Aluminium 5657: Komposisi, Sifat, Panduan Temper & Aplikasi

Gambaran Komprehensif

5657 adalah anggota dari seri 5xxx paduan aluminium–magnesium yang ditempa, menempatkannya secara pasti dalam keluarga non-heat-treatable yang diperkuat dengan pengerasan bentuk (strain-hardened) yang disukai untuk keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan korosi. Unsur paduan utamanya adalah magnesium, yang dilengkapi dengan penambahan terkendali mangan dan elemen jejak (kromium, besi, silikon, titanium) untuk mengontrol struktur butir, kekuatan, dan kemampuan pembentukan.

Penguatan dicapai hampir sepenuhnya melalui penguatan larutan padat dari magnesium dan pengerasan bentuk; 5657 dirancang untuk merespon dengan baik terhadap deformasi dingin dan berbagai stabilisasi temper H daripada pengerasan usia termal. Sifat utama meliputi kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dibanding aluminium murni, ketahanan yang baik terhadap korosi umum dan korosi titik pada atmosfer laut, serta kemampuan las yang baik dengan kawat pengisi Al–Mg; kemampuan bentuk baik pada kondisi anneal atau temper kerja ringan tetapi menurun dengan pengerasan bentuk yang lebih tinggi.

Industri tipikal meliputi transportasi (komponen otomotif dan truk berat), peralatan kelautan dan pembuatan kapal, aplikasi struktural dan arsitektur, serta beberapa komponen listrik dan perpindahan panas di mana rasio kekuatan terhadap berat dan ketahanan korosi dihargai. Insinyur memilih 5657 dibandingkan paduan lain ketika dibutuhkan aluminium dengan kekuatan lebih tinggi, dapat dilas, dengan ketahanan korosi laut yang baik dan tetap mempertahankan kemampuan bentuk yang dapat dikerjakan serta biaya yang kompetitif.

Varian Temper

Temper	Tingkat Kekuatan	Elongasi	Kemampuan Bentuk	Kemampuan Las	Catatan
O	Rendah	Tinggi (20–30%)	Istimewa	Istimewa	Sepenuhnya anneal, ductilitas maksimum untuk deep drawing dan pembentukan kompleks
H14	Sedang	Sedang (8–12%)	Baik	Istimewa	Pengerasan bentuk ringan, umum untuk lembaran yang dibentuk saat diperlukan kekuatan ekstra
H22	Sedang-Tinggi	Sedang (6–10%)	Cukup	Istimewa	Strain-hardened kemudian distabilkan untuk mengurangi efek penuaan alami
H32	Tinggi	Lebih rendah (5–8%)	Cukup sampai Baik	Istimewa	Strain-hardened dan distabilkan; umum untuk panel struktural
H111	Variabel	Variabel	Baik	Istimewa	Temper strain terkontrol satu tahap untuk ekstrusi dan produk gulungan

Pemilihan temper sangat mempengaruhi trade-off antara kemampuan bentuk dan kekuatan; temper anneal O memberikan jendela pembentukan terbaik sementara temper H meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tapi mengurangi elongasi. Dalam pengelasan atau di mana deformasi lokal mengikuti pengelasan, temper yang distabilkan (H22, H32) dipilih untuk membatasi pelunakan pasca las dan mengelola stabilitas dimensi.

Komposisi Kimia

Elemen	Rentang %	Catatan
Si	0.10–0.40	Dipertahankan rendah untuk membatasi intermetalik rapuh dan meningkatkan ketahanan korosi
Fe	0.20–0.60	Pengotor khas; dikontrol untuk mencegah fase kaya Fe kasar yang mengurangi ductilitas
Mn	0.20–0.80	Pemurni butir dan penstabil kekuatan; meningkatkan ketahanan terhadap rekristalisasi
Mg	4.8–5.8	Unsur penguat utama yang memberikan kekuatan larutan padat dan meningkatkan ketahanan korosi
Cu	0.05–0.20	Diminimalkan untuk menghindari penurunan ketahanan korosi signifikan dan mempertahankan kemampuan las
Zn	0.05–0.30	Level rendah membatasi kerentanan korosi antar butir dan mempertahankan ductilitas
Cr	0.05–0.25	Mengontrol struktur butir dan meningkatkan ketahanan terhadap sensitasi dan retak korosi stres
Ti	0.02–0.10	Pemurni butir, terutama digunakan pada bahan baku pengecoran atau billet untuk mengontrol mikrostruktur
Lainnya (masing-masing)	≤0.05	Residu dan elemen jejak; sisanya aluminium

