Aluminium 5457: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Ikhtisar Komprehensif

5457 adalah paduan dalam seri 5xxx dari paduan aluminium, yang masuk dalam keluarga Al–Mg di mana magnesium adalah unsur paduan utama. Sebagai anggota keluarga 5xxx, paduan ini tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas; penguatan diperoleh terutama melalui Mg yang berada dalam larutan padat dan pengerasan regangan selama proses pembentukan.

Unsur paduan utama dalam 5457 adalah magnesium pada kadar relatif tinggi (biasanya sekitar 4–5 wt%) dengan penambahan terkendali mangan serta jejak kromium dan titanium untuk memperhalus struktur butir dan mengendalikan rekristalisasi. Pilihan paduan ini menghasilkan kombinasi kekuatan yang lebih tinggi untuk plat aluminium yang ditempa dan peningkatan ketahanan terhadap korosi umum dibandingkan banyak paduan seri 1xxx–3xxx.

Ciri utama 5457 meliputi kekuatan sedang hingga tinggi untuk paduan yang tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, kemampuan las yang baik dengan logam pengisi yang tepat, kemampuan bentuk yang layak pada temper yang lebih lunak, serta ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer dan laut bila dilakukan finishing dengan benar. Industri yang menggunakan 5457 biasanya pada bodi dan penutup eksterior otomotif, trailer dan panel transportasi, komponen struktural umum, serta beberapa aplikasi kelautan dan arsitektur di mana kombinasi kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi yang baik dibutuhkan.

Para engineer memilih 5457 ketimbang paduan lain saat dibutuhkan keseimbangan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dibanding paduan kerja keras umum (serta paduan 3000/5000 dengan Mg lebih rendah) tanpa menggunakan paduan 6xxx atau 7xxx yang dapat dikeraskan dengan perlakuan panas yang mempersulit pembentukan dan pengelasan. 5457 dipilih ketika dibutuhkan kekuatan lebih tinggi yang didorong oleh kandungan Mg sambil mempertahankan ketahanan korosi unggul dan kemampuan pengecatan yang baik untuk aplikasi luar ruangan.

Variasi Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Regangan	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi	Prima	Prima	Sepenuhnya dianil, duktalitas maksimum untuk pembentukan
H111	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat baik	Pengerasan regangan satu arah, umum untuk pembentukan plat
H14	Sedang	Sedang-Tinggi	Sangat baik	Sangat baik	Temper seperempat keras untuk pembentukan sedang dengan kekuatan lebih tinggi
H18	Tinggi	Rendah	Terbatas	Baik	Penuh keras untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan maksimum kondisi tergulung
H32	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat baik	Regangan keras dan distabilkan; digunakan untuk mengurangi efek pegas balik
H116 / H321	Sedang-Tinggi	Sedang	Baik	Sangat baik	Temper distabilkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi tegangan dan siklus pemanggangan cat

Pengerasan temper pada 5457 digunakan untuk menyeimbangkan kemampuan manufaktur dan kekuatan kondisi hasil fabrikasi; temper yang lebih lunak (O, H14) digunakan untuk proses deep drawing dan pembentukan kompleks sedangkan temper yang lebih keras (H18, H32) memberikan nilai kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi langsung dari produksi. Varian distabilkan seperti H116 atau H321 dipilih untuk aplikasi kelautan atau yang dilapisi cat karena membatasi perubahan presipitasi selama paparan termal dan mengurangi kerentanan terhadap fenomena korosi tegangan.

Karena 5457 tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, perubahan sifat mekanik didominasi oleh pengerasan dingin, penuaan regangan, dan stabilisasi termal, bukan melalui perlakuan larutan dan penuaan seperti pada keluarga 6xxx atau 7xxx.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	≤ 0.25	Impuritas khas; dijaga rendah untuk mempertahankan duktalitas dan ketahanan korosi
Fe	≤ 0.40	Impuritas yang dapat membentuk intermetallic dan mempengaruhi ketangguhan serta permukaan
Mn	0.20–0.80	Mengontrol struktur butir dan meningkatkan kekuatan serta ketangguhan
Mg	4.0–5.0	Unsur penguat utama yang menyediakan penguatan larutan padat
Cu	≤ 0.10	Dijaga rendah agar ketahanan korosi tetap tinggi; Cu yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tapi menurunkan ketahanan korosi
Zn	≤ 0.25	Minor; kadar tinggi dapat meningkatkan aktivitas galvanik
Cr	0.05–0.25	Ditambahkan untuk mengendalikan rekristalisasi dan meningkatkan ketahanan korosi sepanjang batas butir
Ti	≤ 0.15	Penghalus butir yang ditambahkan dalam jumlah kecil saat pengecoran/persiapan ingot
Lainnya (masing-masing)	≤ 0.05–0.15	Termasuk unsur jejak; sisanya adalah Al

