lebih baik dibanding aluminium murni komersial dan ketahanan korosi yang lebih baik dibanding beberapa paduan dengan kekuatan lebih tinggi. Biasanya dipilih ketika kemampuan las, performa pasca-las, dan daya tahan saat digunakan di lingkungan klorida lebih penting daripada mencapai rasio kekuatan-terhadap-berat tertinggi yang dapat diperoleh dari paduan heat-treatable.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Perpanjangan	Formabilitas	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–35%)	Istimewa	Istimewa	Kondisi anil penuh untuk daya lunak maksimum
H111 / H112	Rendah–Sedang	Tinggi–Sedang	Sangat Baik	Istimewa	Sedikit pengerasan regangan atau pengerjaan; biasanya disuplai untuk kemudahan pembentukan
H14	Sedang	Sedang (8–15%)	Baik	Istimewa	Setengah keras, umum untuk aplikasi lembaran dengan kekuatan meningkat
H16	Sedang–Tinggi	Menurun	Cukup–Baik	Istimewa	Setengah keras, kompromi lebih kekuatan dengan sedikit kehilangan keuletan
H18	Tinggi	Rendah	Terbatas	Istimewa	Penuh keras, digunakan ketika kekuatan dan kekakuan tinggi dibutuhkan
H24	Sedang	Sedang	Baik	Istimewa	Pengerasan regangan dan sebagian anil; keseimbangan formabilitas dan kekuatan
T5 / T6 / T651	Tidak umum	Tidak umum	Tidak umum	Tidak umum	Penamaan temper untuk paduan heat-treatable; umumnya tidak berlaku untuk 5454

Temper memiliki pengaruh langsung dan dapat diprediksi terhadap sifat 5454 karena ini adalah paduan non-heat-treatable. Temper anil (O) memaksimalkan keuletan dan ketahanan korosi, menjadikannya pilihan terbaik untuk pembentukan dalam-dalam dan pengerjaan dingin berat.

Saat pengerasan regangan meningkat (H14 hingga H18), kekuatan tarik dan luluh naik sementara perpanjangan dan performa bengkok menurun. Karena 5454 tidak merespon perlakuan larutan + penuaan, kontrol temper dicapai melalui pengolahan mekanis dan pendinginan terkontrol daripada perlakuan presipitasi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.30	Impuritas; dijaga rendah untuk menjaga performa korosi dan keuletan
Fe	≤ 0.40	Pembentuk intermetalik; dikontrol untuk membatasi penurunan ketangguhan
Mn	0.40–1.20	Meningkatkan kekuatan dan struktur butir; membantu kontrol rekristalisasi
Mg	2.6–3.6	Elemen penguat utama; memberikan penguatan larutan padat dan ketahanan korosi
Cu	≤ 0.10	Dipertahankan rendah agar tidak mengurangi ketahanan korosi dan efek galvanik
Zn	≤ 0.20	Minor; Zn berlebih dapat mengurangi ketahanan korosi
Cr	≤ 0.25	Ditambahkan dalam jumlah kecil pada beberapa varian untuk kontrol butir dan rekristalisasi
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir pada varian cor; pengaruh minor pada produk tempa
Lainnya	≤ 0.15 tiap elemen, ≤ 0.35 total	Residu dan penambahan jejak; dikontrol untuk mempertahankan sifat paduan

Kandungan magnesium yang relatif tinggi (sekitar 3 wt%) adalah faktor dominan dalam perilaku mekanik dan korosi 5454. Penambahan mangan dilakukan dengan sengaja dan sedang; membantu mengurangi pelemahan batas butir dan berkontribusi pada kekuatan tanpa mengurangi ketahanan korosi. Kandungan tembaga dan silikon yang rendah memastikan lapisan oksida pelindung alami tetap efektif di atmosfer laut dan industri.

Sifat Mekanik

5454 menunjukkan profil kekuatan tarik/luluh yang khas dari paduan seri 5xxx dengan kekuatan menengah, dengan keuletan signifikan pada temper anil dan peningkatan kekuatan bertahap dengan pengerasan regangan. Kekuatan luluh meningkat tajam antara temper O dan setengah/penuh keras sementara kekuatan tarik juga naik tetapi biasanya disertai penurunan perpanjangan yang lebih tajam. Paduan ini menunjukkan ketangguhan dan penyerapan energi yang baik dibanding banyak paduan aluminium heat-treatable dengan kekuatan lebih tinggi.

