Aluminium 5456: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5456 adalah anggota dari seri aluminium–magnesium 5xxx, yang ditandai dengan kandungan magnesium sedang hingga tinggi dan penguatan yang tidak dapat diperlakukan dengan panas. Paduan ini berada di antara varian magnesium tinggi yang digunakan ketika kekuatan dan ketahanan korosi harus seimbang dengan kemampuan las yang baik dan kemampuan bentuk yang wajar.

Elemen paduan utama adalah magnesium dalam rentang ~4,7–5,7 wt% dengan penambahan mangan dan krom terkontrol untuk memperhalus struktur butir serta meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap rekristalisasi. Kekuatan dikembangkan terutama melalui penguatan larutan padat dari Mg dan pengerasan regangan; paduan ini tidak responsif terhadap perlakuan panas pengendapan seperti paduan seri 6xxx atau 7xxx.

Sifat utama meliputi kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan paduan 5xxx ber-Mg lebih rendah, ketahanan sangat baik terhadap korosi umum dan korosi lokal di atmosfer laut jika diproses dengan benar, serta kemampuan las yang baik dengan material pengisi yang sesuai. Kemampuan bentuk cukup baik dalam kondisi temper anil tetapi menurun saat paduan mengalami pengerasan regangan; pertukaran ini menjadi pertimbangan dalam pemilihan temper untuk pembentukan versus penggunaan struktural.

Industri tipikal meliputi pembuatan kapal, struktur lepas pantai, bejana tekan, kereta api, dan ekstrusi otomotif di mana kombinasi rasio kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi diperlukan. Engineer memilih 5456 dibanding paduan lain ketika membutuhkan paduan yang tidak dapat diperlakukan panas dengan kekuatan intrinsik lebih tinggi dan performa korosi kelas laut tanpa kerumitan proses perlakuan panas.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (≥20–30%)	Ekstra	Ekstra	Sepenuhnya anil, terbaik untuk deep drawing dan pembentukan
H111	Sedang	Moderat (≈15–25%)	Baik	Ekstra	Sedikit pengerasan regangan, non-stabilisasi, untuk tujuan umum
H112	Sedang	Moderat	Baik	Ekstra	Diproduksi secara komersial dengan kontrol arah butir
H32	Tinggi	Lebih rendah (≈8–15%)	Berkurang	Ekstra	Pengerasan regangan dan stabilisasi, umum untuk komponen struktural
H34	Tinggi	Lebih rendah	Berkurang	Ekstra	Tingkat pengerasan kerja lebih tinggi untuk bagian dengan kebutuhan kekuatan kritis
H116	Tinggi	Moderat	Baik	Ekstra	Stabilisasi untuk peningkatan ketahanan terhadap SCC laut dan korosi antarbutir
H321	Sedang-Tinggi	Moderat	Baik	Ekstra	Stabilisasi termal setelah pengerjaan dingin untuk mencegah sensitasi

Temper sangat mengendalikan keseimbangan antara kekuatan, duktilitas, dan kemampuan bentuk pada 5456. Temper anil (O) digunakan ketika operasi pembentukan mendominasi dan kekuatan puncak tidak diperlukan, sedangkan temper seri H3x/H1xx memberikan peningkatan kekuatan progresif dari pengerjaan dingin dengan mengorbankan elongasi dan kapasitas pembentukan tarik.

Temper stabilisasi (H116, H321) menggunakan kontrol ketat terhadap elemen jejak dan/atau stabilisasi termal ringan untuk mengurangi kerentanan terhadap korosi lokal dan retak korosi tegangan di lingkungan klorida. Pemilihan temper harus mempertimbangkan geometri bagian akhir, margin kekuatan yang dibutuhkan, dan persyaratan pasca-las.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.25	Kontrol impuritas; Si tinggi menurunkan duktilitas dan dapat membentuk intermetalik rapuh
Fe	≤ 0.40	Impuritas umum; kelebihan meningkatkan partikel intermetalik yang dapat memengaruhi kekuatan dan korosi
Mn	0.20–0.70	Penghalus butir dan elemen penguat; meningkatkan duktilitas dan ketahanan rekristalisasi
Mg	4.7–5.7	Elemen penguat utama; meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi tetapi menambah risiko SCC jika tidak terkendali
Cu	≤ 0.10	Dipertahankan rendah untuk menjaga ketahanan korosi; Cu tinggi meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan performa laut
Zn	≤ 0.25	Minor; Zn berlebihan dapat mengurangi ketahanan korosi
Cr	0.05–0.25	Mengontrol pertumbuhan butir dan meningkatkan ketahanan terhadap rekristalisasi dan korosi tegangan
Ti	≤ 0.10	Penghalus butir saat hadir dalam jumlah kecil
Elemen lain (masing-masing)	≤ 0.05	Total elemen lain ≤ 0.15; dipertahankan rendah untuk menghindari fasa merugikan

Magnesium adalah agen mikro-paduan dominan, memberikan penguatan larutan padat dan meningkatkan rasio kekuatan terhadap berat. Mangan dan krom adalah elemen mikro-paduan yang sengaja ditambahkan untuk menghambat pertumbuhan butir saat proses termomekanik dan menstabilkan mikrostruktur dari tekstur berlebihan dan rekristalisasi.

