Alumínio 356: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

356 (comumente especificado como A356 ou 356.0) é uma liga de alumínio-sílico-magnésio para fundição, pertencente à família das ligas Al-Si-Mg para fundição. Está classificada entre as ligas de fundição à base de silício e é amplamente tratada e especificada como A356 segundo a nomenclatura da Aluminum Association; designações em diferentes normas refletem a mesma química Al–Si–Mg otimizada para desempenho em fundição.

Os principais elementos de liga são silício (Si, nominalmente ~7% em peso) e magnésio (Mg, tipicamente ~0,2–0,5% em peso), com níveis controlados de ferro, cobre, manganês e adições traço de titânio e cromo para refinamento e controle de grão. A liga é tratável termicamente: a resistência deriva principalmente do endurecimento por precipitação (formação de Mg2Si durante envelhecimento artificial) após tratamento de solução e têmpera, e controle da microestrutura por modificação do eutético e refinamento do grão.

As características principais do 356 incluem excelente fundibilidade e fluidez, boa estabilidade dimensional, relação favorável resistência-peso após envelhecimento T6, resistência razoável à corrosão em muitos ambientes, e condutividade térmica aceitável para componentes dissipadores de calor. A soldabilidade é viável com o uso adequado de material de adição e tratamentos pré e pós-soldagem, e a conformabilidade é limitada em relação às ligas forjadas, mas manejável para fundições de parede fina e conformação local.

Indústrias típicas que utilizam o 356 incluem automotiva (fundidos estruturais leves, rodas, componentes de suspensão), aeroespacial (ferragens e carcaças fundidas não críticas), aplicações marítimas (peças fundidas resistentes à corrosão) e eletrônica (carcaças térmicas e componentes dissipadores de calor). Engenheiros escolhem o 356 quando é necessário um equilíbrio entre fundibilidade, desempenho térmico, boa resposta ao envelhecimento por precipitação e baixo a moderado peso, em contraposição a alternativas que oferecem maior resistência máxima ou melhor conformabilidade em forjados.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
F	Estado original fabricado	Moderado	Limitada	Boa	Condição como fundido sem tratamento especial
O	Baixa	Alta	Melhor entre as têmperas de fundição	Boa	Recozido / completamente amolecido após solução + resfriamento lento
T5	Moderada-Alta	Moderado	Limitada	Boa	Resfriada da fundição e envelhecida artificialmente
T6	Alta	Baixo–Moderado	Limitada	Aceitável com precauções	Tratada termicamente por solução, temperada e envelhecida artificialmente (resistência máxima)
T7	Moderada (estável)	Moderado	Limitada	Boa	Têmpera sobrematurada ou estabilizada para melhor resistência à exposição térmica
T4	Moderada	Moderado	Melhor que T6	Aceitável	Tratada termicamente por solução e envelhecida naturalmente; usada para conformação subsequente

A têmpera controla fortemente a relação entre resistência e ductilidade nas fundições 356. Tratamento de solução seguido de têmpera e envelhecimento artificial (T6) produz a maior resistência e dureza via precipitação de Mg2Si, mas reduz o alongamento e torna a conformação local ou usinagem mais propensa a rebarbas.

Têmperas mais baixas, como O ou T4, são usadas quando a conformabilidade, estabilidade dimensional durante usinagem ou pós-processamento como soldagem ou brasagem são prioritários; T7 é selecionada quando se exige estabilidade térmica e resistência à relaxação de tensões a algum custo da resistência máxima.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	6,5–7,5	Principal agente endurecedor e de fundição; controla fração eutética e fluidez
Fe	≤ 0,20–0,8*	Impureza que forma intermetálicos (β-AlFeSi); minimizada para preservar ductilidade
Mn	≤ 0,10–0,35*	Auxilia na modificação dos intermetálicos de Fe; pequenas adições são benéficas
Mg	0,20–0,45	Elemento para endurecimento por envelhecimento (forma precipitados de Mg2Si durante envelhecimento)
Cu	≤ 0,20	Pode aumentar a resistência, mas reduz a resistência à corrosão se em maiores quantidades
Zn	≤ 0,10	Tipicamente muito baixo nas ligas para fundição; efeito limitado
Cr	≤ 0,10–0,20*	Modificador de grão/fase para melhorar estabilidade térmica e controle de crescimento de grão
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão adicionado em pequenas quantidades para controlar tamanho de grão na solidificação
Outros (incluindo Sr, B, terras raras)	traço	Sr comumente usado para modificar a morfologia do eutético de Si; B/Ti para controle de nucleação