Performa kelelahan cukup baik di lingkungan tanpa klorida tetapi sensitif terhadap kondisi permukaan, lasan, dan konsentrator tegangan. Sambungan las sering menunjukkan pelunakan Heat Affected Zone (HAZ) dibandingkan dengan logam dasar yang dikeraskan oleh regangan; desain harus memperhitungkan pengurangan lokal pada kekuatan luluh dan batas kelelahan. Ketebalan dan bentuk produk mempengaruhi nilai mekanik—plat tebal sering menunjukkan kekuatan luluh yang sedikit lebih rendah akibat heterogenitas mikrostruktur dan kemungkinan sisa tegangan.

Kenaikan kekerasan mengikuti tingkat pengerasan regangan; paduan anil memiliki nilai Brinell/Vickers rendah sementara temper H16–H18 mencapai angka kekerasan jauh lebih tinggi. Korelasi antara kekerasan dan kekuatan tarik cukup kuat untuk pemeriksaan cepat di lantai produksi, namun pengujian tarik penuh disarankan untuk komponen kritis dan rakitan las.

Sifat	O/Anil	Temper Kunci (misal H16/H18)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	~95–150 MPa	~200–310 MPa	Rentang luas tergantung temper dan bentuk produk; perbedaan lembar dan plat
Kekuatan Luluh (offset 0.2%)	~30–70 MPa	~120–240 MPa	Pelunakan daerah HAZ las dapat menurunkan kekuatan luluh lokal pada rakitan las
Perpanjangan (A50 atau A5)	~20–35%	~4–15%	Temper anil memberikan keuletan tertinggi; penuh keras memiliki perpanjangan terbatas
Kekerasan (HB)	~25–45 HB	~60–110 HB	Kekerasan berbanding dengan tingkat pengerasan dingin dan berguna untuk kontrol proses

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.66–2.70 g/cm³	Tipe umum untuk paduan Al-Mg tempa, digunakan dalam perhitungan massa dan kekakuan
Rentang Peleburan	~590–645 °C	Solidus dan liquidus bervariasi sesuai komposisi dan impuritas
Konduktivitas Termal	~120–150 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni tapi masih tinggi; penting untuk perpindahan panas dan desain termal
Konduktivitas Listrik	~32–38 %IACS	Berhasil rendah dibanding aluminium murni akibat penambahan paduan
Kalor Jenis	~880–910 J/kg·K	Berfungsi untuk perhitungan kapasitas panas dan perpindahan termal transient
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Koefisien ekspansi termal khas untuk paduan aluminium

Density dan sifat termal menjadikan 5454 menarik untuk struktur di mana massa dan disipasi panas penting, seperti lambung kapal dan header penukar panas. Konduktivitas termalnya cukup tinggi untuk banyak tugas pengelolaan panas, meskipun tidak setinggi aluminium murni atau beberapa paduan 6xxx dengan mikrostruktur berbeda.

Konduktivitas listriknya sedang; 5454 tidak dipilih untuk konduktor yang memerlukan IACS tinggi, tetapi dapat digunakan bila performa mekanik/korosi dan kecukupan konduktivitas diperlukan. Pertimbangan ekspansi termal standar untuk desain aluminium dan harus diperhitungkan dalam struktur material campuran.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Keterangan
Sheet (Plat Tipis)	0.3–6 mm	Seragam; sensitif terhadap arah rolling	O, H111, H14, H16	Sering digunakan untuk panel, enclosure, dan pelapis kapal
Plate (Plat Tebal)	6–150 mm	Yield strength sedikit lebih rendah pada bagian yang lebih tebal	O, H111	Digunakan untuk komponen struktural dan bagian penahan tekanan
Extrusion (Ekstrusi)	Profil sampai penampang besar	Kekuatan bervariasi tergantung penampang dan pendinginan	O, H111, H14	Baik untuk rangka struktural dan rel; membutuhkan kontrol proses untuk distribusi Mg
Tube (Tabung)	Diameter hingga beberapa ratus mm	Kekuatan aksial dan hoop baik saat dikerjakan dingin	O, H16, H18	Umum untuk pipa laut dan transportasi serta tabung struktural
Bar/Rod (Batang)	Diameter bervariasi	Uniformitas tinggi pada penampang	H14–H18	Digunakan untuk fitting mesin, pengikat, dan bagian fabrikasi

Rute proses dan bentuk produk mengubah perilaku mekanik dan temper yang dapat dicapai. Plat tipis sampai sedang yang digulung merespon secara prediktif terhadap pengerasan regang dan operasi annealing, sementara plat tebal memerlukan rolling yang lebih agresif dan pendinginan terkontrol untuk mencapai sifat seragam.

Ekstrusi dan tabung membutuhkan perhatian pada homogenisasi dan kontrol porositas internal karena paduan kaya Mg dapat menunjukkan segregasi pada penampang tebal. Pemilihan temper pada tahap produk sangat penting untuk menyesuaikan operasi pembentukan dan kebutuhan layanan akhir.

