Aluminium EN AW-5083: Komposisi, Properti, Panduan Temper & Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Gambaran Komprehensif
EN AW-5083 adalah anggota dari paduan aluminium seri 5xxx, yang terutama ditandai dengan magnesium sebagai unsur paduan utama. Penunjukan ini menunjukkan paduan yang tidak dapat diperlakukan dengan panas (non-heat-treatable), berupa produk bentuk panas dalam sistem Al-Mg-Mn yang dioptimalkan untuk kombinasi kekuatan dan ketahanan korosi.
Kekuatan pada 5083 terutama dicapai melalui penguatan larutan padat dari magnesium dan pengerasan regangan (strain hardening) bila memungkinkan; ini bukan paduan yang dapat mengalami pengerasan presipitasi melalui perlakuan panas. Paduan ini menunjukkan keseimbangan yang baik antara kekuatan sedang sampai tinggi, ketahanan yang sangat baik terhadap air laut dan atmosfer industri, kemampuan las yang baik, dan kemampuan bentuk yang wajar, sehingga menjadi andalan dalam aplikasi struktur yang menuntut.
Industri tipikal yang menggunakan EN AW-5083 meliputi kelautan dan pembuatan kapal, bejana tekan, tangki kriogenik, plat struktural untuk rolling stock, serta beberapa perlengkapan otomotif dan aeroangkasa. Insinyur memilih 5083 ketika dibutuhkan rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi dibandingkan aluminium murni serta kinerja ketahanan korosi superior di lingkungan kaya klorida.
Dibandingkan dengan keluarga aluminium lainnya, 5083 menawarkan ketahanan korosi laut dan kemampuan las yang lebih unggul dibandingkan paduan seri 6xxx atau 7xxx, dengan pengorbanan kekuatan puncak dari paduan yang dapat diperlakukan panas, demi ketangguhan dan toleransi kerusakan yang lebih baik di bawah beban siklik dan benturan.
Varian Temper
| Temper | Tingkat Kekuatan | Elongasi | Kemampuan Bentuk | Kemampuan Las | Catatan |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Rendah | Tinggi | Istimewa | Istimewa | Sepenuhnya dianil, ductility maksimal, digunakan untuk penarikan dalam dan pembentukan |
| H111 | Rendah–Sedang | Tinggi | Sangat Baik | Istimewa | Sedikit pengerasan regangan tapi tidak stabil; sering sebagai temper hasil mill finish |
| H112 | Rendah–Sedang | Tinggi | Sangat Baik | Istimewa | Penunjukan untuk produk dengan pelurusan yang tidak ditentukan; mirip dengan H111 |
| H116 | Sedang | Sedang | Baik | Istimewa | Temper stabil untuk peningkatan ketahanan korosi eksfoliasi pada penggunaan kelautan |
| H321 | Sedang | Sedang | Baik | Istimewa | Pengerasan regangan dan distabilisasi dengan tambahan jejak titanium untuk menahan sensitasi |
| H32 | Sedang–Tinggi | Sedang | Cukup | Istimewa | Pengerasan regangan (penguatan kerja) kemudian dianil sebagian melalui penuaan alami |
| T351 | Sedang–Tinggi | Sedang | Cukup | Istimewa | Diolah dengan perlakuan larutan, direlaksasi tegangan dengan peregangan dan penuaan alami; digunakan untuk plat |
Temper sangat berpengaruh terhadap kinerja mekanik dan kemampuan bentuk dari 5083. Temper anil O memaksimalkan ductility untuk operasi pembentukan, sementara temper H dan T meningkatkan kekuatan melalui pengerasan mekanik atau proses pemanasan terkontrol dengan pengorbanan sebagian elongasi.
Untuk struktur yang dilas, temper stabil (H116, H321) dipilih untuk meminimalkan kerentanan terhadap korosi eksfoliasi dan korosi antarbutir setelah pengelasan; pemilihan temper merupakan kompromi antara kemudahan pembentukan, kekuatan saat penerimaan, dan perilaku korosi jangka panjang.
