Alumínio 383: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 383 (comumente referida como A383 na nomenclatura de fundição sob pressão) é uma liga fundida de alumínio-silício-cobre que faz parte da família de fundição Al–Si–Cu, frequentemente catalogada na série de fundição 3xx.x. Sua composição química é centrada em um teor relativamente alto de silício com adições intencionais de cobre para aumentar a resistência e permitir o envelhecimento; o restante é alumínio com elementos de liga em traço ajustados para fundibilidade.

O reforço na 383 é principalmente devido ao endurecimento por precipitação/envelhecimento provocado pelo Cu e, em menor grau, pelo Mg, combinado com o refinamento microestrutural obtido durante a solidificação e tratamento térmico; essa liga é, portanto, classificada como tratável termicamente na prática de engenharia comum para peças fundidas sob pressão. As características típicas incluem boa fluidez para fundição sob pressão e estabilidade dimensional, resistência estática moderada a alta após envelhecimento, condutividade térmica aceitável e resistência razoável à corrosão em ambientes atmosféricos; a conformabilidade não é um fator principal de projeto pois a 383 é destinada a geometrias fundidas e não à conformação de chapas.

Os setores que mais utilizam a 383 incluem automotivo (carcaças estruturais, componentes de transmissão e motor), eletrônicos de consumo (carcaças estruturais e conectores) e alguns equipamentos industriais nos quais são requeridas geometrias fundidas complexas e de paredes finas com resistência moderada. Engenheiros escolhem a 383 sobre outras ligas quando a manufatura por fundição sob pressão, a tolerância dimensional e a capacidade de atingir maiores resistências via tratamento térmico pós-fusão são priorizadas em detrimento da ductilidade e acabamento superficial de produtos forjados.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O (Estado de fundição / recozido)	Baixa	Mais alta (3–8% típico)	Ruim a Regular	Regular	Alívio de tensões / microestrutura de fundição; maior ductilidade para peças fundidas
T5 (Envelhecido artificialmente)	Média	Menor (1–4%)	Ruim	Regular a Ruim	Comum para fundidos sob pressão envelhecidos diretamente após têmpera ou resfriamento lento
T6 (Solubilizado e envelhecido artificialmente)	Alta	Baixo (1–3%)	Ruim	Limitada	Alcança resistência máxima via solubilização, têmpera e envelhecimento
T7 (Superenvelhecido / estabilizado)	Média–Alta	Baixo a Moderado	Ruim	Limitada	Usado para melhorar estabilidade e tenacidade com perda moderada de resistência máxima
HT (Tratamentos térmicos especiais)	Variável	Variável	Ruim	Variável	Ciclos proprietários de estabilização para otimização dimensional ou mecânica

A seleção da têmpera tem grande impacto no desempenho da 383: T6 fornece as propriedades estáticas de tração mais elevadas às custas do alongamento, enquanto T5 é um compromisso viável para produção que evita o tratamento térmico completo de solubilização. A condição como fundida (O) mantém a maior ductilidade e reduz o risco de distorção, mas apresenta resistência e dureza substancialmente inferiores comparadas às condições T5/T6.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	8.5–11.5	Principal elemento de liga; controla a fluidez, reduz a contração e modifica a resistência
Fe	0.6–1.5	Elemento impureza; forma intermetálicos que podem fragilizar limites de grão se em excesso
Mn	0.2–0.6	Auxilia na modificação dos intermetálicos de ferro e melhora levemente resistência e tenacidade
Mg	0.05–0.30	Contribui para endurecimento por precipitação em combinação com Cu; geralmente baixo em ligas fundidas
Cu	2.0–3.5	Principal aditivo de reforço para endurecimento por envelhecimento; aumenta resistência e pode reduzir resistência à corrosão
Zn	0.1–0.5	Minoritário; normalmente controlado em baixo teor, influencia marginalmente resistência
Cr	0.05–0.25	Refinador de grão e ajuda a controlar a morfologia dos intermetálicos
Ti	0.02–0.15	Usado como refinador de grão durante fusão e operações de fundição
Outros (Ni, Pb, Sn, balanço Al)	Traço	Pequenos aditivos controlados ou resíduos; alumínio compõe o restante da liga

A química da 383 é otimizada para fundibilidade e endurecimento por envelhecimento: o silício melhora a fluidez e reduz a contração, enquanto o cobre provê um potente mecanismo de endurecimento por precipitação. Ferro e manganês controlam fases intermetálicas e influenciam a tenacidade; elementos menores como Ti e Cr são usados para refinar grãos e melhorar a alimentação durante a solidificação.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração da 383 depende fortemente da qualidade da fundição, espessura da seção e têmpera. Material como fundido geralmente apresenta resistência à tração última moderada com ductilidade relativamente baixa devido à porosidade e partículas grosseiras de silício; após tratamentos térmicos T5/T6 a liga desenvolve precipitados que aumentam limites de escoamento e resistência última, mas reduzem o alongamento.