Kontrol ketat terhadap tembaga, besi, dan silikon sangat penting untuk performa kelas laut; impuritas jejak dan partikel intermetalik memengaruhi titik inisiasi pitting dan perilaku elektrokimia lokal. Performa akhir merupakan fungsi dari komposisi nominal dan sejarah pemrosesan, termasuk penggilingan, pelarutan (jika digunakan), dan perlakuan stabilisasi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 5456 sangat tergantung temper: bahan anil memiliki elongasi tinggi dan kekuatan tarik sedang, sedangkan temper H3x/H1xx menunjukkan peningkatan signifikan pada kekuatan luluh dan tarik karena pengerasan dingin. Rasio luluh-terhadap-tarik biasanya lebih ketat pada temper pengerasan dingin, yang membantu prediktabilitas desain untuk struktur dinding tipis namun mengurangi jendela pembentukan dan memerlukan kontrol radius lentur yang cermat.

Kekerasan berbanding lurus dengan temper dan kandungan Mg; rentang kekerasan mulai dari Vickers rendah pada temper O hingga tingkat yang jauh lebih tinggi pada tipe H32/H34. Performa kelelahan umumnya baik untuk paduan aluminium kelas ini, tetapi inisiasi retak kelelahan bisa sensitif terhadap kondisi permukaan, tegangan residual dari pembentukan atau pengelasan, serta keberadaan partikel intermetalik.

Ketebalan dan ukuran penampang mempengaruhi sifat melalui perilaku pengerasan kerja dan kontrol struktur butir; plat lebih tebal bisa menunjukkan kekuatan luluh sedikit lebih tinggi pada temper nominal serupa karena pembatasan selama penggilingan. Pengelasan menghasilkan zona pengaruh panas dengan pelunakan parsial pada kondisi temper pengerasan regangan berat dan perancang harus mempertimbangkan penurunan kekuatan di ZPA.

Sifat	O/Anil	Temper Utama (H32 / H116)	Catatan
Kekuatan Tarik (UTS)	~140–190 MPa	~270–340 MPa	Rentang tergantung ketebalan dan temper tepat; pengerjaan dingin meningkatkan UTS secara signifikan
Kekuatan Luluh (offset 0,2%)	~35–80 MPa	~200–300 MPa	H32/H116 menawarkan kekuatan luluh jauh lebih tinggi untuk desain struktural; nilai bervariasi dengan ketebalan lembaran
Elongasi (dalam 50 mm)	~20–35%	~8–18%	Duktilitas menurun akibat pengerasan kerja; kondisi anil terbaik untuk pembentukan
Kekerasan (HV)	~30–45 HV	~75–110 HV	Nilai indikatif; kekerasan berkorelasi dengan temper dan tingkat pengerasan dingin

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.66 g/cm³	Density paduan aluminium tipikal; digunakan dalam perhitungan massa dan rasio kekuatan terhadap berat
Rentang Leleh	~570–640 °C	Rentang solidus-ke-liquidus sedikit tergantung paduan; hindari layanan dekat rentang leleh
Konduktivitas Termal	~120–140 W/(m·K)	Lebih rendah daripada aluminium murni namun masih tinggi; menguntungkan untuk aplikasi disipasi panas
Konduktivitas Listrik	~28–34 % IACS	Menurun dibanding aluminium murni; konduktivitas berkurang dengan Mg dan penambahan paduan
Kalor Spesifik	~900 J/(kg·K)	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu sekitar
Ekspansi Termal	~23–24 µm/(m·K)	Koefisien mirip dengan sebagian besar paduan aluminium; penting untuk desain siklus termal

Density dan sifat termal membuat 5456 menarik ketika berat dan disipasi panas menjadi faktor penting dalam desain. Konduktivitas termal dan kalor spesifik tetap tinggi dibanding logam ferrous, memungkinkan pendinginan pasif yang efisien pada aplikasi heat-sinking struktural.

