Alumínio 3105: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Completa

3105 é um integrante da série 3xxx de ligas de alumínio trabalhadas, principalmente ligadas com manganês e quantidades modestas de magnésio. Como uma liga da série 3xxx, trata-se de um material não tratável termicamente e endurecível por deformação plástica, que ganha resistência predominantemente por trabalho a frio em vez de envelhecimento por precipitação.

As principais adições de liga são manganês (Mn) e pequenas quantidades controladas de magnésio (Mg), com silício, ferro e elementos traço presentes em baixos níveis. Esses elementos de liga aumentam a resistência em relação ao alumínio comercialmente puro, mantendo boa resistência à corrosão e excelente conformabilidade.

As características-chave do 3105 incluem resistência moderada, boa resistência à corrosão atmosférica, alta ductilidade na condição recozida e boa soldabilidade para uso geral. Indústrias e aplicações típicas incluem revestimentos arquitetônicos e coberturas, trabalhos gerais em chapa metálica, painéis de eletrodomésticos e alguns painéis para carrocerias de caminhão/reboque, onde é exigido um equilíbrio entre conformabilidade e resistência à corrosão.

Os engenheiros escolhem o 3105 quando precisam de desempenho mecânico superior às ligas da série 1000, mas não requerem as características de maior resistência ou comportamento tratável termicamente das séries 6xxx ou 2xxx. Frequentemente é especificado onde predominam operações de conformação e onde a resistência pós-conformação via endurecimento por trabalho é aceitável e custo-efetiva.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta (≥30%)	Excelente	Excelente	Recozido total para máxima ductilidade e conformação profunda
H12	Baixa-Média	Moderado (≈15–25%)	Muito boa	Excelente	Endurecimento parcial por deformação compressiva ou trativa, mantém boa conformabilidade
H14	Média	Moderado (≈10–18%)	Boa	Excelente	Têmpera comercial comum para resistência moderada e boa conformabilidade
H16	Média	Inferior ao H14 (≈8–15%)	Regular a Boa	Excelente	Maior endurecimento por deformação para aumento do limite de escoamento e resistência à tração
H18	Média-Alta	Baixa-Moderada (≈6–12%)	Regular	Excelente	Trabalho a frio mais intenso para maior resistência estática
H24	Média	Moderado (≈12–20%)	Boa	Excelente	Tratamento por solução + reendurecimento parcial; melhora estabilidade para alguns processos de conformação

A têmpera altera significativamente a relação entre ductilidade e resistência do 3105. A condição recozida O oferece a melhor conformabilidade para estampagem complexa e prensagem profunda, enquanto as têmperas H fornecem incrementos graduais de resistência via trabalho a frio e endurecimento controlado.

A seleção da têmpera é uma decisão de processo fabril que depende da sequência de conformação, resistência final requerida e estabilidade dimensional. Para montagens soldadas, as têmperas recozidas ou levemente trabalhadas a frio reduzem riscos de trincas e facilitam o controle de distorções.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,6	Silício limitado para minimizar intermetálicos frágeis e manter conformabilidade
Fe	≤ 0,7	Ferro residual; controlado para limitar partículas grossas que reduzem a ductilidade
Mn	0,7 – 1,3	Principal elemento de liga, proporciona endurecimento por solução sólida e estabilização do grão
Mg	0,2 – 0,7	Pequenas adições de magnésio aumentam resistência e melhoram resposta ao endurecimento por deformação
Cu	≤ 0,25	Cobre limitado; pequenas quantidades aumentam resistência, mas podem reduzir resistência à corrosão
Zn	≤ 0,2	Mantido baixo para evitar precipitados descontrolados e preservar resistência à corrosão
Cr	≤ 0,1	Níveis traço; pode ser usado para controle da estrutura de grão em alguns lotes de laminação
Ti	≤ 0,15	Desoxidante / refinador de grão em algumas etapas do processamento
Outros	Cada ≤ 0,05, Total ≤ 0,15	Impurezas/resíduos menores; especificados rigorosamente para propriedades consistentes

A química do 3105 é ajustada para oferecer um equilíbrio entre endurecimento por trabalho a frio e resistência à corrosão. O manganês é o principal elemento fortalecedor, atuando no limite de grão sem necessidade de tratamento térmico. Níveis modestos de magnésio melhoram a resposta ao trabalho a frio e a resistência final após conformação, enquanto o baixo teor de cobre e zinco preserva a resistência à corrosão geral e à degradação galvânica.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, o 3105 segue o padrão típico das ligas da série 3xxx: baixo limite de escoamento no estado recozido, com resposta contínua de endurecimento por deformação quando trabalhado a frio. Resistência à tração e limite de escoamento variam conforme têmpera e espessura; chapas finas geralmente apresentam resistência aparente mais alta devido ao trabalho a frio durante laminação e enrolamento. O desempenho à fadiga é aceitável para componentes não críticos de alto ciclo, mas é fortemente influenciado pelo acabamento superficial e tensões residuais de conformação e soldagem.