Komposisi Kimia
| Elemen | Rentang % | Catatan |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0.40 | Dikontrol untuk meminimalkan pembentukan intermetallic dan mempertahankan ductility |
| Fe | ≤ 0.40 | Elemen impuritas yang membentuk intermetallic mempengaruhi ketangguhan |
| Mn | 0.40–1.00 | Mendukung pengendalian struktur butir dan kekuatan melalui dispersi |
| Mg | 4.0–4.9 | Unsur penguat utama; meningkatkan ketahanan korosi di lingkungan klorida |
| Cu | ≤ 0.10 | Direndahkan untuk menjaga ketahanan korosi dan kemampuan las |
| Zn | ≤ 0.25 | Kadar rendah untuk menghindari kerentanan pada korosi tegangan |
| Cr | 0.05–0.25 | Penghalus butir dan inhibitor rekristalisasi; meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi tegangan |
| Ti | ≤ 0.15 | Tambahan jejak digunakan pada beberapa temper untuk mengontrol ukuran butir |
| Lainnya | ≤ 0.15 total | Meliputi V, Zr, dan lain-lain; dijaga minimal agar sesuai spesifikasi |
Kandungan Mg yang relatif tinggi adalah faktor dominan pada perilaku mekanik dan ketahanan korosi 5083; meningkatkan penguatan larutan padat dan menambah ketahanan terhadap serangan air laut. Mangan dan kromium memurnikan mikrostruktur dan menghambat rekristalisasi, sehingga meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi eksfoliasi terutama pada ketebalan yang lebih besar.
Kontrol ketat terhadap unsur besi dan silikon sangat penting karena fase intermetallic yang kaya kedua elemen ini dapat menjadi titik inisiasi retak dan mengurangi ketangguhan serta ketahanan lelah.
Sifat Mekanik
Perilaku tarik EN AW-5083 ditandai dengan ductility yang baik dalam kondisi anil dan peningkatan kekuatan yang signifikan pada pengerasan kerja atau temper stabil. Kekuatan luluh dan tarik meningkat seiring dengan temper serta ketebalan penampang dan riwayat proses; plat yang lebih tebal biasanya menunjukkan kekuatan luluh yang sedikit menurun akibat heterogenitas mikrostruktur. Performa kelelahan (fatigue) cukup baik dibanding banyak paduan yang bisa diperlakukan panas karena 5083 mempertahankan ketangguhan dan ketahanan terhadap propagasi retak walaupun telah dikerjakan dingin atau dilas.
Nilai elongasi tertinggi terdapat pada temper O (anil) dan menurun dengan bertambahnya pengerasan regangan atau stabilisasi. Kekerasan mengikuti perubahan kekuatan dan digunakan sebagai indikator verifikasi temper yang praktis di lantai produksi, namun hasil kekerasan harus dikombinasikan dengan uji tarik untuk aplikasi desain yang kritis. Pengelasan menciptakan zona terpengaruh panas (HAZ) dengan tingkat pelunakan tertentu tergantung temper awal, namun kinerja sambungan tetap baik bila menggunakan logam pengisi dan teknik yang tepat.
| Sifat | O/Anil | Temper Utama (H32 / H116 / T351) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik (MPa) | Typikal 210–270 | Typikal 300–370 | Nilai tergantung temper, ketebalan, dan pemasok; plat biasanya di ujung atas |
| Kekuatan Luluh (MPa) | Typikal 70–120 | Typikal 190–260 | Temper H secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh melalui pengerasan regangan/stabilisasi |
| Elongasi (%) | Typikal 18–28 | Typikal 8–18 | Kondisi anil memberikan elongasi maksimum; temper H mengurangi ductility |
| Kekerasan (HB) | Typikal 35–60 | Typikal 60–95 | Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan luluh; digunakan untuk kontrol kualitas produksi |
Sifat Fisik
| Sifat | Nilai | Catatan |
|---|---|---|
| Density | 2.66 g/cm³ | Kerapatan tipikal untuk paduan Al-Mg; berguna untuk perhitungan massa dan kekakuan |
| Rentang Pelelehan | ~555–650 °C | Rentang solidus–liquidus bervariasi sesuai komposisi dan kandungan impuritas |
| Konduktivitas Termal | ~120–135 W/m·K | Lebih rendah dari aluminium murni namun masih tinggi; cocok untuk aplikasi manajemen panas |
| Konduktivitas Listrik | ~34–38 %IACS | Berkurang dibanding aluminium murni akibat magnesium dan unsur paduan lainnya |
| Kalor Jenis | ~880–910 J/kg·K | Kalor jenis khas aluminium; digunakan dalam desain termal |
| Ekspansi Termal | ~23–24 µm/m·K (20–100 °C) | Koefisien moderat tinggi, penting untuk desain sambungan dan tegangan termal |
Konduktivitas termal dan listrik lebih rendah dibanding aluminium murni akibat hamburan larutan padat dari magnesium dan elemen paduan lain, namun nilai tersebut tetap menguntungkan untuk aplikasi penyerap panas dan penghantar arus di mana kinerja mekanik juga dibutuhkan. Kerapatan sedang dan konduktivitas termal tinggi menjadikan 5083 menarik untuk komponen struktural termal yang ringan.
