Alumínio 1N50: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

1N50 é uma liga de alumínio de resistência média pertencente funcionalmente à família da série 5xxx (classe Al-Mg), otimizada para aplicações estruturais onde a resistência à corrosão e a soldabilidade são críticas. Seu principal elemento de liga é o magnésio, tipicamente na faixa de 4,5 a 5,5% em peso, com adições controladas de manganês e traços de cromo e silício para refinar a estrutura do grão e melhorar a resistência. A liga não é tratável termicamente; o fortalecimento principal é obtido por endurecimento por solução sólida do magnésio e por encruamento durante o trabalho a frio. As características principais incluem uma relação favorável resistência/peso, excelente resistência à corrosão atmosférica e marinha, boa soldabilidade com mínimas exigências de tratamento térmico pós-soldagem e razoável conformabilidade em revenidos mais macios.

Indústrias que frequentemente utilizam 1N50 incluem os setores naval e de construção naval, transporte e fabricação de implementos rodoviários, revestimentos arquitetônicos e determinados componentes estruturais automotivos onde se requer resistência à fadiga e desempenho anticorrosivo. Projetistas escolhem 1N50 em vez de ligas de menor resistência e alta condutividade quando se prevê maior capacidade de carga e reparos localizados por soldagem. Em comparação com ligas tratáveis termicamente de maior resistência, 1N50 é frequentemente selecionado para peças estruturais maiores onde a resistência à corrosão em serviço e a capacidade para raios de conformação amplos são mais importantes do que a resistência máxima de envelhecimento.

Variantes de Revenimento

Revenimento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (≥30%)	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida; melhor para laminação profunda
H12	Baixo-Médio	Moderado (20–25%)	Bom	Excelente	Parcialmente encruado; conformação moderada
H14	Médio	Moderado (12–18%)	Bom	Excelente	Meio-endurecido; comum para painéis moderadamente carregados
H18	Alto	Baixo (6–12%)	Regular	Excelente	Totalmente endurecido; dobra limitada, usado onde rigidez é requerida
H22	Médio-Alto	Moderado (10–15%)	Moderado	Excelente	Encruado e parcialmente recozido; propriedades balanceadas
H32	Médio-Alto	Moderado (10–15%)	Moderado	Excelente	Encruado e depois estabilizado; mantém resistência após soldagem
H116	Médio-Alto	Moderado (10–15%)	Moderado	Muito Bom	Indicado para uso em ambientes marinhos com recristalização controlada

Os revenimentos em 1N50 alteram o comportamento mecânico ao combinar encruamento com tratamentos de estabilização para preservar a resistência durante operações subsequentes de fabricação, como soldagem. Os revenimentos macios O maximizam a ductilidade e conformabilidade, porém apresentam os menores limites de escoamento e resistência à tração, enquanto os revenimentos H trocam ductilidade por resistência mais elevada e melhor estabilidade dimensional.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10 – 0,40	Silício baixo controlado para limitar a formação de Fe-siliceto que reduz a ductilidade
Fe	0,20 – 0,60	Impureza típica; níveis elevados reduzem tenacidade e aumentam sensibilidade a trincas
Mn	0,20 – 0,80	Refinamento de grão e resistência à recristalização; melhora resistência
Mg	4,50 – 5,50	Principal elemento de fortalecimento, proporciona endurecimento por solução sólida e resistência à corrosão
Cu	0,05 – 0,30	Mantido baixo para preservar resistência à corrosão; pequenas adições podem aumentar resistência
Zn	0,05 – 0,25	Presente em pequena quantidade; níveis maiores podem reduzir resistência à corrosão
Cr	0,05 – 0,25	Controla estrutura do grão e reduz suscetibilidade à esfoliação e corrosão sob tensão
Ti	0,02 – 0,10	Refinador de grão, usado na metalurgia de fundição/lapidação para controle microestrutural
Outros (cada)	≤0,05	Elementos vestigiais e resíduos; total de outros limitado conforme especificação

A química do 1N50 é ajustada para maximizar o efeito de solução sólida do magnésio, mantendo baixos os elementos que promovem a formação de intermetálicos. Manganês e cromo atuam como microaleações para estabilizar a microestrutura contra crescimento de grãos e recristalização durante excursões térmicas, preservando tenacidade e resistência à corrosão intergranular.