O limite de escoamento na têmpera O é baixo e a ductilidade alta, tornando-o ideal para conformação; os níveis de têmpera H14 e H16 oferecem resistência moderada à escoamento e tração, mantendo alongamento razoável para operações de conformação moderada. A dureza correlaciona-se com o trabalho a frio; o material em têmpera H apresentará valores de dureza Brinell ou Vickers maiores que na têmpera O, podendo ocorrer endurecimento localizado na zona afetada pelo calor durante a soldagem. Os efeitos de espessura são notáveis: placas mais grossas apresentam ductilidade um pouco menor e podem ter resistência ligeiramente inferior por unidade de seção devido a diferenças no processamento da laminagem.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (H14)	Observações
Resistência à Tração	~90 – 140 MPa	~160 – 210 MPa	Faixas mais amplas dependem da espessura e processamento; têmpera H aumenta tração ~40–80 MPa em relação a O
Limite de Escoamento	~25 – 60 MPa	~90 – 140 MPa	Limite de escoamento sobe rapidamente com o endurecimento por deformação; valor exato depende do percentual de trabalho a frio
Alongamento	≥30% (chapas finas)	~10–18%	Alongamento diminui conforme aumenta a têmpera; chapas mais grossas tendem a apresentar alongamento reduzido
Dureza	HB 20–40	HB 40–70	Dureza aumenta com o nível de têmpera e trabalho a frio; valores aproximados e dependentes do método

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	≈ 2,70 g/cm³	Típico para ligas Al-Mn trabalhadas; importante para cálculos de resistência/peso
Faixa de Fusão	≈ 630 – 650 °C	A liga reduz ligeiramente o ponto de fusão abaixo do alumínio puro (660 °C); fusão relacionada a fundição não aplicável para formas trabalhadas
Condutividade Térmica	≈ 130 – 170 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda boa para dissipação térmica
Condutividade Elétrica	≈ 30 – 45 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga; impacta EMI e projeto de condutores
Calor Específico	≈ 900 J/kg·K	Valor aproximado, útil para cálculos de massa térmica e aquecimento transiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	≈ 23 – 24 µm/m·K	Similar a outras ligas de alumínio; relevante para ciclos térmicos e união a metais diferentes

O 3105 mantém muitas das propriedades físicas favoráveis do alumínio: baixa densidade, boa condução térmica e calor específico relativamente alto. Essas propriedades o tornam útil quando é necessário redução de peso e transferência térmica moderada, embora sua condutividade seja consideravelmente inferior a ligas de alumínio quase puras.

Projetistas devem considerar o coeficiente térmico de dilatação mais elevado em comparação com aços e algumas outras ligas não ferrosas, especialmente em conjuntos com materiais dissimilares onde a expansão diferencial pode induzir tensões ou distorções durante variações de temperatura.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,2 – 6,0 mm	Resistência aumenta com têmperas H	O, H12, H14, H16	Forma mais comum para painéis arquitetônicos e de eletrodomésticos
Placa	>6,0 mm	Ductilidade ligeiramente reduzida em relação à chapa	O, H14, H18	Menos comum; utilizada onde são necessárias seções mais espessas
Extrusão	Seções transversais complexas até perfis grandes	Trabalho a frio após extrusão pode aumentar a resistência	O, depois envelhecido/trabalhado a frio até condição H	Ligas de Mn são extrudáveis, mas 3xxx não são tão comuns quanto 6xxx para extrusões estruturais
Tubo	Ø pequeno a grande, espessura de parede variável	Dependente da fabricação (desenhado ou soldado)	O, H14	Utilizado para tubulações onde resistência à corrosão e conformabilidade são necessárias
Barra/Bastão	Barras redondas/planas para peças estruturais leves	Resistência moderada; aumenta com trabalho a frio	H14, H16	Menos típico que chapa; usado para componentes formados ou fixadores em casos limitados

Chapas e bobinas são as formas comerciais predominantes para 3105, refletindo a utilidade da liga em revestimentos, coberturas e painéis para eletrodomésticos. Placas e extrusões existem, mas são menos comuns e são escolhidas onde exigências específicas de bitola ou perfil têm precedência sobre os benefícios de ligas alternativas.