Perancang harus mempertimbangkan ekspansi termal yang relatif tinggi pada rakitan multi-material; perbedaan ekspansi dengan baja atau komposit dapat menimbulkan tegangan di lingkungan suhu siklik.
Bentuk Produk
| Bentuk | Ketebalan/Ukuran Tipikal | Perilaku Kekuatan | Temper Umum | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Lembaran | 0,5–6 mm | Seragam, kemampuan bentuk baik | O, H111, H32 | Digunakan untuk panel lambung, bodywork, dan komponen yang dibentuk |
| Plat | 6–200+ mm | Kekuatan dapat bervariasi sepanjang ketebalan; bagian tebal biasanya H116/H321 | H116, T351, H32 | Plat struktural untuk pembuatan kapal dan bejana tekan |
| Ekstrusi | Profil hingga penampang besar | Kekuatan tergantung pada penampang dan pendinginan; kemampuan bentuk tergantung kandungan magnesium | H32, H321 | Digunakan untuk penguatan, rel, dan rangka fabrikasi |
| Tabung | Ø kecil hingga besar, ketebalan dinding bervariasi | Mirip dengan lembaran; tersedia pilihan pengelasan atau seamless | O, H111, H32 | Sering digunakan untuk pipa tekanan dan pipa laut |
| Batang/Billet | Hingga diameter besar | Biasanya disuplai dalam temper strain-hardened untuk kekuatan | H111, H32 | Digunakan untuk fitting mesin dan pengikat yang membutuhkan ketahanan korosi |
Perbedaan proses antara lembaran dan plat cukup signifikan: produksi plat (khususnya plat tebal) memerlukan pendinginan lebih lambat dan kontrol mikrostruktur biji yang lebih ketat untuk mencegah eksfoliasi dan menjaga ketangguhan. Ekstrusi memerlukan perhatian pada desain die dan kondisi quench untuk mengontrol tegangan sisa dan stabilitas dimensi.
Pemilihan aplikasi harus mempertimbangkan bahwa bagian sangat tebal mungkin memerlukan temper stabilisasi untuk mengurangi eksfoliasi dan korosi antarbutir; lembaran tipis dalam temper O memungkinkan pembentukan kompleks tapi perlu pengerasan kerja atau tempering untuk mencapai kekuatan kerja yang diperlukan.
Setara Grade
| Standar | Grade | Wilayah | Catatan |
|---|---|---|---|
| AA | 5083 | Internasional (Aluminum Association) | Penamaan yang banyak digunakan di AS; komposisi mirip dengan versi EN |
| EN AW | 5083 | Eropa | EN AW-5083 adalah penandaan umum di Eropa sesuai standar EN |
| JIS | A5083 (perkiraan) | Jepang | Perkiraan silang; verifikasi spesifikasi JIS lokal untuk komposisi dan temper tepat |
| GB/T | 5083 (perkiraan) | Tiongkok | Standar Tiongkok biasanya merujuk seri 5083, tapi perlu cek varian grade lokal dan batas pengendalian |
Referensi silang antar standar ada, namun perbedaan kecil pada batas kemurnian dan temper yang diperbolehkan dapat memengaruhi performa di aplikasi khusus. Sertifikasi dan material test report (MTR) harus diperiksa untuk setiap pesanan guna memastikan komposisi, sifat mekanik, dan temper memenuhi persyaratan desain pada standar yang dituju.
Produsen kadang memakai penamaan hak milik untuk varian stabilisasi atau rendah eksfoliasi; saat substitusi, validasi baik kimiawi maupun proses pengendalian (misalnya perlakuan solusian, perlakuan panas stabilisasi) dibandingkan hanya mengandalkan nama grade.