Konduktivitas listrik lebih rendah daripada aluminium komersial murni tetapi masih memadai untuk banyak peran konduksi listrik dan termal; desain harus mempertimbangkan penurunan konduktivitas akibat paduan sebagai bagian dari perhitungan jalur EMI/termal. Ekspansi termal tipikal untuk aluminium dan harus diperhitungkan dalam rakitan multi-material.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Pelat tipis (Sheet)	0,5–6,0 mm	Kekuatan sangat bervariasi tergantung temper; ketebalan yang lebih tipis lebih mudah dibentuk secara dingin	O, H111, H32, H116	Sering digunakan untuk panel dan komponen berbentuk
Pelat tebal (Plate)	6–200 mm	Pelat tebal mengembangkan kekuatan lebih tinggi melalui ketebalan; riwayat pengecoran sangat penting	H32, H116	Pelat untuk struktur dan lambung kapal; ketebalan besar membutuhkan penggilingan yang terkontrol
Ekstrusi	Penampang variabel	Kekuatan tergantung pada proses penuaan dan pengerjaan dingin setelahnya; ekstrusi bisa melalui proses pelepasan tegangan	O, H112, H32	Profil kompleks untuk chassis dan rangka struktural
Tabung	Diameter sampai beberapa ratus mm	Kekuatan dan ketahanan keruntuhan dikendalikan oleh ketebalan dinding dan temper	O, H32	Tabung tekan dan struktural; pengelasan dan pembengkokan dipertimbangkan
Batang/Besi Bundar (Bar/Rod)	Sampai beberapa inci diameter	Sering disediakan dalam temper yang sebagian sudah dikerjakan dingin; kemampuan mesin bervariasi	O, H111	Pengikat, pin, dan komponen mesin; ukuran penampang mempengaruhi sifat akhir

Pelat tipis dan pelat tebal diproduksi melalui proses penggilingan dan dapat disediakan dalam berbagai temper untuk memenuhi kebutuhan pembentukan atau struktural; kontrol jadwal penggilingan dan pendinginan sangat penting untuk mencapai sifat mekanik yang diinginkan. Ekstrusi dan tabung mengandalkan proses lanjutan dan siklus penuaan/stabilisasi untuk mencegah ketidakstabilan dimensi di kemudian hari serta mengelola sifat anisotropi.

Komponen berbentuk biasanya dimulai dalam temper O atau temper H1xx ringan saat diperlukan pembentukan ekstensif, kemudian dapat dikerjakan dingin atau distabilkan untuk mencapai kebutuhan mekanik akhir. Pelat yang digunakan dalam aplikasi kapal laut atau struktural sering diproduksi dalam temper stabilisasi H116 untuk meminimalkan kerentanan terhadap korosi lokal dan keretakan akibat korosi tegangan (SCC).

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5456	USA	Penunjukan asli Aluminum Association yang umum digunakan dalam lembar spesifikasi
EN AW	5456	Eropa	EN AW-5456 ada dalam standar Eropa dengan komposisi nominal yang sama dan toleransi regional
JIS	A5456 (atau serupa)	Jepang	Penunjukan standar lokal yang digunakan untuk paduan tinggi-Mg seri 5xxx setara; periksa katalog JIS untuk kecocokan tepat
GB/T	5456	China	Penunjukan GB/T China sejalan biasanya dengan AA 5456 namun toleransi manufaktur dan temper dapat berbeda

Kesetaraan lintas standar umumnya berlaku pada level komposisi nominal, namun perbedaan muncul dalam batas impuritas yang diterima, ketebalan uji mekanik yang diperlukan, dan penunjukan temper. Standar regional juga dapat menetapkan temper yang berbeda diterima atau persyaratan stabilisasi tambahan untuk layanan kelautan.

Engineer harus selalu membandingkan teks standar lengkap untuk toleransi kimia dan mekanik, metode uji yang disepakati, dan sertifikasi yang ditentukan (misalnya, laporan uji pabrik) saat melakukan substitusi antar standar untuk memastikan kesetaraan fungsi.

Ketahanan Korosi

5456 menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi atmosfer umum dan air laut dibandingkan banyak paduan aluminium yang dapat diperlakukan panas, terutama karena efek magnesium yang membantu pembentukan film pelindung permukaan. Dalam atmosfer yang sedikit korosif, paduan ini tampil baik, dan dengan impuritas yang dikontrol serta temper stabil, 5456 banyak digunakan untuk lambung kapal dan struktur offshore.