Diferenças no processamento entre as formas são importantes: a chapa laminada recebe redução a frio substancial e bobinamento, o que afeta tensões residuais e resposta ao têmpera. Extrusões e tubos terão suas próprias propriedades após extrusão e podem requerer pós-processamento (envelhecimento ou trabalho a frio) para atender especificações dimensionais e de resistência.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	3105	EUA	UNS A93105; designação comum na América do Norte
EN AW	3105	Europa	Frequentemente listado como EN AW-3105; química e tolerâncias alinhadas com normas internacionais para alumínio trabalhado
JIS	A3105 (forma comum)	Japão	Normas locais podem listar A3105 ou composição equivalente Al-Mn-Mg
GB/T	3105	China	Normas chinesas de aço/alumínio normalmente usam a mesma designação numérica para séries de alumínio trabalhado

A designação 3105 é amplamente utilizada em normas globais e geralmente é consistente entre regiões quanto à composição química e intenção de aplicação. Pequenas discrepâncias podem surgir devido a faixas de tolerância regionais, níveis permissíveis de impurezas e práticas de certificação da usina. Compradores devem solicitar referências específicas de norma e certificados da usina para assegurar conformidade composicional e mecânica em projetos críticos.

Resistência à Corrosão

3105 apresenta boa resistência à corrosão atmosférica geral e desempenho satisfatório em ambientes urbanos e rurais típicos. O manganês controlado e o baixo teor de cobre proporcionam estabilidade superficial equilibrada e reduzem a suscetibilidade à corrosão uniforme; acabamentos pintados ou revestidos aumentam ainda mais a durabilidade para uso arquitetônico.

Em ambientes marinhos, 3105 é utilizável para aplicações acima do convés ou protegidas, porém não é tão robusto quanto ligas de alta magnésio da série 5xxx para serviços imersos ou em zona de respingos. A corrosão por pite causada por cloretos é mais pronunciada na exposição a água do mar do que em atmosferas alcalinas; portanto, proteção adicional (revestimentos, anodização ou ânodos solares) é recomendada para exposições marinhas prolongadas.

O risco de trinca por corrosão sob tensão para 3105 é baixo em condições normais, pois não é endurecido por precipitação; no entanto, corrosão localizada e fragilização por hidrogênio podem ocorrer em ambientes severamente catódicos. Quando acoplado galvanicamente com metais mais nobres, como aço inoxidável ou cobre, 3105 atuará como ânodo e corroerá preferencialmente, a menos que seja eletricamente isolado ou protegido. Projetistas devem planejar materiais de junta e revestimentos para controlar correntes galvânicas.

Comparado com outras famílias de ligas, 3105 geralmente supera a série 1xxx em resistência a níveis similares de corrosão, embora fique atrás de ligas selecionadas da série 5xxx, ricas em magnésio, em ambientes marinhos agressivos ou ricos em cloretos. Frente às ligas da série 6xxx, o 3105 oferece melhor conformabilidade, porém menor resistência estrutural e aparência anodizada diferente.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

3105 solda-se facilmente pelos processos convencionais de fusão, como TIG (GTAW) e MIG (GMAW). Arames de adição recomendados incluem 4043 (Al-Si) para bom fluxo e menor tendência a fissuração a quente, ou 5356 (Al-Mg) quando é necessária maior resistência da junta; a escolha do arame depende da têmpera do metal base e da resistência à corrosão requerida. O risco de fissuração a quente em ligas 3xxx é baixo comparado a algumas ligas fundidas Al-Si, mas é necessário cuidado no ajuste da junta e controle do aporte térmico para minimizar distorções e amolecimento da zona termicamente afetada.

Usinabilidade

A usinabilidade do 3105 é moderada a baixa em comparação com ligas de alumínio usináveis e alguns graus da série 6xxx. Índices típicos são inferiores aos das ligas 6xxx laminadas; recomenda-se o uso de ferramentas de carboneto afiadas, avanço positivo elevado e boa evacuação de cavacos. Velocidades de corte devem ser ajustadas para valores inferiores aos recomendados para 6xxx, e pode ser necessário lubrificação ou jato de ar para controle contínuo de cavacos em seções de parede fina.

Conformabilidade

A conformabilidade na têmpera recozida O é excelente, permitindo estampagem profunda, conformagem por alongamento e dobras complexas. Raios mínimos de dobra interna para condição O podem ser tão baixos quanto 0,5–1,0× a espessura para dobras simples, enquanto têmperas H geralmente requerem 1–3× a espessura para evitar fissuras. Retorno elástico é moderado e previsível, e pré-tensionamento controlado ou recozimentos intermediários podem ser usados para obter formas complexas mantendo controle dimensional.

Comportamento ao Tratamento Térmico

3105 não é temperável por tratamento térmico; a resistência é desenvolvida principalmente por trabalho a frio (encruamento). Não existe um tratamento de solubilização e envelhecimento prático que produza endurecimento por precipitação significativo como ocorre nas ligas 6xxx ou 2xxx.