*Nota: Algumas faixas de especificação diferem conforme a norma e prática de fundição; as faixas acima são representativas para ligas A356/356 produzidas comercialmente e podem variar conforme especificação da fonte.

O silício determina o teor eutético e as características de fundição, e o magnésio fornece a resposta ao endurecimento por precipitação que permite os ganhos na têmpera T6. Ferro e manganês controlam a morfologia dos intermetálicos que influenciam tenacidade e vida à fadiga, enquanto elementos traço e modificadores (Sr, Ti, B) são usados por fundições para refinar a microestrutura e melhorar a consistência mecânica.

Propriedades Mecânicas

As ligas 356 exibem ampla variação no comportamento à tração dependendo fortemente da têmpera, espessura da seção e método de fundição. Na têmpera T6, tratada por solução e envelhecida artificialmente, o A356 tipicamente apresenta resistência à tração e limite de escoamento relativamente altos devido à precipitação fina de Mg2Si; entretanto, o alongamento é reduzido em comparação com condições recozidas e é sensível à porosidade e estrutura eutética grosseira. O módulo elástico é próximo ao de outras ligas de alumínio (≈69 GPa) e não varia significativamente com a têmpera.

A dureza correlaciona-se com a têmpera e o estado de envelhecimento: valores de dureza em T6 são substancialmente superiores às condições O ou F devido ao endurecimento por precipitados. O desempenho à fadiga é influenciado pela qualidade da superfície, porosidade e morfologia do silício eutético; fundições A356-T6 adequadamente modificadas e refinadas podem alcançar boa vida útil à fadiga em ciclos elevados para aplicações automotivas e aeroespaciais. Os efeitos da espessura são pronunciados: seções mais grossas requerem tratamento de solução mais prolongado e podem reter microestrutura mais grosseira e segregação de Mg/Si, reduzindo a resistência alcançável em comparação com seções finas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Chave (T6)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	~120–170 MPa	~240–320 MPa	Amplas faixas refletem método de fundição, tamanho da seção e qualidade; força máxima em T6 devido à precipitação de Mg2Si
Limite de Escoamento (0,2% de prova)	~70–120 MPa	~170–260 MPa	Limite aumenta substancialmente após solução + envelhecimento; variações por porosidade e defeitos de fundição
Alongamento (em 50–100 mm)	~8–18%	~2–8%	Ductilidade reduzida em T6; fortemente afetada por porosidade e microestrutura da fundição
Dureza (HB)	~40–70 HB	~70–100 HB	Dureza Brinell correlaciona com têmpera; dureza típica T6 para fundidos estruturais

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66–2,68 g/cm³	Típica para ligas Al–Si–Mg, ligeiramente inferior a aços e cobre
Faixa de Fusão (solidus–liquidus)	~555–615 °C	Liga rica em eutético; solidus e liquidus dependem do teor de Si e elementos menores
Condutividade Térmica	~120–140 W/(m·K)	Inferior ao alumínio puro devido à liga e ao silício eutético; ainda boa para dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~28–36 %IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga; depende da têmpera e composição
Calor Específico	~0,88–0,96 J/(g·K)	Comparável a outras ligas de alumínio; dependente da temperatura
Coeficiente de Dilatação Térmica	~22–24 µm/(m·K)	Dilatação típica do alumínio; importante para montagem com materiais diferentes