Propriedades Mecânicas

O comportamento de tração do 1N50 apresenta aumento progressivo no limite de escoamento e resistência última à tração com o encruamento; a liga tem uma compensação relativamente estável entre resistência e alongamento comparada às ligas tratáveis termicamente da série 6xxx. Na condição recozida, a liga mostra alto alongamento uniforme e um expoente de encruamento pronunciado, o que é benéfico para operações de conformação que dependem de redistribuição plástica. A dureza está estreitamente correlacionada com o revenimento; revenimentos do tipo H alcançam valores Brinell geralmente 20 a 40% superiores aos do material revestido O, melhorando a resistência à pressão mas reduzindo a dobrabilidade.

O desempenho em fadiga do 1N50 é beneficiado pelo modo de fratura dúctil e pela resistência à corrosão favorável; o limite de fadiga é sensível ao acabamento superficial, soldas e espessura. Seções mais finas apresentam maior ductilidade aparente e ligeiramente maiores razões limite de escoamento/resistência à tração devido a efeitos de restrição, enquanto seções mais espessas podem mostrar ductilidade reduzida e potencial para porosidade localizada ou segregação de fabricação caso o processo do lingote seja deficiente. Projetistas devem considerar tolerâncias de conformação dependentes da espessura e potencial amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) adjacente às soldas ao especificar fatores de segurança para peças submetidas a cargas cíclicas.

Propriedade	O/Recozida	Revenimento Chave (H32/H116)	Observações
Resistência à Tração	~170 MPa	~270–300 MPa	Valores H32/H116 dependem do grau de trabalho a frio e estabilização
Limite de Escoamento	~60–90 MPa	~200–240 MPa	Limite de escoamento aumenta significativamente com encruamento
Alongamento	~30–35%	~10–16%	Alongamento reduzido em revenimentos mais duros; depende da espessura
Dureza (HB)	~35–45 HB	~75–95 HB	Dureza aumenta com o trabalho a frio; reflete resistência a desgaste e pressão

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66 g/cm³	Típica para ligas Al-Mg; contribui para alta resistência específica
Faixa de Fusão	~555–650 °C	Intervalo solidus/liquidus depende do conteúdo exato de Si/Fe e segregação
Condutividade Térmica	120–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; ainda adequada para aplicações de dissipação térmica
Condutividade Elétrica	~35–45 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido ao Mg em solução; varia com revenimento e processamento
Calor Específico	~0,90 kJ/kg·K	Valor típico para ligas de alumínio útil em cálculos de massa térmica
Coeficiente de Dilatação Térmica	23–25 µm/m·K (20–100 °C)	Expansão relativamente alta; projetar para expansão diferencial com materiais dissimilares

As propriedades físicas tornam o 1N50 atraente onde se precisa de baixa massa e condução térmica juntamente com capacidade estrutural. A condutividade e capacidade térmica da liga permitem seu uso em funções moderadas de gestão térmica, porém projetistas devem considerar a expansão térmica ao ligar com aços ou compósitos para evitar concentrações de tensões durante ciclos térmicos.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Revenimentos Comuns	Observações
Chapa	0,3 – 6,0 mm	Resistência varia com o revenimento; espessuras menores mostram melhor conformabilidade	O, H14, H32, H116	Uso amplo para painéis, invólucros e coberturas
Placa	6 – 120 mm	Ductilidade menor em placas grossas; resistência varia pouco com espessura	O, H22, H32, H116	Placa estrutural para estruturas marinhas e de transporte
Extrusão	Seções transversais complexas até 300 mm	Pode ser fornecida em condição sobrematurada ou encruada	O, H12, H14, H32	Bom acabamento superficial; usos incluem trilhos e perfis
Tubo	Diâmetros de pequeno porte até mais de 400 mm	Desenho a frio e envelhecimento podem ajustar estabilidade dimensional	O, H14, H18	Usados em estruturas hidráulicas e tubulações expostas à corrosão
Barra / Vareta	Redondas/hexagonais até 200 mm	Desenhadas a frio ou laminadas a quente; propriedades mecânicas respondem a trabalho a frio	O, H12, H18	Material para usinagem e pinos/barras estruturais