Namun, kandungan magnesium yang tinggi meningkatkan kerentanan pada serangan lokal dan keretakan akibat korosi tegangan (SCC) di lingkungan yang mengandung klorida kecuali paduan diproduksi dan distabilkan khusus untuk layanan kelautan. Temper stabilisasi (H116, H321) dan kimia rendah tembaga mengurangi risiko SCC dengan membatasi intermetalik dan efek sensitisasi.

Interaksi galvanik dengan material katodik seperti baja tahan karat atau tembaga harus dikelola dengan lapisan isolasi atau penggunaan pengikat yang kompatibel; paduan aluminium seperti 5456 akan bersifat anodik dalam banyak pasangan logam ganda dan dapat mengalami korosi lebih cepat jika terjadi kontak listrik dalam elektrolit. Dibandingkan seri 6xxx (Al–Mg–Si) atau 7xxx (Al–Zn), 5456 memberikan ketahanan korosi umum dan kelautan yang lebih baik, tetapi lebih rentan terhadap SCC yang dipicu klorida dibandingkan paduan seri 5xxx dengan kandungan Mg lebih rendah dan batas impuritas lebih ketat.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Las

5456 dapat dilas dengan mudah menggunakan proses fusi umum seperti GTAW (TIG) dan GMAW (MIG), serta toleran terhadap input panas tinggi tanpa retak panas jika filler yang dipilih tepat. Paduan filler aluminium–magnesium seperti ER5356 atau ER5183 umumnya direkomendasikan untuk menyesuaikan kekuatan dan menjaga ketahanan korosi pada hasil las dan daerah terpengaruh panas (HAZ). HAZ dapat mengalami pelunakan jika bahan dasar telah dikeraskan secara mekanis; sifat mekanik pasca las harus dievaluasi dan jika perlu dilakukan temper lokal atau penyesuaian desain.

Kemampuan Mesin

Pengolahan mesin 5456 bersifat sedang dibandingkan dengan paduan mesin bebas (free-machining); kandungan Mg yang relatif tinggi meningkatkan kekuatan dan pengerasan kerja, yang dapat mempercepat tumpulnya mata potong dibandingkan paduan hampir murni. Alat pemotong carbide dengan sudut paksa positif, pendinginan yang memadai, dan pengeluaran serpihan terkendali direkomendasikan untuk mengelola pembentukan tepi hasil pengerjaan (built-up edge) dan mengurangi efek pengerasan kerja. Kecepatan potong dan laju pakan harus disesuaikan dengan ukuran penampang dan temper; pemotongan ringan dan strategi potong terputus membantu pada bagian yang lebih tebal dan sudah pengerasan kerja.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik dalam kondisi anil (annealed) tetapi menurun seiring peningkatan pengerjaan dingin; radius tekuk minimal bagian dalam untuk pelat tipis biasanya diatur oleh temper dan ketebalan dan harus divalidasi melalui uji pembentukan. Untuk pembentukan tarik dan penarikan dalam (deep drawing), temper O atau temper H1xx yang sangat ringan lebih disukai, sementara bagian dengan temper H32/H34 lebih cocok untuk operasi yang memerlukan stabilitas dimensi akhir dengan pembentukan yang lebih sedikit. Efek springback lebih besar pada temper kekuatan tinggi dan harus diperhitungkan dalam desain die dan offset alat.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas secara presipitasi, 5456 tidak merespons pengerasan presipitasi untuk peningkatan kekuatan; sebaliknya, peningkatan kekuatan berasal dari pengerasan kerja dan deformasi dingin. Anil (O) dilakukan pada temperatur tinggi untuk memulihkan daya lunak melalui proses rekristalisasi; parameter proses bervariasi sesuai ketebalan, biasanya melibatkan suhu antara 300–400 °C diikuti pendinginan terkontrol.

Perlakuan stabilisasi termal (ditandai H116/H321 dalam praktik) menggunakan paparan termal sedang atau kontrol komposisi ketat untuk meminimalkan kerentanan terhadap korosi antar butir dan keretakan korosi tegangan. Langkah stabilisasi ini bukan untuk menghasilkan kekuatan tambahan tetapi untuk membentuk mikrostruktur yang lebih stabil terhadap korosi dan menghilangkan tegangan sisa setelah pengerjaan dingin.

Karena tidak ada jalur penguatan seperti T6, engineer yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi mengandalkan proses termo-mekanik, pengerjaan dingin yang dikontrol, dan pemilihan temper H3x tertinggi yang sesuai dengan kebutuhan pembentukan dan pengelasan. Over-tempering atau paparan temperatur tinggi selama layanan atau pengelasan dapat menurunkan kekuatan pengerjaan dingin melalui pemulihan dan rekristalisasi parsial.