A densidade e propriedades térmicas do 356 o tornam atraente quando se requer razão massa-rigidez baixa e condutividade térmica razoável. Características de fusão e solidificação são centrais para a prática de fundição; a faixa de solidificação da liga e o eutético rico em silício auxiliam o preenchimento do molde e reduzem defeitos por contração quando processados adequadamente.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento da Resistência	Tratamentos Comuns	Observações
Fundição em Areia	Variável, de seções finas a muito espessas	A resistência depende do tamanho da seção e da porosidade	F, O, T5, T6	Amplamente usada para peças maiores e de menor volume; o resfriamento mais lento afeta a microestrutura
Molde Permanente	Espessura típica da parede entre 2–50 mm	Maior integridade que fundição em areia; melhora das propriedades mecânicas	T5, T6	Melhor acabamento superficial e menor porosidade comparado à fundição em areia
Fundição sob Pressão (quando utilizada)	Paredes finas (<10 mm)	Taxas de resfriamento mais altas, microestrutura fina	T5, T6	Fundição sob pressão de A356 é usada para alguns componentes; controle da porosidade é essencial
Fundição de Precisão (Investment Casting)	Formas complexas, seções finas a moderadas	Boa precisão dimensional	T5, T6	Menos comum, mas usada para componentes de precisão
Lingote / Tarugo	Matéria-prima para processos secundários	Química homogênea	O, T6 após fundição	Matéria-prima para remeltagem e processos secundários de fundição
Componentes Usinados (a partir de fundidos)	N/A	Resistência localizada depende do tratamento térmico e do estado do material	O, T6	Folgas de usinagem e qualidade da superfície afetam as propriedades finais

A rota de processamento afeta fortemente as propriedades finais: peças fundidas em molde permanente e fundição sob pressão geralmente apresentam microestruturas mais finas e melhor desempenho mecânico do que fundidos em areia. Tratamento térmico pós-fundição (solução + têmpera + envelhecimento) é comumente aplicado para maximizar a resistência em aplicações estruturais, mas é necessário cuidado com a severidade da têmpera e controle de distorção para manter tolerâncias dimensionais.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	A356 / 356.0	Estados Unidos	Designação comum da Aluminum Association para liga fundida Al–Si–Mg
EN	EN AC-AlSi7Mg / AlSi7Mg	Europa	Designação europeia de fundição amplamente equivalente à química do A356
JIS	ADC12 (não direto) / AlSi7Mg	Japão	ADC12 é uma liga diferente Al–Si–Cu para fundição; AlSi7Mg é o equivalente mais próximo
GB/T	AlSi7Mg / ZL104	China	Múltiplas designações nacionais mapeiam para químicas similares; ZL104 é frequentemente usado para fundidos similares

Diferenças sutis entre normas podem incluir limites mais restritos para ferro ou cobre, exigência de modificação com Sr, ou faixas diferentes permitidas para Mg, o que impacta o desempenho mecânico final e a fundibilidade. Compradores devem referenciar a norma específica e os certificados de lote, pois práticas de fundição (ex.: modificação com Sr, refinamento de grão) e controle de impurezas influenciam significativamente as propriedades mesmo quando as químicas nominais correspondem.

Resistência à Corrosão

O A356 apresenta geralmente boa resistência à corrosão atmosférica típica de ligas Al–Si porque uma película protetora de Al2O3 se forma rapidamente e a eutética rica em Si é relativamente inerte. Em atmosferas neutras ou pouco corrosivas, a liga tem bom desempenho com limitada formação de picadas; entretanto, em ambientes marinhos ricos em cloretos, pode ocorrer corrosão localizada por picadas nas superfícies fundidas e nos sítios intermetálicos se a película protetora for comprometida ou se a porosidade aprisionar agentes corrosivos.