Ketahanan Korosi
EN AW-5083 menunjukkan ketahanan korosi atmosfer yang sangat baik dan merupakan paduan pilihan untuk aplikasi kelautan dan lepas pantai karena tahan terhadap korosi lubang dan celah di lingkungan kaya klorida. Kandungan Mg tinggi meningkatkan pembentukan film alami, sementara penambahan kecil Cr dan Mn membantu menekan eksfoliasi lokal pada bagian tebal.
Dalam layanan air laut dan zona percikan, 5083 berkinerja jauh lebih baik dibandingkan banyak paduan yang dapat diperlakukan panas karena tahan terhadap serangan antarbutir setelah pengelasan dengan temper yang tepat (H116/H321). Namun, dalam kondisi metalurgi dan tegangan tarik tertentu, paduan seri 5xxx bisa rentan terhadap retak akibat korosi tegangan (SCC); 5083 memiliki ketahanan SCC yang relatif baik dibanding paduan tinggi Mg lain, namun desain harus tetap meminimalkan tegangan tarik berkelanjutan di lingkungan korosif.
Interaksi galvanik perlu diperhatikan saat memasangkan 5083 dengan logam lain: 5083 bersifat anod terhadap baja tahan karat dan katod terhadap paduan ferrous umum, sehingga penghalang isolasi atau anoda korban mungkin diperlukan pada rakitan kelautan. Dibanding dengan paduan seri 6xxx dan 7xxx, 5083 menawarkan ketahanan klorida superior tetapi kekerasan puncak dan kekuatan lebih rendah dibanding paduan yang dapat diperlakukan panas.
Properti Fabrikasi
Kemampuan Pengelasan
EN AW-5083 sangat mampu dilas menggunakan proses fusi umum seperti TIG (GTAW), MIG (GMAW), dan pengelasan busur terendam (SAW). Paduan pengisi yang direkomendasikan antara lain 5356 atau 5183 untuk sebagian besar pengelasan; pemilihan tergantung temper dan pertimbangan korosi. Risiko retak panas rendah dibanding paduan seri 2xxx dan 7xxx, namun pelunakan HAZ dapat terjadi pada temper strain-hardened dan mengurangi kekuatan lokal; desain sambungan yang tepat dan perlakuan pasca las atau pemilihan temper stabil mengurangi efek ini.
Kemampuan Mesin
Sebagai paduan cukup duktile dan dapat dikeraskan dengan pengerjaan, 5083 memiliki kemampuan mesin sedang dibanding paduan aluminium free-machining. Indeks kemampuan mesin umumnya lebih rendah daripada seri 6xxx; pemotong dengan rake positif, set-up kaku, dan kecepatan sedang dianjurkan untuk menghindari pembentukan tepi aus dan permukaan jelek. Alat carbide dengan feed terkontrol dan penggunaan pendingin banjir mengurangi pengelasan chip ke alat dan memperpanjang masa pakai.
Kemampuan Bentuk
Kinerja pembentukan terbaik pada temper O dan temper strain-hardened ringan; radius tekuk minimum bergantung pada ketebalan dan temper namun umumnya lebih besar dari paduan komersial yang lebih lunak. Pembentukan dingin umum digunakan; jika radius lebih kecil atau bentuk lebih kompleks dibutuhkan, annealing ke temper O sebelum pembentukan adalah praktik umum. Untuk deep drawing dan stamping kompleks, material dalam temper O diikuti pengerasan kerja atau stabilisasi adalah jalur produksi umum.
Perilaku Perlakuan Panas
EN AW-5083 diklasifikasikan sebagai paduan yang tidak dapat diperlakukan panas; kekuatan tidak meningkat melalui pengerasan presipitasi. Sebaliknya, sifat mekanik dimodifikasi dengan pengerjaan dingin (strain hardening) dan perlakuan stabilisasi termal yang bertujuan mengurangi kerentanan korosi tanpa mengubah mekanisme penguatan dasar.
Praktik industri umum menggunakan pengerasan kerja (temper H) untuk menaikkan sifat luluh dan tarik. Stabilisasi (misalnya H116/H321) melibatkan pemanggangan suhu rendah atau pendinginan terkontrol untuk mengurangi risiko eksfoliasi dan menstabilkan sifat mekanik setelah pengelasan atau pembentukan. Annealing penuh (temper O) mengembalikan duktibilitas untuk pembentukan; pengerasan kerja atau tempering berikutnya mengembalikan kekuatan kerja sesuai batas perilaku non-heat-treatable.