Diferenças no processamento guiam a seleção da forma do produto; a produção de chapas envolve laminação com controle rigoroso de espessura e geralmente resulta em superfície fina e trabalhada, enquanto a produção de placas pode incluir recozimentos de homogeneização para minimizar segregação no centro. Extrusões permitem seções transversais complexas mas exigem projeto cuidadoso da matriz para ligas contendo Mg, a fim de evitar ondulações superficiais e garantir tolerâncias dimensionais.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	1N50	Estados Unidos	Designação comercial ou proprietária; química alinhada com a classe Al-Mg
EN AW	equivalente ~5xxx	Europa	Equivalente aproximado na série EN AW 5xxx; correspondência exata depende do teor de Mg e Mn
JIS	série ~A5xxx	Japão	Comparável aos graus JIS Al-Mg usados em componentes marítimos e estruturais
GB/T	série ~5xxx	China	Equivalentes locais disponíveis com faixas similares de Mg e propriedades mecânicas

As entradas de graus equivalentes devem ser tratadas como aproximações funcionais; a seleção final demanda cruzamento dos limites químicos e mecânicos especificados na norma aplicável. Normas regionais podem enfatizar limites de impurezas, controle da estrutura granular ou classificações de revenimento ligeiramente diferentes, levando a variações práticas de desempenho, especialmente para peças críticas em aplicações marítimas e aeroespaciais.

Resistência à Corrosão

O 1N50 apresenta excelente resistência geral à corrosão atmosférica, atribuída à formação de uma camada estável de óxido e ao papel benéfico do magnésio na formação do filme passivo. Em ambientes marítimos, a liga tem bom desempenho, resistindo à corrosão uniforme e mostrando resistência razoável à corrosão por pite quando protegido por acabamentos superficiais adequados e estratégias de proteção catódica. Entretanto, em atmosferas altamente poluídas ou industriais contendo cloretos e sulfatos, a corrosão localizada pode acelerar, a menos que sejam aplicados revestimentos protetores ou anodização.

A susceptibilidade à corrosão sob tensão é baixa a moderada em comparação com ligas Al-Zn-Mg tratáveis termicamente de alta resistência; a combinação de resistência moderada e teor de Mg significa que o 1N50 não é imune, especialmente sob tensões residuais de tração e temperaturas elevadas. Interações galvânicas devem ser consideradas quando o 1N50 está acoplado a metais catódicos como aços inoxidáveis e ligas de cobre; o alumínio sofrerá corrosão preferencial, a menos que seja eletricamente isolado ou protegido. Em comparação com ligas das séries 3xxx e 1xxx, o 1N50 troca uma pequena redução na conformabilidade por aumento substancial de resistência e resistência à corrosão comparável ou superior em serviços expostos a cloretos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 1N50 é facilmente soldado por métodos de fusão comuns, como MIG (GMAW), TIG (GTAW) e soldagem por resistência, com baixo risco de trincas de solidificação quando boas práticas são seguidas. As ligas de enchimento recomendadas são as compatíveis da série Al-Mg (ex.: equivalentes ER5356 ou ER5183) para manter resistência à corrosão e propriedades mecânicas na solda e na zona termicamente afetada (ZTA). A ZTA pode apresentar algum amolecimento em relação ao material base altamente trabalhado a frio, mas revenimentos estabilizantes como H32 e acabamentos mecânicos pós-soldagem minimizam distorção e perda local de resistência.

Usinabilidade

A usinagem do 1N50 tem dificuldade moderada; sua ductilidade pode gerar cavacos longos e contínuos se as geometrias da ferramenta e os avanços não forem otimizados. Ferramentas de carboneto com ângulo positivo e geometria helicoidal variável funcionam bem, com velocidades de corte típicas inferiores às ligas da série 6xxx devido à tendência ao encruamento, e avanços elevados para promover a quebra de cavacos. Acabamento superficial e controle dimensional são alcançáveis com ferramentas industriais padrão, mas considerações quanto a vibração (chatter) e fixação de seções finas devem ser incorporadas ao processo.

Conformabilidade

O desempenho na conformação é melhor nos revenimentos O e leves do grupo H, onde a liga suporta raios fechados e elongação plástica significativa sem trincas. Os raios mínimos de curvatura dependem do revenimento e da espessura; regras práticas típicas para chapas em revenimento O indicam raios entre 1,0 e 1,5× a espessura para dobra por ar, aumentando com revenimentos mais duros. A resposta ao trabalho a frio é previsível e uniforme; peças que requerem alta resistência final após conformação geralmente são formadas em revenimento O e depois submetidas a trabalho a frio para obter revenimentos do tipo H e alcançar as propriedades mecânicas desejadas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga não tratável termicamente, o 1N50 não aumenta a resistência por tratamento de solução e envelhecimento artificial; os ganhos de resistência são basicamente obtidos por trabalho a frio e encruamento mecânico. O recozimento (total ou parcial) é aplicado para recuperar ductilidade para operações de conformação: temperaturas típicas de recozimento total situam-se na faixa de 350–420 °C com resfriamento controlado para evitar crescimento excessivo de grãos. Tratamentos de estabilização (ex.: H32) aplicam aquecimentos leves ou estiramento para minimizar o envelhecimento natural e a perda de resistência durante ciclos térmicos subsequentes, além de ajudar a preservar as propriedades mecânicas em estruturas soldadas.