A fadiga por corrosão sob tensão (stress corrosion cracking) não é modo predominante de falha para o A356 em comparação com certas ligas forjadas de Al-Zn de alta resistência, mas a suscetibilidade pode aumentar com altos esforços locais de tração, defeitos ou ambientes agressivos. Interações galvânicas tornam o 356 anódico quando em contato com metais mais nobres (aço inoxidável, cobre); projetistas devem isolar interfaces ou evitar acoplamento direto em condições úmidas para evitar corrosão galvanicamente induzida.

Comparado com ligas forjadas 5xxx que contêm magnésio, o 356 tipicamente oferece resistência à corrosão generalizada similar ou ligeiramente superior, mas menor resistência à imersão severa em ambientes marinhos sem proteção sacrifical. Em relação a ligas forjadas 6xxx de alta resistência, a fundição A356 tem resistência comparável em várias condições de serviço, embora diferenças específicas de liga e tratamento térmico determinem o desempenho final contra corrosão.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 356 pode ser soldado por técnicas TIG (GTAW) e MIG (GMAW); pré-aquecimento e controle da sequência de soldagem reduzem gradientes térmicos e o risco de porosidade por hidrogênio. Ligas de enchimento comuns para soldagem de reparo são ligas Al-Si como 4043 (Al-Si) para combinar fluidez e reduzir suscetibilidade a trincas quentes; 5356 (Al-Mg) pode ser usado, mas pode aumentar risco de corrosão galvânica e alterar resposta mecânica. Zonas afetadas pelo calor (ZAC) apresentam revenimento ou amolecimento local em fundidos previamente tratados T6; envelhecimento pós-soldagem ou re-solubilização frequentemente são necessários para recuperar resistência.

Usinabilidade

O 356 é considerado usinável entre ligas de alumínio fundido devido à fase eutética de silício livre para usinagem, mas partículas de silício aceleram o desgaste da ferramenta e podem provocar ação abrasiva nas bordas de corte. Ferramentas de carboneto com grande ângulo positivo, quebra-cavacos apropriados e aplicação de fluido são recomendadas; velocidades de spindle moderadas a altas, com avanços conservadores, maximizam a vida útil da ferramenta. O acabamento superficial depende da microestrutura e da porosidade; atenção à qualidade da fundição e correta remoção da superfície porosa é essencial para resultados consistentes.

Conformabilidade

A conformação é limitada comparada a ligas forjadas porque as fundições contêm fase eutética de Si quebradiça e têm menor ductilidade, especialmente após tratamento T6. Para dobra ou estampagem localizada, recomenda-se condições recozidas em solução (O/T4) e manter raios de curvatura grandes (normalmente raio mínimo interno 2–4× espessura para seções finas, maior para fundidos espessos) para evitar iniciação de trincas em regiões ricas em Si. Formamento incremental, conformação a quente e usinagem localizada para conformação são estratégias comuns para obtenção de geometrias finais sem induzir trincas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O A356 é tratável termicamente e responde de forma previsível ao tratamento térmico de solução e envelhecimento artificial. O tratamento típico de solução é realizado em torno de 525–545 °C por tempos escalonados com a espessura da seção (comum entre 2–4 horas para seções finas, mais longo para seções espessas) para dissolver Mg e Si em solução sólida e esferoidizar o silício eutético. É necessária têmpera rápida para temperatura ambiente para reter solutos em solução supersaturada e permitir o endurecimento por precipitação subsequente.

O envelhecimento artificial para T6 é geralmente realizado a ~150–175 °C por várias horas (ex.: 6–12 horas) para precipitação fina de partículas Mg2Si e desenvolvimento da dureza e resistência máximas. O T5 é obtido por envelhecimento artificial direto após o resfriamento da fundição sem tratamento completo de solução; fornece resistência moderada e é útil quando o controle de distorção é crítico. Tratamentos T7 ou sobreenvelhecimento a temperaturas mais elevadas reduzem a resistência máxima, mas melhoram a estabilidade dimensional e térmica e aumentam a resistência à fragilização térmica. Sensibilidade à têmpera, efeitos do tamanho da seção e porosidade modificam dureza atingível e resposta mecânica.