Kandungan magnesium yang tinggi merupakan faktor utama penguatan 5457 dibanding paduan 5xxx dengan Mg lebih rendah. Manganese memperhalus ukuran butir dan menambah kekuatan tanpa kehilangan ketahanan korosi secara signifikan. Kromium dan titanium ditambahkan sebagai mikropaduan untuk menstabilkan struktur dan mengendalikan pertumbuhan butir selama proses termomekanik, membantu mempertahankan kemampuan bentuk dan membatasi pelunakan terkait rekristalisasi.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik 5457 sangat tergantung pada temper dan ketebalan plat: temper yang lebih lunak memberikan regangan tinggi dan kekuatan luluh yang lebih rendah, sementara temper pengerasan regangan menaikkan kekuatan luluh dan tarik dengan pengurangan regangan. Titik luluh pada temper kerja keras relatif tinggi untuk paduan non-heat-treatable, memberikan margin desain yang berguna pada panel struktural dengan ketebalan tipis.

Kekerasan mengikuti kekuatan tarik dan meningkat dengan pengerasan dingin; kondisi tipe H18 mencapai nilai Brinell atau Vickers tertinggi yang tersedia untuk paduan ini, sementara pengujian kondisi O menunjukkan kekerasan jauh lebih rendah sesuai dengan kemampuan bentuk yang sangat baik. Performa kelelahan umumnya baik untuk aplikasi transportasi asalkan finishing permukaan dan perlindungan korosi terjaga; umur kelelahan sensitif terhadap pengelasan, lekukan, dan goresan permukaan.

Efek ketebalan signifikan: ketebalan yang lebih tipis biasanya mencapai nilai kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi setelah pengerolan dan pengerasan dingin karena peningkatan pengerasan kerja, sedangkan plat tebal atau bahan ekstrusi seringkali lebih lunak dan memiliki regangan yang lebih rendah. Oleh karena itu engineer desain harus menggunakan sifat mekanik yang terkait dengan temper paduan dan bentuk produk serta ketebalan spesifik, bukan satu nilai tunggal umum.

Properti	O/Anil	Temper Kunci (H111/H32 tipikal)	Catatan
Kekuatan Tarik (MPa)	200–260	320–380	Nilai bervariasi sesuai ketebalan dan tingkat pengerasan regangan; rentang tersebut khas untuk produk plat
Kekuatan Luluh (MPa)	80–150	200–310	Kekuatan luluh naik tajam dengan pengerasan dingin; spesifikasi harus merujuk temper dan ketebalan
Regangan (%)	18–30	8–18	Duktalitas menurun saat kekuatan naik; kemampuan bentuk harus dievaluasi dalam temper yang dibutuhkan
Kekerasan (HB)	35–60	80–110	Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan tarik dan tingkat pengerasan; pengujian kekerasan berguna untuk QA

Sifat Fisik

Properti	Nilai	Catatan
Density	~2.69 g/cm³	Sedikit lebih rendah daripada beberapa produk Al berpaduan tinggi lainnya; rasio kekuatan-terhadap-berat baik
Solidus/Liquidus	~605–650 °C	Paduan memperlebar interval pencairan dibandingkan aluminium murni
Konduktivitas Termal	~120–140 W/m·K (25 °C)	Lebih rendah dibandingkan aluminium murni; cukup untuk manajemen panas umum tapi kurang dari paduan 1xxx murni
Konduktivitas Listrik	~28–36 % IACS	Berkurang oleh penambahan Mg dan Mn; penting untuk aplikasi listrik dan pertimbangan penyambungan
Kalor Spesifik	~880–920 J/kg·K	Tipikal untuk paduan aluminium pada suhu ruang
Koefisien Ekspansi Termal	~23–24 µm/m·K	Tipikal untuk paduan aluminium; harus diperhatikan perbedaan ekspansi dengan baja atau komposit