Kandungan magnesium adalah pendorong utama kinerja paduan, meningkatkan kekuatan tarik dan luluh melalui efek larutan padat serta menunjang ketahanan korosi air laut. Mangan dan kromium bertindak sebagai agen mikro-paduan untuk mengontrol pertumbuhan butir dan mengurangi rekristalisasi serta sensitasi, yang meningkatkan ketangguhan dan ketahanan retak korosi stres selama pemakaian.

Sifat Mekanik

Perilaku tarik pada 5657 menunjukkan kombinasi antara tegangan bukti tinggi dan ductilitas sedang yang sangat tergantung pada temper dan ketebalan. Pada kondisi anneal, paduan menunjukkan elongasi yang besar dan kekuatan luluh rendah, sementara temper yang diperkeras bentuk meningkatkan tegangan bukti secara signifikan dan menurunkan ductilitas. Kekuatan luluh dan tarik maksimum meningkat seiring tingkat pengerasan dingin; mode kegagalan tipikal berupa patahan duktile dengan penggabungan mikrovoid pada spesimen uji yang terbentuk baik.

Kekerasan mengikuti tren yang sama dengan kekuatan, meningkat bersama tingkat temper H dan pengerasan dingin tambahan. Performa kelelahan mendapat manfaat dari kekuatan tarik yang baik dan mode patahan yang relatif duktile, namun batas lelah dipengaruhi oleh hasil akhir permukaan, tegangan sisa dari pembentukan atau pengelasan, dan ketebalan. Efek ketebalan sangat nyata: ketebalan tipis dapat diproses ke kekuatan efektif lebih tinggi melalui pengerasan dingin, sementara plat tebal memiliki kemampuan bentuk lebih rendah dan mode kegagalan berbeda di bawah beban siklik.

Sifat	O/Annealed	Temper Utama (H32)	Catatan
Kekuatan Tarik	150–200 MPa	320–380 MPa	Nilai bervariasi tergantung ketebalan dan temper; H32 memberikan peningkatan signifikan dibanding O
Kekuatan Luluh	65–110 MPa	260–320 MPa	Kekuatan luluh meningkat secara tajam dengan pengerasan dan stabilisasi
Elongasi	20–30%	5–8%	Elongasi menurun saat pengerasan temper meningkat; berlaku pengaruh ketebalan
Kekerasan	35–45 HB	80–95 HB	Nilai Brinell indikatif; kekerasan berkorelasi dengan pengerasan dingin dan temper

Sifat Fisik

Sifat	Nilai	Catatan
Density	2.68 g/cm³	Tipe paduan aluminium, digunakan untuk perhitungan desain ringan
Rentang Leleh	~570–645 °C	Rentang solidus–liquidus tergantung pada kandungan paduan dan homogenisasi
Konduktivitas Termal	120–140 W/m·K	Lebih rendah dari aluminium murni karena Mg dalam larutan padat tapi tetap tinggi untuk aplikasi perpindahan panas
Konduktivitas Listrik	~30–38 %IACS	Berkurang dibanding aluminium murni; konduktivitas menurun dengan pengerasan dingin
Kalor Spesifik	~0.90 J/g·K	Nilai tipikal untuk perhitungan massa termal dan pemanasan sementara
Ekspansi Termal	23.5–24.5 µm/m·K	Koefisien serupa paduan Al–Mg lainnya; relevan untuk desain diferensial ekspansi

Sifat termal dan listrik 5657 membuatnya menarik untuk aplikasi heat-sinking dan enclosure listrik di mana kekuatan mekanik juga diperlukan. Konduktivitas termal cukup untuk banyak aplikasi pendinginan pasif, namun desainer harus mempertimbangkan penurunan konduktivitas dibanding aluminium murni saat menentukan penampang dan geometris sirip pendingin.