Desempenho em Alta Temperatura

O 356 perde resistência significativa acima de aproximadamente 150–200 °C à medida que os precipitados coarsam e a estrutura de precipitados Mg2Si se dissolve ou esferoidiza; uso prolongado acima de ~150 °C causa amolecimento e alteração dimensional para o tratamento T6. A oxidação a ar nas temperaturas típicas de serviço é pequena devido à formação da película protetora de Al2O3, mas temperaturas elevadas aceleram processos de difusão que degradam a estrutura de precipitados. A ZAC de componentes soldados sofre amolecimento localizado e crescimento da microestrutura; ciclos térmicos podem agravar a iniciação de fadiga na ZAC e em sítios de porosidade.

Para aplicações em alta temperatura ou com ciclos térmicos, recomenda-se selecionar tratamentos T7 ou temperamentos estabilizados, usar revestimentos ou barreiras térmicas quando oxidação ou efeitos galvânicos forem problemáticos, e projetar para limitar exposição sustentada acima das temperaturas recomendadas de serviço para preservar a integridade mecânica.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Razão para Uso do 356
Automotiva	Pinças de freio, componentes de rodas, caixas de transmissão	Boa fundibilidade, estabilidade térmica e resistência aceitável após T6
Marinha	Caixas de bombas, caixas de engrenagens	Resistência à corrosão em atmosfera/marinha moderada, facilidade para fundir formas complexas
Aeroespacial	Conexões não críticas, carenagens, caixas	Redução de peso e fundibilidade para geometria complexa com boas propriedades mecânicas
Eletrônica	Dispositivos de dissipação de calor e caixas	Condutividade térmica e capacidade de fundir geometrias complexas para resfriamento
Máquinas Industriais	Caixas de bombas e compressores	Estabilidade dimensional, resistência ao desgaste e desempenho à fadiga em forma fundida

O 356 é escolhido para componentes onde a combinação de boa fluidez, precisão dimensional, resistência por endurecimento por precipitação e resistência à corrosão supera limitações na conformabilidade em forma forjada. Sua capacidade de ser fundido em formas complexas com taxas relativamente baixas de defeitos e aceitar tratamento térmico subsequente torna-o versátil para muitas aplicações de volume médio a alto.

Insights para Seleção

Use 356 quando a fundibilidade, a resistência por envelhecimento e o desempenho térmico forem os principais requisitos e quando geometrias complexas forem melhor produzidas em uma única operação de fundição. Escolha T6 para máxima resistência e rigidez quando a distorção pós-tratamento térmico for controlável, e escolha T5/T7/O quando a conformabilidade, estabilidade dimensional ou estabilidade térmica forem mais importantes.

Em comparação com o alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), o 356 troca condutividade elétrica e melhor conformabilidade por resistência muito maior e melhor comportamento na fundição; escolha 1100 quando conformabilidade e condutividade forem predominantes no projeto. Em comparação com ligas comuns endurecidas por trabalho (ex.: 3003 / 5052), o 356 oferece maior resistência por envelhecimento às custas da formabilidade à temperatura ambiente e resistência à corrosão geralmente similar ou ligeiramente melhor em muitos ambientes. Em comparação com ligas comuns trabalháveis e tratáveis termicamente (ex.: 6061 / 6063), o 356 proporciona fundibilidade superior e frequentemente melhor precisão dimensional para formas fundidas complexas, oferecendo resistência competitiva para componentes fundidos; selecione 6061 quando for necessária fabricação em condição trabalhada ou maior resistência à fadiga em formas trefiladas/extrudadas.

Resumo Final

A356 (356) continua sendo uma liga de alumínio para fundição essencial porque equilibra excelente fundibilidade, resposta previsível ao envelhecimento, boa resistência à corrosão e propriedades térmicas favoráveis, tornando-se uma escolha pragmática para componentes automotivos, aeroespaciais, marítimos e de gestão térmica onde são exigidas formas complexas e desempenho estrutural razoável.