Sifat fisik paduan membuat 5457 menarik ketika masa jenis rendah dan kinerja termal yang layak dibutuhkan, namun paduan ini tidak dipilih bila diperlukan konduktivitas termal atau listrik maksimal. Ekspansi termal yang tipikal untuk aluminium harus diperhitungkan dalam perakitan yang menggabungkan material berbeda untuk menghindari tegangan akibat siklus suhu.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0,5–4,0 mm	Kekuatan meningkat dengan reduksi dingin dan pengerasan deformasi	O, H14, H111, H32	Bentuk paling umum digunakan untuk panel otomotif dan pelapis arsitektur
Plat	>4,0 mm	Pengerasan kerja lebih rendah dibandingkan lembaran tipis; digunakan untuk struktur yang dimachine atau dig weld	O, H112	Digunakan ketika diperlukan kekakuan, kemampuan las, dan pengeboran
Ekstrusi	Profil seksional	Kekuatan tergantung rasio ekstrusi dan pengerjaan dingin selanjutnya	O, H22, H32	Digunakan untuk rangka struktural dan penyangga dimana dibutuhkan kekuatan ringan
Pipa	Ø kecil hingga besar	Kekuatan ditentukan oleh ketebalan dinding dan temper	H14, H32	Digunakan dalam struktur ringan, railing, dan rangka transportasi
Batang	Diameter bervariasi	Biasanya lebih lunak kecuali ditarik dingin	O, H12	Digunakan untuk pengikat, fitting mesin, dan bagian fabrikasi

Perbedaan proses memengaruhi respons mekanik dan aplikasi yang diinginkan: lembaran sering mengalami penggilingan dingin dan pengerasan deformasi untuk bodi panel, sedangkan ekstrusi dan plat sering disuplai dalam temper lebih lunak untuk memungkinkan pembentukan atau pemesinan selanjutnya. Strategi pengelasan dan penyambungan juga berbeda menurut bentuk; misalnya, pengelasan pipa dan ekstrusi biasanya memerlukan logam pengisi dan perlakuan sebelum atau setelah las untuk mengelola pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ).

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5457	USA	Penunjukan yang digunakan dalam standar dan katalog pemasok Amerika Utara
EN AW	5457	Eropa	Penunjukan EN secara numerik sesuai dengan AA; batas kimia dan mekanik mungkin sedikit berbeda menurut standar
JIS	—	Jepang	Tidak ada grade JIS yang persis sama; sifat mirip dengan produk seri Al–Mg dengan kadar Mg tinggi namun harus dicek spesifikasi lokal
GB/T	5457	China	Standar China dapat mencantumkan 5457 dengan komposisi serupa tetapi menetapkan toleransi dan temper yang berbeda

Seringkali ada kecocokan numerik yang dekat (EN AW-5457) dalam spesifikasi Eropa, tetapi perbedaan kecil yang diizinkan pada batas impuritas, penunjukan temper, dan protokol pengujian membuat engineer harus membandingkan sertifikat analisis daripada mengasumsikan bisa saling menggantikan. Untuk JIS dan beberapa standar nasional mungkin tidak ada padanan tepat; dalam kasus tersebut pemilihan dilakukan berdasarkan pencocokan komposisi dan sifat mekanik, bukan label grade tunggal.

Ketahanan Korosi

5457 menunjukkan ketahanan korosi atmosferik dan industri yang baik berkat lapisan oksida aluminium yang protektif dan kemurnian alloy yang relatif tinggi. Kandungan magnesium yang cukup besar meningkatkan ketahanan korosi keseluruhan dibanding banyak alloy 1xxx dan 3xxx, namun dapat meningkatkan sensitivitas terhadap beberapa mode korosi lokal jika impuritas (Fe, Si) naik. Finishing permukaan yang tepat, pelapis, dan anodizing meningkatkan daya tahan jangka panjang pada aplikasi arsitektural dan transportasi yang terekspos.

Dalam lingkungan laut, 5457 menunjukkan performa baik untuk banyak aplikasi struktural, tetapi kerentanan terhadap retak korosi tegangan (SCC) meningkat seiring naiknya kandungan magnesium dan tingkat tegangan tarik. Temper stabil (H116/H321) atau perlakuan pasca las umum digunakan untuk mengurangi risiko SCC pada layanan di atmosfer yang mengandung klorida. Interaksi galvanik dengan logam lebih mulia (misalnya tembaga, baja tahan karat) perlu perhatian; isolasi yang tepat dan pemilihan pengikat mencegah serangan lokal yang dipercepat.