Setara Grade

Standar	Grade	Wilayah	Keterangan
AA	5454	USA	Penamaan Aluminum Association yang sering digunakan dalam spesifikasi Amerika Utara
EN AW	5454	Eropa	Penamaan umum di Eropa (AlMg3); distandarisasi pada EN 573/754 untuk produk tempa
JIS	A5454	Jepang	Varian Japanese Industrial Standard dengan kandungan Mg dan sifat mekanik serupa
GB/T	5454	China	Grade standar Cina yang selaras dengan rentang kimia dan mekanik internasional

Kesetaraan antar standar umumnya dekat namun tidak identik; batas kandungan impuritas yang diizinkan dan metode pengujian sifat mekanik dapat berbeda. Engineer harus memeriksa sertifikat pabrik dan standar nasional untuk batas sifat tergantung ketebalan, temper, dan rute pemrosesan yang diizinkan sebelum menetapkan kriteria penerimaan material.

Ketahanan Korosi

5454 memiliki ketahanan korosi atmosfer yang kuat dan sangat cocok untuk lingkungan laut karena matriks kaya magnesium membentuk film oksida/hidroksida yang kuat dan dapat menyembuhkan diri. Dalam kondisi klorida yang stagnan, pitting lokal dapat terjadi jika lapisan permukaan rusak atau ada pasangan galvanik agresif, tetapi 5454 lebih unggul dibandingkan banyak paduan yang mengandung tembaga di lingkungan seperti ini.

Kerentanan terhadap stress corrosion cracking (SCC) pada 5454 rendah dibandingkan paduan aluminium dengan kekuatan lebih tinggi, namun risiko SCC dapat meningkat jika mendapat tegangan tarik dalam lingkungan klorida hangat yang dikombinasikan dengan sisa tegangan dari pengelasan. Praktik desain menyarankan untuk menghindari tegangan tarik berlebih, mengendalikan sisa tegangan las, dan menggunakan perlakuan pasca-las atau proteksi katodik pada layanan berat.

Interaksi galvanik harus dikelola ketika 5454 dipadukan dengan logam lebih mulia dari aluminium (misalnya baja tahan karat, tembaga), terutama dalam paparan laut. Penggunaan pengikat kompatibel, lapisan isolasi, atau anoda pengorbanan dapat mengurangi serangan galvanik dan memperpanjang masa pakai dibandingkan penggunaan pasangan material tanpa kontrol.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Pengelasan

5454 mudah dilas dengan metode fusi umum seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW). Paduan kawat pengisi yang disarankan biasanya ER5356 atau ER5183 untuk pengelasan yang lebih kuat atau tahan korosi, dipilih sesuai kimia dasar paduan serta untuk mengendalikan porositas dan daya lentur. Risiko hot-cracking rendah dibandingkan beberapa paduan seri 2xxx dan 7xxx, namun pelemahan zona terdampak panas (HAZ) dan hilangnya pengerasan regang umum terjadi; struktur hasil las harus dirancang untuk menoleransi penurunan yield lokal di HAZ.

Kemudahan Mesin

Kemudahan mesin 5454 sedang sampai baik dibandingkan paduan mesin bebas-sisa atau paduan aluminium-silikon untuk pengecoran; mesin lebih baik dibandingkan banyak paduan tempa berkekuatan tinggi namun kurang mudah dibandingkan aluminium murni. Gunakan tooling carbide atau baja kecepatan tinggi yang tajam, kecepatan pakan sedang sampai tinggi, serta kecepatan potong rendah dengan pelumasan/pendinginan baik untuk mengelola chip kontinu dan menghindari built-up edge. Hasil permukaan dan ketepatan dimensi umumnya baik jika tooling dan kecepatan dioptimalkan.

Kemudahan Pembentukan

Kemudahan pembentukan sangat baik dalam kondisi sudah di-anneal dan tetap baik pada temper dikerjakan ringan; proses deep drawing dan stamping kompleks dianjurkan menggunakan temper O atau H111. Radius tekuk minimum tergantung temper dan ketebalan; praktik bengkel biasanya memakai radius dalam 2–3 kali tebal untuk temper H14/H16 dan 1–2 kali tebal pada plat yang sepenuhnya di-anneal. Pengolahan dingin meningkatkan yield dan tensile namun menurunkan elongasi serta dapat menyebabkan springback, yang harus diperhitungkan dalam desain cetakan.

Perilaku Perlakuan Panas

5454 adalah paduan non-heat-treatable dan tidak merespon siklus perlakuan panas larutan + aging seperti pada paduan seri 6xxx atau 7xxx. Upaya perlakuan larutan dan aging tidak akan menghasilkan mekanisme pengerasan presipitasi yang efektif pada keluarga paduan heat-treatable tersebut.