O recozimento é utilizado para restaurar a ductilidade e aliviar tensões residuais. Faixas típicas de recozimento industrial para ligas 3xxx estão entre 300–415 °C com tempo de permanência adequado à espessura da seção; não é necessário resfriamento rápido. Têmperas T (envelhecimento artificial) não são aplicáveis para produzir aumento significativo de resistência no 3105, embora algumas práticas comerciais combinem recozimento de solução com retrabalho mecânico para estabilizar a têmpera (por exemplo, processamento estilo H24).

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência mecânica do 3105 diminui gradualmente com a temperatura; a resistência útil para aplicações estruturais é substancialmente reduzida acima de ~100–150 °C. Exposições de curto prazo a temperaturas elevadas (para conformação, brasagem ou soldagem) são toleradas, mas serviço prolongado em alta temperatura reduz a resistência ao escoamento e à tração. A oxidação do alumínio é auto-limitante por uma fina camada protetora de óxido; contudo, em temperaturas elevadas a taxa de oxidação e formação de escamas pode aumentar, devendo ser considerada para uso prolongado em altas temperaturas.

Zonas afetadas pelo calor da solda podem apresentar amolecimento localizado devido ao efeito recozimento do ciclo térmico da soldagem, mas a ausência de endurecimento por precipitação significa que não há reversão para estados muito mais fracos como em algumas ligas temperáveis. Em conjuntos submetidos a serviço em alta temperatura, engenheiros devem avaliar fluência e fadiga nas condições de operação e considerar ligas para alta temperatura se necessário.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 3105 é Usado
Automotiva	Painéis externos da carroceria, acabamentos	Boa conformabilidade para painéis estampados; resistência moderada após encruamento
Marinha	Estruturas protegidas, mobiliário interior	Resistência geral à corrosão e facilidade de conformação para componentes arquitetônicos marinhos
Aeroespacial	Peças não estruturais, carenagens	Baixa densidade e conformabilidade para peças não estruturais primárias
Eletrônica	Painéis finos de carcaça, proteções térmicas	Equilíbrio entre condutividade térmica e capacidade de fabricação para invólucros
Arquitetura	Revestimentos, coberturas, calhas	Resistência ao tempo, pintura e estabilidade de aparência a longo prazo

3105 é especialmente valioso onde a complexidade de conformação, resistência à corrosão e custo competem com requisitos de desempenho mecânico moderado. Sua combinação de atributos faz com que continue sendo uma escolha confiável para muitas aplicações dominadas por chapas metálicas onde ligas temperáveis de maior resistência são desnecessárias.

Considerações para Seleção

3105 é uma escolha prática quando projetistas precisam de mais resistência do que o alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), mantendo excelente conformabilidade e resistência à corrosão. Comparado ao 1100, 3105 troca uma redução moderada na condutividade elétrica e térmica por maior limite de escoamento e resistência à tração, além de melhor estabilidade mecânica durante a conformação.

Em comparação com ligas comuns encruadas como 3003 ou 5052, a 3105 geralmente se posiciona entre elas em resistência e resistência à corrosão: é mais resistente que a 3003 em muitos tratamentos térmicos devido ao conteúdo otimizado de Mn/Mg, mas geralmente menos resistente à corrosão em ambientes agressivos com cloretos do que as ligas da série 5xxx ricas em magnésio. Comparada com materiais temperáveis como 6061 ou 6063, a 3105 é escolhida quando a conformabilidade durante o conformado e a formabilidade final são prioritárias e quando o menor custo e a fabricação mais simples (sem ciclos de solubilização/ envelhecimento) são vantajosos, mesmo com resistência máxima inferior.

Escolha a 3105 quando os requisitos do projeto enfatizarem estampagem profunda ou estampagem complexa, boa resistência à corrosão atmosférica, facilidade de soldagem e disponibilidade econômica em chapa. Evite-a quando a máxima resistência estrutural, estabilidade em alta temperatura ou desempenho superior em imersão marinha forem obrigatórios; nesses casos, considere ligas das séries 6xxx ou 5xxx, respectivamente.

Resumo Final

A 3105 permanece relevante como uma versátil liga de alumínio da série 3xxx que equilibra formabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão com resistência moderada alcançada por trabalho a frio. Seu desempenho consistente em chapas e bobinas, ampla disponibilidade e facilidade de fabricação a tornam uma especificação prática para aplicações arquitetônicas, eletrodomésticos, transporte e engenharia geral, onde peso, manufaturabilidade e custo ao longo do ciclo de vida são considerações-chave.