O limite de escoamento varia conforme a condição de envelhecimento e tamanho da seção: componentes de parede fina respondem mais rapidamente ao envelhecimento artificial e exibem limites maiores que seções mais espessas devido à têmpera mais rápida e microestrutura mais fina. A dureza aumenta consideravelmente do estado O para o T6, refletindo a precipitação de fases ricas em Cu; os valores de dureza Brinell variam de relativamente baixos (fundido macio) a moderadamente altos dependendo do tratamento térmico.

A resistência à fadiga da 383 é inferior à dos alumínios forjados pois a porosidade de fundição e intermetálicos atuam como pontos de iniciação de trincas; o projeto para fadiga requer prática controlada de fundição e frequentemente densificação pós-processo ou tratamento superficial. Os efeitos da espessura são pronunciados — seções mais grossas resfriam lentamente, os silícios eutéticos e intermetálicos coarsificam e mostram resistência e vida à fadiga reduzidas comparadas às fundições de parede fina.

Propriedade	O / Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6)	Notas
Resistência à Tração (UTS)	120–200 MPa	260–350 MPa	Amplitude ampla devido à espessura da seção, porosidade e tratamento térmico
Limite de Escoamento (offset 0,2%)	70–140 MPa	180–300 MPa	T6 eleva limite de escoamento substancialmente via precipitação de Cu
Alongamento	3–8%	1–4%	Ductilidade cai com aumento da resistência e envelhecimento
Dureza (HB)	50–80 HB	80–110 HB	Dureza Brinell aumenta com envelhecimento e menor porosidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Notas
Densidade	2.70–2.78 g/cm³	Típica para ligas de fundição Al–Si, ligeiramente dependente da porosidade
Intervalo de Fusão	~515–615 °C (sólido–líquido)	Silício eutético e primário influenciam o intervalo de fusão; controle de processo é crítico
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro devido à liga; ainda boa para dissipação térmica
Condutividade Elétrica	~20–35% IACS	Reduzida pelos elementos de liga, especialmente Cu e Si
Calor Específico	~0.85–0.95 J/g·K	Calor específico típico do alumínio; varia levemente com a temperatura
Coeficiente de Dilatação Térmica	21–24 µm/m·K	Coeficiente de dilatação térmica similar a muitas ligas fundidas Al–Si

O perfil físico torna a 383 atraente para componentes que requerem boa dissipação térmica com massa relativamente baixa. O comportamento de fusão e solidificação é central para o projeto do processo de fundição sob pressão porque a estrutura eutética e a morfologia do silício primário controlam propriedades mecânicas e tendências de contração.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Fundidos por gravidade (primário)	Espessura da parede 1–12 mm	Seções finas: maior resistência após envelhecimento; seções grossas: resistência menor	O, T5, T6	Forma mais comum para 383; geometria complexa, paredes finas
Fundidos em areia/moldes permanentes	>10 mm	Microestrutura mais grossa, propriedades mecânicas inferiores	O, HT	Usados para peças maiores onde a fundição sob pressão é inviável
Lingote / Tarugo	Tamanhos para alimentação de fundição	Não aplicável	Bruto, como fundido	Fornecido para fundições e foundries para remeltagem
Componentes usinados	Variável após fundição	Resistência depende da peça fundida original e tratamento térmico	T5/T6	Usinagem pós-fundição é comum para características críticas
Forjamento/Extrusão	Raro	Normalmente não processado por extrusão/forjamento	N/A	Química da liga e projeto para fundição tornam a extrusão incomum

O 383 é produzido e consumido principalmente como componentes fundidos por gravidade; qualquer processamento em chapa, placa ou produto forjado é incomum e geralmente evitado porque a liga é otimizada para propriedades controladas pela solidificação. O projeto e processamento devem levar em conta a espessura da seção e os canais de alimentação para minimizar a porosidade e garantir desempenho mecânico previsível na peça final fundida.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	383 / A383.0	EUA	Designação comum da Aluminum Association para fundição Al–Si–Cu por gravidade
EN AW	AlSi9Cu3(Fe) / similar	Europa	Nomenclatura típica EN equivalente para família química semelhante
JIS	ADC12 (equivalência próxima)	Japão	ADC12 é comumente referenciado como contraparte do A383 na fundição
GB/T	AlSi9Cu3 / similar	China	Normas chinesas de fundição listam ligas Al–Si–Cu comparáveis com propriedades similares