Bentuk Produk

Bentuk	Ketebalan/Ukuran Tipikal	Perilaku Kekuatan	Temper Umum	Catatan
Lembaran	0.3–6.0 mm	Kekuatan meningkat dengan reduksi dingin	O, H14, H32	Sering digunakan untuk panel bodi, sisi atas kapal laut, dan kulit struktural
Plat	6–200 mm	Formabilitas awal lebih rendah, kekuatan struktural baik	O, H32	Komponen struktural berat dan struktur fabrikasi
Ekstrusi	Profil hingga 250 mm	Kekuatan mekanik tergantung pengerjaan dingin selanjutnya	H111, H32	Penampang kompleks untuk rangka, rel, dan komponen struktural
Tabung	Ø6–300 mm dinding 0.5–10 mm	Kekuatan dan kemampuan bentuk tergantung manufaktur	O, H14	Tabung tekanan dan struktural untuk kelautan dan transportasi
Batang/Rod	Ø5–150 mm	Kekuatan baik pada temper tarik dingin	H111, H14	Pengikat, fitting mesin, dan bahan konektor

Rute pemrosesan dan bentuk produk sangat mempengaruhi sifat akhir 5657. Lembaran dan plat yang digulung biasanya menjalani homogenisasi, penggilingan, dan pendinginan terkendali untuk membentuk mikrostruktur yang dapat dikerjakan, sedangkan ekstrusi dan tempa bergantung pada kualitas billet dan tempering selanjutnya untuk mengontrol struktur butir dan kekuatan. Pilihan fabrikasi harus mencerminkan baik geometri bagian maupun kinerja mekanik yang dibutuhkan.

Grade Setara

Standar	Grade	Wilayah	Catatan
AA	5657	USA	Paduan Al–Mg tempa sesuai untuk penggunaan umum di aplikasi struktural
EN AW	5xxx (perkiraan)	Eropa	Analogi terdekat berada dalam keluarga EN AW-5xxx; nomor tepat bervariasi dengan kandungan Mg dan Mn
JIS	A5xxx (perkiraan)	Jepang	Setara ditemukan di antara paduan Al–Mg tempa JIS dengan tingkat Mg yang serupa
GB/T	5xxx (perkiraan)	China	Standar Cina memiliki penunjukan 5xxx yang sebanding; toleransi komposisi dapat berbeda

Referensi silang langsung bervariasi menurut standar regional dan toleransi komposisi tepat; setara biasanya termasuk dalam keluarga paduan Al–Mg tempa yang lebih luas daripada cocok satu-satu. Perbedaan antara standar biasanya menyangkut batas impuritas, sifat mekanik yang dijamin pada ketebalan tertentu, dan kondisi permukaan yang diperbolehkan untuk bentuk produk spesifik.

Ketahanan Korosi

5657 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer umum yang baik khas dari paduan Al–Mg, membentuk film oksida stabil yang melindungi substrat dalam lingkungan pedesaan dan industri. Dalam atmosfer laut atau yang mengandung klorida, kandungan magnesium relatif tinggi pada paduan ini meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang dibandingkan dengan paduan seri 1xxx dan 3xxx, tetapi perhatian cermat terhadap temper paduan, praktik pengelasan, dan finishing permukaan diperlukan untuk menghindari korosi lokal.

Sensitivitas retak korosi akibat tegangan (SCC) pada paduan Al–Mg meningkat seiring kandungan magnesium dan paparan terhadap tegangan tarik di lingkungan klorida; 5657 mengurangi risiko ini melalui penambahan terkendali mangan dan krom yang menstabilkan struktur butir dan mengurangi kerentanan. Interaksi galvanik terjadi akibat kontak dengan logam mulia seperti baja tahan karat dan tembaga; perancang harus memisahkan logam berbeda atau menyediakan anoda pengorbanan di sistem kelautan untuk melindungi bagian tipis.