Dibanding alloy heat-treatable 6xxx, 5457 umumnya lebih unggul dalam ketahanan korosi jangka panjang di banyak lingkungan klorida, sementara alloy 6xxx bisa memiliki kekuatan puncak lebih tinggi tetapi ketahanan korosi intrinsik lebih rendah tanpa pelindung. Relatif terhadap alloy 3xxx rendah Mg atau 1xxx murni, 5457 memberikan kekuatan lebih baik tanpa pengorbanan ketahanan korosi yang signifikan, menjadikannya cocok untuk panel struktur eksternal dan superstruktur laut.

Properti Fabrikasi

Kemampuan las

5457 mudah dilas dengan proses fusi umum (TIG, MIG/GMAW) dan memiliki performa baik dengan alloy pengisi aluminium-magnesium seperti ER5356 dan ER5183, yang memberikan duktibilitas dan ketahanan korosi yang baik di logam las. Risiko retak panas relatif rendah dibanding beberapa alloy tembaga tinggi, namun desain sambungan dan pengendalian input panas las harus hati-hati untuk meminimalkan pelunakan dan distorsi HAZ. Properti mekanik pasca las di HAZ akan menurun dibandingkan logam induk yang pengerasan dingin, sehingga desain sambungan dan kemungkinan perlakuan mekanik pasca las harus dipertimbangkan untuk aplikasi beban tinggi.

Kemampuan mesin

Kemampuan mesin 5457 sedang dibandingkan dengan baja mudah potong atau alloy 6xxx; alloy ini dapat terjadi galling jika parameter pemotongan tidak optimal. Alat carbide dengan sudut rake positif yang sesuai, penjepit kerja kaku, dan pendingin flood direkomendasikan untuk proses frais dan bubut pada plat dan profil ekstrusi. Gunakan kecepatan potong sedang dan laju makan tinggi untuk memecah serpihan; potongan putus-putus mendapat manfaat dari grade carbide lebih kuat atau coating untuk menahan chipping tepi.

Kemampuan bentuk

Performa pembentukan bergantung pada temper dan ketebalan: temper annealed penuh (O) dan temper kerja lunak memungkinkan deep drawing dan stamping kompleks; temper lebih kuat mengurangi radius tekuk yang diizinkan dan meningkatkan springback. Radius tekuk tipikal untuk ketebalan lembaran sekitar 2–4× ketebalan pada temper lebih lunak, meningkat untuk temper lebih keras; selalu verifikasi dengan uji pembentukan untuk geometri kompleks. Pembentukan hangat dan desain alat hati-hati dapat memperluas kemampuan bentuk untuk temper kekuatan tinggi sekaligus meminimalkan retak dan pecah tepi.

Perilaku Perlakuan Panas

Sebagai bagian dari keluarga 5xxx yang tidak dapat diperlakukan panas, 5457 tidak merespons perlakuan larutan dan penuaan buatan untuk menghasilkan kekuatan lebih tinggi. Mekanisme utama yang tersedia adalah pengerjaan dingin dan stabilisasi termal. Perlakuan larutan dan siklus quench/age pada 5457 tidak menghasilkan pengerasan presipitasi seperti yang diamati pada alloy 6xxx; oleh karena itu, perancang mengandalkan penggilingan dan pengerasan deformasi untuk pengaturan sifat layanan.

Annealing (temper O) menghilangkan pengerjaan dingin sebelumnya dan mengembalikan duktibilitas untuk operasi pembentukan; pengerjaan dingin yang dikontrol selanjutnya menghasilkan keseimbangan kekuatan dan regangan untuk layanan. Temper stabil (misalnya H116, H321) dicapai dengan eksposur termal suhu rendah atau penuaan terkendali untuk mengurangi kerentanan terhadap strain aging dan retak korosi tegangan tanpa menurunkan kekuatan secara signifikan.