A equivalência é funcional, não exata; janelas de composição, limites de impurezas (principalmente ferro e chumbo) e receitas permitidas de tratamento térmico podem variar conforme a região e norma. Ao substituir, engenheiros devem conciliar diferenças nas porcentagens de Cu e Si, impurezas permitidas e faixas documentadas de propriedades mecânicas, não se baseando apenas na equivalência nominal.

Resistência à Corrosão

Em condições atmosféricas, o 383 apresenta resistência razoável devido à formação de uma película protetora de óxido de alumínio; taxas gerais de corrosão são modestas, exceto em ambientes carregados de cloretos ou ácidos, onde o ataque é acelerado. A adição de cobre, embora benéfica para a resistência mecânica, reduz a resistência da liga à corrosão localizada, tornando peças com alto teor superficial de Cu mais suscetíveis à corrosão por pites em ambientes agressivos.

Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, o 383 é inferior às ligas Al–Mg da série 5xxx porque o Cu promove sítios microgalvânicos e pites; projetistas devem considerar revestimentos, anodização ou proteção catódica onde a exposição à água do mar é prevista. A corrosão sob tensão (SCC) não é modo predominante de falha para o 383 em comparação com ligas forjadas de alta resistência, mas intermetálicos grossos e defeitos de fundição podem concentrar tensões e favorecer iniciação de trincas sob cargas cíclicas com agentes corrosivos.

Interações galvânicas exigem atenção: quando combinado a componentes de aço, inox ou cobre, o 383 normalmente atua como ânodo e corrói preferencialmente se em contato com eletrólito condutor; metais parceiros e projeto de junta, barreiras isolantes ou revestimentos protetores são recomendados. Em relação a outras famílias de ligas, o 383 equilibra fundibilidade e resistência à custa de uma resistência marítima e a pites um pouco reduzida em comparação com a série Al–Mg.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem do 383 é viável, porém desafiadora; a microestrutura da peça fundida, porosidade e alto teor de silício aumentam a suscetibilidade a trincas a quente e produzem variações de amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA). Técnicas TIG e MIG podem ser usadas para reparos ou fixação, mas normalmente requerem procedimentos pré e pós-solda como preparação do substrato, ligas de adição especializadas (aditivos Al-Si como 4043 são comuns para compatibilizar o teor de silício) e eliminação de gases aprisionados. Soldagem extensiva pode degradar propriedades mecânicas e introduzir ZTAs com resistência inferior ao estado original T5/T6; recomenda-se minimizar solda em seções críticas para cargas.

Usinabilidade

A usinabilidade do 383 fundido é geralmente boa comparada a muitas ligas forjadas porque a microestrutura Al–Si produz cavacos curtos e quebradiços fáceis de fragmentar, e a liga permite taxas de avanço moderadas a altas. Ferramentas de carboneto com revestimentos adequados são recomendadas para vida útil consistente; uso de fluido de corte ajuda a controlar temperatura e evacuar cavacos em cavidades profundas. Acabamento superficial pode ser afetado por porosidade e intermetálicos; operações finais frequentemente incluem fixação antivibração e avanços conservadores para evitar vibração da ferramenta e defeitos embutidos na superfície.

Conformabilidade

Como liga de fundição, o 383 não é projetado para conformação a frio extensiva; raios de curvatura para qualquer conformação pós-fundição são tipicamente grandes e limitados por porosidade localizada e intermetálicos que reduzem ductilidade. Os melhores resultados ocorrem no estado recozido como fundido, com deformações mínimas, ou pelo projeto do formato próximo ao líquido para evitar conformação pós-fundição. Quando conformação limitada é necessária, conformação a quente em baixa temperatura combinada com geometria de ferramenta adequada pode reduzir risco de trincas, mas o projeto para fundição com forma líquida é a via preferida.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O tratamento térmico do 383 segue sequências clássicas de solubilização e envelhecimento usadas para ligas fundidas Al–Si–Cu: a solubilização (tipicamente entre 495–540 °C conforme seção e especificação) dissolve fases solúveis e homogeniza a matriz, seguida de resfriamento rápido para reter solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial (T5/T6) a temperaturas entre ~150–220 °C precipita fases contendo Cu e Mg que aumentam significativamente os limites de escoamento e resistência à tração; ciclos de envelhecimento são ajustados para equilibrar resistência e tenacidade retida.