Se ocorrerem excursões térmicas durante a fabricação, apenas processos de recuperação e recristalização baseados no revenimento alteram significativamente as propriedades; projetistas devem evitar temperaturas que ultrapassem o limite de recozimento da liga durante o serviço ou pós-processamento, pois o amolecimento não intencional reduz o limite de escoamento e a resistência à fadiga. Tratamentos mecânicos pós-soldagem, como martelamento ou conformação por estiramento, podem ser utilizados para reintroduzir tensões residuais compressivas benéficas e recuperar a resistência local.

Desempenho em Altas Temperaturas

Em temperaturas elevadas (acima de ~100–150 °C), o 1N50 sofre redução gradual de resistência devido a processos de recuperação e difusão acelerada que afetam a distribuição de Mg em solução sólida. Limites de serviço para carregamento sustentado são habitualmente definidos de forma conservadora abaixo de 100 °C para evitar amolecimento prolongado e perda da capacidade de escoamento. A oxidação limita-se à formação normal de óxido de alumínio nas condições ambientais, porém exposição prolongada a atmosferas oxidantes em altas temperaturas pode espessar as camadas de óxido superficial e afetar a resistência térmica de contato.

O comportamento da ZTA próxima às soldas é uma consideração crítica para serviços a altas temperaturas, pois o amolecimento local pode reduzir a vida útil à fadiga e aumentar o risco de fluência sob cargas sustentadas. Para excursões térmicas de curto prazo ou ciclos de pintura com cura térmica, o 1N50 tolera temperaturas moderadas; entretanto, os projetistas devem validar a estabilidade dimensional e evolução de tensões residuais em componentes sujeitos a ciclos térmicos significativos.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Usar 1N50
Automotiva	Painéis estruturais, carrocerias de reboques	Bom equilíbrio de resistência, conformabilidade e resistência à corrosão para componentes expostos
Marítima	Chapas de casco, superestruturas, acessórios de convés	Excelente resistência ao cloreto e soldabilidade para uso embarcado
Aeroespacial	Fixações secundárias, elementos estruturais internos	Alta resistência específica com bom desempenho à fadiga em estruturas primárias não críticas
Eletrônica	Gabinetes, dissipadores de calor de média capacidade	Condutividade térmica adequada para dissipação passiva; baixo peso favorece portabilidade

O 1N50 é amplamente especificado para aplicações estruturais de média carga, onde a exposição a ambientes corrosivos e a necessidade de soldagem ou conformação no campo são comuns. Sua combinação de resistência à corrosão, soldabilidade e resistência utilizável torna-o uma escolha custo-efetiva para painéis grandes e conjuntos fabricados onde ligas tratáveis termicamente de alta resistência não são necessárias.

Considerações para Seleção

Ao escolher o 1N50 para um componente, priorize cenários que exijam combinação de resistência à corrosão, soldabilidade e resistência estrutural moderada a alta sem necessidade de endurecimento por precipitação. Opte por revenimento recozido (O) para operações de conformação complexas e mude para revenimentos H após a conformação se for requerida maior resistência ao escoamento.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 1N50 oferece resistência significativamente maior, com custo de redução modesta na condutividade elétrica e conformabilidade em estampagem profunda ligeiramente inferior. Em relação a ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 1N50 geralmente apresenta resistência superior com resistência à corrosão marítima comparável ou melhor devido ao teor otimizado de Mg e microaleações. Frente a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 1N50 não atinge a resistência da têmpera de pico dessas ligas, mas é preferido quando soldabilidade superior, desempenho em serviço contra corrosão e fabricação econômica de estruturas grandes são os drivers principais do projeto.

Resumo Final

O 1N50 permanece relevante como uma liga estrutural Al-Mg versátil que equilibra resistência, resistência à corrosão e facilidade de fabricação para usos em setores marítimos, de transporte e engenharia estrutural geral. Sua metalurgia não tratável termicamente simplifica processos de manufatura e reparo ao mesmo tempo em que entrega confiabilidade mecânica necessária para muitos sistemas estruturais leves modernos.