Sifat mekanik dikendalikan oleh pengerasan kerja (work hardening) dan proses termal seperti annealing. Temperatur annealing penuh untuk paduan 5xxx tempa biasanya di kisaran 300–415 °C tergantung bentuk produk dan ketebalan penampang; annealing terkontrol dalam oven dan quenching atau pendinginan lambat berikutnya digunakan untuk mengembalikan keuletan dan melembutkan material.

Anneal parsial atau intermediate (misalnya untuk menghasilkan temper H24 atau stabilisasi) digunakan untuk mencapai keseimbangan kekuatan dan kemudahan pembentukan tertentu. Siklus stabilisasi atau stress-relief suhu rendah dapat mengurangi tegangan sisa tanpa mengubah kekuatan paduan secara signifikan.

Performa pada Suhu Tinggi

Kekuatan 5454 menurun dengan peningkatan suhu dan mengalami pengurangan sedang bahkan pada suhu layanan yang sedang tinggi (di atas ~100 °C). Paparan jangka panjang pada suhu mendekati 150–200 °C dapat semakin menurunkan sifat mekanik melalui pemulihan dan perubahan mikrostruktur, sehingga suhu layanan kontinual umumnya dibatasi jauh di bawah nilai tersebut.

Oksidasi suhu tinggi bukan masalah besar untuk paduan aluminium karena lapisan oksida pelindung, tetapi suhu tinggi mempercepat pertumbuhan oksida dan dapat memengaruhi finishing permukaan serta pelapis. Zona pengelasan dan daerah terdampak panas dapat menunjukkan pelemahan lebih pada paparan suhu tinggi; desain harus mempertimbangkan creep dan relaksasi jika beban dan suhu bertahan lama terlibat.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5454
Otomotif	Garis bahan bakar, panel bodi non-struktural	Kemudahan pembentukan, kemudahan las dan ketahanan korosi yang baik
Kelautan	Pelapisan lambung, panel superstruktur	Ketahanan korosi laut yang sangat baik dan rasio kekuatan terhadap berat
Aerospace	Struktur sekunder, panel akses	Ketahanan korosi dan kekuatan memadai untuk struktur non-primer
Elektronik	Enclosure, penyebar panas	Konduktivitas termal memadai dengan daya tahan korosi
Pressure Vessels / Tangki	Tangki penyimpanan, pipa	Kemudahan pengelasan dan ketahanan terhadap air laut serta atmosfer industri

Kombinasi kemudahan las, ketahanan korosi, dan kekuatan menengah membuat 5454 menjadi pilihan serbaguna di berbagai industri. Khususnya disukai untuk komponen yang terekspos pada atmosfer korosif di mana keuntungan biaya dan berat aluminium dibutuhkan tanpa mengorbankan daya tahan selama pemakaian.

Wawasan Pemilihan

Pilih 5454 saat Anda memerlukan paduan yang seimbang antara ketahanan korosi, kemudahan las, dan kekuatan sedang tanpa bergantung pada perlakuan panas. Paduan ini sangat cocok untuk aplikasi kelautan, transportasi, dan struktural umum di mana performa pasca-las dan ketahanan terhadap lingkungan klorida menjadi prioritas.

Dibandingkan dengan aluminium murni secara komersial (misalnya 1100), 5454 menawarkan kekuatan tarik dan yield jauh lebih tinggi dengan pengorbanan konduktivitas listrik dan termal yang sedikit berkurang. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 5454 biasanya memberikan kekuatan lebih tinggi dan ketahanan korosi laut yang setara atau lebih baik, sehingga lebih disukai untuk pelat lambung dan struktural.

Dibandingkan dengan paduan heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 5454 tidak mencapai kekuatan puncak yang sama tetapi sering dipilih ketika ketahanan korosi superior, fabrikasi yang lebih sederhana (pengelasan tanpa perlakuan panas pasca), dan keuletan lebih baik pada temper tertentu lebih diutamakan daripada kekuatan maksimum.

Ringkasan Penutup

5454 tetap menjadi paduan yang relevan dan banyak digunakan karena memberikan kombinasi yang kuat antara ketahanan korosi, kemampuan las, dan performa mekanik tingkat menengah tanpa memerlukan perlakuan panas yang rumit. Kesesuaiannya untuk lingkungan laut dan korosif, bersama dengan perilaku fabrikasi yang dapat diprediksi pada bentuk lembar, plat, dan ekstrusi, menjadikannya pilihan praktis bagi para perancang dan fabrikator yang mencari solusi aluminium yang tahan lama dan hemat biaya.