Performa Suhu Tinggi
5083 menunjukkan penurunan kekuatan progresif dengan peningkatan suhu dan tidak direkomendasikan untuk layanan berkelanjutan pada suhu tinggi. Kekuatan mekanik menurun signifikan di atas ~100 °C, dan paparan jangka panjang di atas ~150 °C dapat menyebabkan perubahan mikrostruktur yang mengurangi ketangguhan dan ketahanan korosi. Ketahanan creep pada suhu tinggi terbatas dibandingkan paduan khusus suhu tinggi.
Oksidasi minimal untuk paparan singkat, namun paparan panas lama dalam atmosfer agresif dapat mempercepat proses korosi. Pada sambungan las, HAZ dapat mengalami perubahan temper lokal yang mengurangi kemampuan suhu tinggi; hindari layanan suhu tinggi berkepanjangan kecuali diuji validitasnya.
Aplikasi
| Industri | Contoh Komponen | Alasan Penggunaan EN AW-5083 |
|---|---|---|
| Kelautan | Pelat lambung, dek, superstruktur | Ketahanan korosi kelautan sangat baik dan kekuatan terhadap berat yang baik |
| Otomotif | Tangki bahan bakar, penguatan struktural | Kombinasi kemampuan bentuk, las, dan ketahanan korosi |
| Dirgantara | Fitting, komponen struktural non-kritis | Toleransi kerusakan dan resistensi lelah yang baik untuk struktur sekunder |
| Bejana Tekan / Kriogenik | Tangki kriogenik, bejana LPG | Ketangguhan baik pada suhu rendah dan kemampuan las |
| Konstruksi / Rel | Panel struktural dan plat lantai | Bahan struktural tahan lama, ringan dengan performa korosi jangka panjang |
EN AW-5083 dipilih ketika keseimbangan antara ketahanan korosi, kemampuan las, dan kekuatan sedang hingga tinggi dibutuhkan. Keanekaragaman bentuk produk dari lembaran tipis hingga plat tebal memungkinkannya dipakai luas untuk aplikasi struktural dan lingkungan yang terpapar korosi.
Perancang harus memvalidasi kombinasi ketebalan/temper spesifik untuk komponen kritis kelelahan dan memastikan temper yang dipilih memenuhi kebutuhan manufaktur serta korosi selama penggunaan.
Wawasan Pemilihan
Saat memilih EN AW-5083, prioritaskan aplikasi yang membutuhkan ketahanan kelautan atau klorida dan kemampuan las yang penting serta kekuatan tidak harus dari perlakuan panas. Pilih temper O annealed untuk pembentukan, dan temper stabilisasi H116/H321 untuk paparan laut jangka panjang atau struktur las.
Dibandingkan dengan aluminium komersial murni (misalnya, 1100), 5083 menukar sebagian konduktivitas listrik dan termal serta kemampuan bentuknya dengan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan performa ketahanan korosi yang superior. Dibandingkan dengan paduan yang dikeraskan secara kerja (misalnya, 3003 / 5052), 5083 umumnya memberikan kekuatan yang lebih tinggi dan ketahanan air laut yang lebih baik, meskipun dengan biaya tambahan yang sedang. Dibandingkan dengan paduan yang dapat diperlakukan panas seperti 6061/6063, 5083 biasanya akan lebih disukai dalam aplikasi kelautan dan pengelasan yang korosif meskipun memiliki kekuatan tarik puncak yang lebih rendah karena mempertahankan ketangguhan dan ketahanan korosi setelah pengelasan.
Gunakan paduan ini ketika ketahanan korosi, toleransi kerusakan, dan performa pengelasan menjadi faktor utama dalam pemilihan material dibandingkan dengan kekuatan luluh atau kekerasan maksimum mutlak yang dapat dicapai melalui pengerasan presipitasi.
Ringkasan Penutup
EN AW-5083 tetap menjadi paduan utama untuk aplikasi kelautan dan struktural di mana diperlukan kombinasi andal antara kemampuan las, ketahanan korosi, dan kekuatan sedang hingga tinggi. Mekanisme penguatan yang tidak dapat diperlakukan panas serta rentang temper yang luas memungkinkan insinyur untuk menyesuaikan performa sesuai dengan kebutuhan pembentukan, pengelasan, dan siklus hidup layanan, sehingga membuat 5083 sangat relevan dalam desain rekayasa kontemporer.