Dibandingkan dengan paduan 6xxx (Al–Mg–Si), 5657 menawarkan ketahanan korosi air laut yang superior namun secara umum kekuatan puncaknya lebih rendah; dibandingkan dengan paduan 7xxx (Al–Zn–Mg), paduan ini menukar kekuatan ultimate dengan karakteristik ketahanan korosi dan kemampuan las yang jauh lebih baik. Perlakuan permukaan yang tepat, sealant, dan perlindungan katodik memperpanjang masa pakai dalam lingkungan agresif.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

5657 mudah dilas menggunakan proses konvensional seperti MIG (GMAW) dan TIG (GTAW), dengan filler alloy yang disarankan di keluarga Al–Mg (misalnya ER5356 atau ER5183) untuk mencocokkan kekuatan dan sifat korosi. Risiko retak panas rendah selama parameter pengelasan meminimalkan pembatasan dan praktik rendah-hidrogen diterapkan; pelunakan zona terpengaruh panas (HAZ) setelah las terbatas karena paduan ini tidak dapat ditempa panas, meskipun sedikit penurunan kekerasan lokal dan tegangan residual tinggi harus diantisipasi. Untuk aplikasi struktural, kualifikasi prosedur las dan pemilihan filler yang tepat sangat penting untuk memastikan kinerja sambungan dalam lingkungan kelelahan dan rentan SCC.

Kemampuan Mesin

Sebagai paduan Al–Mg yang duktile, 5657 biasanya dimesin dengan tingkat kesulitan sedang dibandingkan dengan paduan bebas mesinku; paduan ini cenderung menghasilkan serbuk panjang dan kontinu yang memerlukan strategi pengendalian serbuk. Alat carbide dengan geometri sudut positif dan tepi tajam memberikan keseimbangan terbaik antara hasil permukaan dan umur alat; kecepatan potong moderat dan feed harus diatur untuk menghindari ujung terakumulasi. Operasi finishing sekunder seperti pemolesan atau deburring kimia biasa dilakukan untuk memenuhi persyaratan hasil permukaan ketat yang mempengaruhi umur lelah dan inisiasi korosi.

Kemampuan Bentuk

Kemampuan bentuk sangat baik pada temper O, memungkinkan penarikan dalam, stamping kompleks, dan pembentukan regangan sedang; radius tikungan minimum kecil pada material yang dianil. Ketika temper H diperkenalkan, paduan ini mengeras kerja dengan cepat dan springback meningkat, sehingga perancang harus mengizinkan radius tikungan lebih besar atau memilih temper menengah untuk pembentukan yang diikuti dengan stabilisasi terkendali. Teknik hydroforming dan incremental forming memperluas aplikasi paduan untuk bentuk kompleks sambil meminimalkan penipisan dan risiko patah lokal.

Perilaku Perlakuan Panas

5657 adalah paduan yang tidak dapat ditempa panas dan tidak memperoleh kekuatan dari perlakuan solusian dan penuaan buatan; sebagai gantinya, sifat mekanik dikendalikan oleh kerja dingin dan proses termomekanik. Perlakuan annealing (temper O) dilakukan dengan pemanasan ke suhu homogenisasi atau recrystallization yang sesuai kemudian pendinginan terkendali untuk mengembalikan keuletan dalam operasi pembentukan. Perlakuan panas stabilisasi pada suhu sedang dapat digunakan untuk menghilangkan tegangan residual dan menstabilkan mikrostruktur, menghasilkan kondisi H22/H32 yang memberikan stabilitas dimensi dan ketahanan terhadap penuaan alami.

Karena paduan ini tidak mengalami pengerasan presipitasi, siklus solusi/penuaan seri T umum (misalnya T6) tidak efektif dan tidak menghasilkan peningkatan kekuatan tajam seperti yang terlihat pada keluarga 2xxx atau 6xxx. Sebaliknya, kontrol proses menekankan fraksi kerja dingin, jalur regangan terkendali, dan perlakuan stabilisasi suhu rendah untuk menetapkan sifat akhir yang diperlukan dalam fabrikasi dan layanan.