Performa Suhu Tinggi

5457 mempertahankan kekuatan yang dapat digunakan pada suhu sedang tinggi tetapi mengalami penurunan progresif pada kekuatan luluh dan tarik saat suhu melebihi ~100 °C. Untuk layanan kontinyu di atas 100–150 °C, perancang harus memvalidasi retensi sifat mekanik karena paparan lama bisa menyebabkan recovery dan annealing parsial mikrostruktur kerja dingin. Laju oksidasi moderat dan khas alloy aluminium; pelapis pelindung dan anodizing meningkatkan stabilitas permukaan suhu tinggi.

Zona terpengaruh panas akibat las dapat menunjukkan pelunakan lokal yang diperparah oleh suhu layanan tinggi, sehingga perhatian pada desain sambungan dan pengelolaan panas sangat penting saat rakitan akan mengalami pengelasan dan siklus termal. Ekspansi termal dan perbedaan kekakuan terhadap bahan sambungan harus diperiksa untuk aplikasi suhu tinggi guna mencegah kelelahan atau konsentrasi tegangan.

Aplikasi

Industri	Contoh Komponen	Alasan Penggunaan 5457
Otomotif	Panel bodi luar, panel penguat dalam	Menawarkan kekuatan lebih tinggi dari alloy pengerasan kerja umum dengan kemampuan bentuk dan cat yang baik
Maritim	Panel superstruktur, fitting dek	Ketahanan korosi baik di atmosfer laut dan kemampuan las layak untuk fabrikasi
Dirgantara / UAV	Fitting struktural sekunder, fairing	Rasio kekuatan-berat yang menguntungkan untuk bagian struktural non-primer dan finishing permukaan baik untuk skin aerodinamis
Transportasi	Panel trailer, dinding kontainer	Gabungan kekakuan, ketangguhan, dan ketahanan korosi untuk skin struktural terpapar
Elektronik / Manajemen panas	Bracket ringan, penyangga mekanik	Konduktivitas termal memadai dan densitas rendah untuk penyangga ringan; bukan pilihan utama untuk heat sink performa tinggi

5457 sering dipilih ketika diperlukan kekuatan menengah-tinggi, ketahanan korosi yang baik, dan fleksibilitas fabrikasi tanpa kompleksitas perlakuan panas. Alloy ini sangat cocok untuk panel luar otomotif dan skin transportasi dimana pembentukan ulang dan pengelasan berulang menjadi bagian proses produksi.

Wawasan Pemilihan

Saat memilih 5457, prioritaskan aplikasi yang menuntut kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi dibanding aluminium murni komersial (misalnya 1100) sekaligus membutuhkan ketahanan korosi dan kemampuan bentuk yang baik. Dibanding 1100, 5457 mengorbankan konduktivitas listrik dan termal serta duktibilitas maksimum sebagai tukar kekuatan struktural yang jauh lebih tinggi.

Dibandingkan dengan paduan work-hardened umum seperti 3003 atau 5052, 5457 memiliki kekuatan yang lebih tinggi sambil mempertahankan ketahanan terhadap korosi umum yang sebanding atau lebih baik; pilih 5457 ketika kekuatan tambahan dibutuhkan meskipun ada potensi biaya lebih tinggi dan kemampuan bentuk yang sedikit berkurang. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061 atau 6063, 5457 tidak akan mencapai kekuatan puncak paduan tersebut setelah proses aging, namun sering kali menawarkan kemampuan las dan ketahanan korosi yang lebih unggul tanpa kompleksitas perlakuan panas, sehingga lebih disukai 5457 bila kesederhanaan fabrikasi dan performa korosi lebih penting dibandingkan kebutuhan kekuatan tertinggi mutlak.

• Gunakan 5457 untuk pelapis struktural eksterior, rangkaian las, dan di mana risiko korosi tegangan dapat dikendalikan dengan temper stabilisasi.
• Hindari menentukan 5457 jika konduktivitas listrik maksimum, kemampuan bentuk ekstrim untuk drawing dalam kompleks, atau kekuatan puncak setelah perlakuan panas adalah persyaratan utama.

Kesimpulan

5457 tetap menjadi paduan teknik yang relevan ketika kombinasi kuat antara kekuatan yang didorong oleh Mg, ketahanan korosi, dan fleksibilitas fabrikasi dibutuhkan tanpa kompleksitas perlakuan panas. Keseimbangan sifat mekanik dan korosi membuatnya menjadi pilihan pragmatis untuk aplikasi otomotif, kelautan, dan transportasi yang menuntut material struktural yang ringan, dapat dilas, dan dapat dibentuk.