Kinerja Suhu Tinggi

5456 mempertahankan sifat mekanik yang berguna pada suhu moderat, tetapi mengalami penurunan kekuatan progresif saat suhu naik di atas suhu ambient, dengan pengurangan signifikan biasanya pada suhu di atas 150–200 °C. Ketahanan creep terbatas dibandingkan paduan khusus untuk suhu tinggi; beban jangka panjang pada suhu tinggi tidak disarankan tanpa pengujian khusus.

Oksidasi di udara minimal berkat pembentukan film oksida pelindung; namun, suhu tinggi dapat mempercepat proses difusi yang mengurangi kekuatan pengerjaan dingin dan dapat mengubah permukaan atau stabilitas dimensi. Pada struktur hasil las, HAZ sering menjadi titik lemah pada suhu tinggi karena pemulihan mikrostruktur dan pelunakan dapat dipercepat oleh siklus termal berikutnya.

Perancang harus membatasi suhu layanan kontinu dan mempertimbangkan efek siklus termal terhadap umur lelah dan redistribusi tegangan sisa. Untuk paparan jangka pendek pada suhu tinggi, 5456 dapat diterima, tetapi aplikasi struktural jangka panjang pada suhu tinggi memerlukan paduan alternatif atau langkah desain protektif.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Mengapa 5456 Digunakan
Maritim	Plat lambung, panel superstruktur	Ketahanan korosi yang tinggi di air laut dan kekuatan yang baik untuk struktur hasil pengelasan
Offshore / Energi	Komponen platform, penyangga pipa	Kekuatan dan kemampuan las pada bagian struktur besar dengan paparan klorida
Otomotif / Transportasi	Panel trailer, bagian struktural	Rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi dan ketahanan penyok yang baik untuk komponen bodi dan rangka
Dirgantara	Struktur sekunder, fitting	Kekuatan dan ketahanan retak pada aloi non-heat-treatable yang diutamakan
Elektronik / Termal	Penyebar panas, rangka	Konduktivitas termal tinggi dan densitas rendah untuk pendinginan pasif

5456 banyak direkomendasikan ketika diperlukan kombinasi kekuatan tinggi berkat kandungan Mg, kemampuan las yang baik, dan ketahanan korosi maritim pada bentuk struktur. Perpaduan sifat-sifat ini menjadikannya pilihan umum untuk panel dengan ketebalan besar, struktur hasil las, dan komponen yang harus tetap tahan korosi tanpa memerlukan pengerasan presipitasi.

Wawasan Pemilihan

5456 adalah pilihan yang baik saat engineer membutuhkan aluminium non-heat-treatable dengan kekuatan lebih tinggi dibandingkan aloi murni komersial sambil tetap mempertahankan ketahanan korosi maritim yang unggul. Dibandingkan dengan 1100, 5456 mengorbankan sedikit konduktivitas listrik dan kemampuan bentuk demi yield strength dan tensile strength yang jauh lebih tinggi.

Dibandingkan dengan aloi work-hardened seperti 3003 atau 5052, 5456 umumnya menawarkan kekuatan yang lebih tinggi dan performa lebih baik di air laut, meskipun lebih rentan terhadap SCC klorida kecuali dipasok dalam temper stabil seperti H116. Dibandingkan dengan aloi heat-treatable seperti 6061 atau 6063, 5456 memberikan ketahanan korosi yang superior dan kemudahan pengelasan, namun dengan kekuatan maksimum yang lebih rendah; pilih 5456 saat ketahanan korosi dan integritas las lebih diutamakan daripada kekuatan puncak maksimum.

Untuk pengadaan dan desain, prioritaskan pemilihan temper (O vs H32 vs H116) sesuai kebutuhan pembentukan dan kondisi lingkungan kerja, pastikan kompatibilitas filler untuk pengelasan, dan tentukan stabilisasi jika SCC maritim menjadi perhatian. Biaya dan ketersediaan secara umum menguntungkan untuk aloi 5xxx, tetapi pastikan temper millstock lokal dan opsi ketebalan plat sejak awal fase desain.

Ringkasan Penutup

5456 tetap menjadi aloi teknik yang relevan karena menggabungkan kekuatan tinggi berkat magnesium dengan ketahanan korosi maritim yang kuat dan kemudahan pengelasan, melayani pasar struktural dan maritim di mana perlakuan panas tidak praktis. Perilaku temper yang dapat diprediksi dan ketersediaan dalam bentuk plat, lembaran, dan ekstrusi menjadikannya pilihan praktis bagi desainer yang menyeimbangkan kekuatan, daya tahan, dan kemudahan manufaktur.