Performa pada Suhu Tinggi

Pada suhu tinggi, penguatan larutan padat oleh magnesium melemah seiring mobilitas solut meningkat, sehingga 5657 mengalami penurunan kekuatan progresif di atas kira-kira 100–150 °C. Untuk paparan sementara hingga ~200 °C integritas mekanik jangka pendek dapat dipertahankan tergantung kondisi beban, tetapi layanan jangka panjang di atas 150 °C mempercepat pelunakan dan proses pemulihan yang mengurangi kekuatan luluh dan umur lelah. Oksidasi minimal dibandingkan paduan ferrous karena lapisan alumina pelindung, namun suhu tinggi dapat mendorong pertumbuhan butir dan perubahan mikrostruktur lokal yang mempengaruhi perilaku pasca las dan lelah.

Perancang harus menghindari kondisi operasi yang menggabungkan suhu tinggi, tegangan tarik, dan paparan klorida karena faktor-faktor ini memperbesar kerentanan terhadap retak korosi akibat tegangan dan korosi yang dipercepat. Jika layanan suhu tinggi diperlukan, paduan alternatif dengan stabilitas suhu lebih tinggi atau pelapis pelindung harus dipertimbangkan.

Aplikasi

Industri	Komponen Contoh	Mengapa 5657 Digunakan
Otomotif	Crash rails, panel bodi dalam	Kekuatan terhadap berat tinggi, kemampuan bentuk baik pada temper terpilih
Kelautan	Pelat lambung, struktur dek	Ketahanan korosi air laut dan kemampuan las yang ditingkatkan
Aeronautika	Struktur sekunder, fitting	Kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dan perilaku kelelahan baik untuk struktur non-primer
Elektronik	Heat spreader, chassis	Konduktivitas termal seimbang dengan kekakuan mekanik untuk enclosure yang kuat

5657 sering ditentukan ketika keseimbangan antara kekuatan, ketahanan korosi, dan kemudahan fabrikasi diperlukan daripada kekuatan maksimum absolut. Aplikasinya meliputi komponen pelat berbentuk hingga rakitan struktural las di mana performa korosi selama siklus hidup dan kemampuan produksi menjadi prioritas.

Wawasan Pemilihan

Pilih 5657 ketika perancang membutuhkan aluminium yang dapat dilas dengan kekuatan lebih tinggi daripada aluminium murni komersial sekaligus mempertahankan ketahanan korosi baik untuk penggunaan kelautan atau struktural. Paduan ini berharga ketika pembentukan dingin diperlukan pada awalnya dan ketika stabilisasi pasca pembentukan atau temper H dapat memberikan stabilitas dimensi yang dibutuhkan.

Dibanding aluminium murni komersial (1100), 5657 mengorbankan sebagian konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuk dalam bentuk murni sebagai tukar tambah untuk kekuatan luluh dan tarik yang jauh lebih tinggi. Dibandingkan dengan paduan pengerasan kerja umum seperti 3003 atau 5052, 5657 biasanya memiliki kekuatan lebih tinggi dan sering menyamai atau melampaui ketahanan korosi, tetapi mungkin sedikit lebih mahal dan konduktivitasnya lebih rendah. Dibandingkan dengan paduan yang dapat ditempa panas seperti 6061, 5657 tidak mencapai kekuatan tertinggi penuaan tetapi sering dipilih ketika kemampuan las sambungan dan ketahanan korosi laut lebih diutamakan daripada kekuatan maksimum.

Ringkasan Penutup

5657 tetap pilihan praktis bagi insinyur yang mencari aluminium non-heat-treatable yang menggabungkan penguatan larutan padat yang kuat, kemampuan las yang dapat diandalkan, dan performa korosi tangguh pada lingkungan yang mengandung klorida. Keseimbangan sifat mekanik dan fabrikasi menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi struktural, kelautan, dan transportasi di mana daya tahan siklus hidup dan kemudahan manufaktur menjadi faktor desain utama.