Os ciclos T7 e de sobre-envelhecimento são aplicados quando estabilidade dimensional e resistência à deterioração de propriedades durante serviço ou usinagem são requeridos; o sobre-envelhecimento troca a resistência máxima por maior resistência ao amolecimento em exposição térmica subsequente. Para o 383 fundido, alcançar tratamento de solubilização consistente pode ser limitado pela espessura e porosidade retida, por isso muitas peças de produção utilizam envelhecimento T5 direto no estado fundido para ganho de rigidez sem riscos de distorção inerentes à solubilização completa.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência mecânica do 383 decresce progressivamente com a temperatura; serviço sustentado acima de ~120–150 °C causa perda significativa dos precipitados de envelhecimento e, portanto, redução do limite de escoamento e resistência máxima. A oxidação em temperaturas elevadas é geralmente limitada pela película de óxido de alumínio, mas exposição prolongada e ciclos térmicos podem alterar características do óxido superficial e promover crescimento de camada em atmosferas agressivas. A zona termicamente afetada adjacente às soldas pode sofrer amolecimento localizado e precipitados mais grosseiros, reduzindo resistência local em alta temperatura e vida à fadiga.

Para excursões de curta duração em temperatura elevada, condições de envelhecimento cuidadosamente selecionadas e estabilização da liga podem mitigar perdas, mas o 383 não é recomendado para uso estrutural em alta temperatura contínua; projetistas que exijam resistência sustentada acima de ~150 °C devem considerar ligas de alumínio especiais para alta temperatura ou materiais alternativos.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 383 é Usado
Automotiva	Caixas de transmissão, corpos de válvula	Fundibilidade por gravidade, controle de dimensão em parede fina e resistência pós-fundição
Eletrônicos de Consumo	Carcaças, estruturas	Boa condutividade térmica, geometria complexa e economia em fundições de alto volume
Máquinas Industriais	Carcaças de bombas, coberturas de compressores	Resistência à corrosão em ambientes neutros e liberdade de geometria na fundição
HVAC / Gestão Térmica	Carcaças de dissipadores, componentes de ventiladores	Condutividade térmica e capacidade de formar aletas integradas numa única peça fundida
Conectores Elétricos	Carcaças de conectores	Estabilidade dimensional, usinabilidade para características de encaixe

O 383 é normalmente especificado onde geometrias fundidas complexas e finas, resistência mecânica razoável após envelhecimento e produção econômica em alto volume são requeridos. O equilíbrio da liga entre fundibilidade e resistência pós-fundição torna-a escolha frequente para carcaças e componentes que exigem recursos integrados e cargas mecânicas moderadas.

Informações para Seleção

Ao selecionar o 383, os engenheiros devem favorecer aplicações que exigem formas complexas em fundição sob pressão e resistência moderada a alta após envelhecimento, aceitando menor ductilidade e algumas trocas em resistência à corrosão. Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 383 oferece resistência significativamente maior e melhor estabilidade dimensional, mas sacrifica a condutividade elétrica e a conformabilidade devido à liga e à microestrutura induzida pela fundição.

Em relação a ligas com endurecimento por trabalho comuns, como 3003 ou 5052, o 383 proporciona resistência ao envelhecimento significativamente maior para peças fundidas, porém fica atrás na resistência à corrosão marinha e na conformabilidade em chapa das ligas forjadas contendo Mg. Comparado a ligas forjadas tratáveis termicamente, como 6061/6063, o 383 pode ser preferido quando a fundição em forma final e geometria integrada complexa são prioridades máximas, embora as resistências máximas das ligas da série 6xxx e a resistência à fadiga possam ser superiores para muitas aplicações estruturais forjadas.

Resumo Final

A liga 383 permanece relevante quando a economia da fundição sob pressão, a complexidade de parede fina e a capacidade de endurecimento por envelhecimento pós-fundição se combinam para atingir os objetivos de desempenho do componente; sua química e flexibilidade de processo oferecem aos projetistas um compromisso prático entre fundibilidade, resistência e desempenho térmico. A seleção adequada do acabamento, controle das condições de fundição e atenção à proteção superficial prolongam sua vida útil e fazem dela uma solução confiável nas indústrias automotiva, eletrônica e geral.