Alumínio 5050: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5050 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio, que são ligas trabalhadas com magnésio, caracterizadas pelo endurecimento não devido ao tratamento térmico. A liga é formulada com alumínio, tendo o magnésio como principal elemento de liga, complementado por quantidades controladas de manganês, cromo e elementos-traço para ajustar resistência e resistência à corrosão. O 5050 obtém sua resistência principalmente por meio do endurecimento por solução sólida e encruamento, em vez de tratamento térmico por precipitação, fazendo com que o histórico de têmpera e o trabalho a frio sejam os meios dominantes de controle das propriedades. Traços típicos incluem resistência moderada a boa para uma liga não tratável termicamente, excelente resistência à corrosão atmosférica, boa soldabilidade e razoável conformabilidade dependendo da têmpera e espessura.

Setores que frequentemente adotam ligas da série 5xxx, como o 5050, incluem construção naval e marítima, transporte e componentes automotivos, vasos de pressão e tubulação, painéis arquitetônicos e fabricação geral onde resistência à corrosão e resistência moderada são prioridades. Projetistas escolhem o 5050 quando é necessário um equilíbrio entre resistência à corrosão, conformabilidade e soldabilidade, sem a complexidade do processamento com tratamento térmico. É selecionado em vez de ligas de menor resistência e maior condutividade quando é exigido melhor desempenho mecânico, e em lugar de ligas tratáveis termicamente quando menor distorção, melhor soldabilidade e resistência à corrosão em serviço são mais relevantes que a máxima resistência de pico.

Variedades de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Condição completamente recozida para maior facilidade de conformação
H111	Baixa a Moderada	Alta	Muito Boa	Excelente	Levemente encruado com aumento mínimo de propriedades mecânicas
H14	Moderada	Moderada	Boa	Excelente	Endurecido por deformação em etapa única, comum para componentes conformados
H24	Moderada a Alta	Moderada	Regular	Excelente	Encruado e estabilizado; melhor resistência, ductilidade reduzida
H32	Alta	Baixa	Limitada	Boa	Encruado e parcialmente recozido para alcançar propriedades balanceadas
H34	Alta	Baixa	Limitada	Boa	Nível mais elevado de encruamento para máxima resistência em peças trabalhadas a frio
T5 / T6 / T651	Não aplicável	Não aplicável	Não aplicável	Não aplicável	Têmperas tratáveis termicamente não são eficazes para ligas da série 5xxx

A têmpera influencia principalmente o limite de escoamento e resistência à tração por meio da deformação plástica acumulada e da densidade resultante de discordâncias. Têmperas recozidas (O) maximizam ductilidade e conformabilidade, enquanto têmperas H e Hx aumentam progressivamente a resistência à custa do alongamento e da capacidade de dobragem.

A seleção da têmpera deve ser compatível com a operação de conformação; estampagem profunda e dobras severas requerem condições recozidas ou H111, enquanto painéis e elementos estruturais que necessitam de maior resistência conforme fabricados costumam empregar têmperas H32/H34.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Impureza; controlada para limitar intermetálicos frágeis
Fe	≤ 0,40	Impureza comum; excesso reduz ductilidade e resistência à corrosão
Mn	0,10–0,50	Adiciona resistência e controla a estrutura de grãos via formação de dispersóides
Mg	1,5–3,5	Elemento principal de endurecimento; melhora resistência à corrosão e encruamento
Cu	≤ 0,10	Baixos níveis para preservar resistência à corrosão; aumento reduz resistência à corrosão sob tensão (SCC)
Zn	≤ 0,10	Menor quantidade; mantido baixo para evitar trincas a quente e problemas galvânicos
Cr	0,05–0,25	Controla estrutura de grão, melhora resistência à corrosão e limita crescimento dos grãos
Ti	≤ 0,15	Refinador de grãos em produtos fundidos e tarugos
Outros	Equilíbrio Al	Elementos-traço (V, Zr) podem estar presentes em pequenas quantidades para variantes especiais

O magnésio é o elemento de liga dominante no 5050, aumentando resistência e resistência à corrosão em água do mar por endurecimento por solução sólida. Manganês e cromo são elementos microalíados intencionais que refinam grãos e formam dispersóides, melhorando resistência e resistência à recristalização, mantendo a liga não tratável termicamente. Ferro e silício são elementos residuais que devem ser controlados para manter ductilidade e prevenir a formação de fases intermetálicas frágeis durante a fundição e o processamento termomecânico.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, o 5050 apresenta resposta clássica de liga não tratável termicamente: resistência inicial baixa na condição recozida com aumentos acentuados através do trabalho a frio. Limite de escoamento e resistência à tração máxima dependem fortemente da têmpera; a condição O fornece valores modestos adequados para conformação, enquanto têmperas H podem proporcionar aumentos de duas a três vezes no limite de escoamento devido ao encruamento. O alongamento diminui conforme a têmpera avança de O para H32/H34 devido ao aumento da densidade de discordâncias e possíveis efeitos de texturização em produtos laminados.

Dureza segue as tendências da resistência à tração e é um indicador prático para estimar conformabilidade e comportamento à flexão durante a fabricação. O desempenho à fadiga é aceitável para muitas aplicações estruturais, mas é influenciado pelo acabamento superficial, espessura e ambiente; resistência à fadiga por corrosão em ambientes cloretados é melhor que muitas ligas com cobre, mas inferior a alguns alumínios aeroespaciais da série 6xxx. A espessura tem efeito marcado na conformação e retenção de resistência; seções mais espessas são mais difíceis de conformar a frio e exibem maior resistência conforme fabricadas devido ao trabalho a frio menos homogêneo na seção transversal.

Propriedade	O/Recozida	Têmpera Chave (H32)	Observações
Resistência à Tração	95–140 MPa (14–20 ksi)	240–320 MPa (35–46 ksi)	Resistência cresce fortemente com encruamento; valores dependem da forma do produto e espessura
Limite de Escoamento	35–70 MPa (5–10 ksi)	150–260 MPa (22–38 ksi)	Limite de escoamento varia bastante com a designação da têmpera e histórico de trabalho
Alongamento	20–30%	6–15%	Alongamento diminui com o aumento da têmpera e resistência; espessura influencia a ductilidade
Dureza (HV)	25–45	60–95	Dureza correlaciona com resistência à tração e escoamento; usada para controle de qualidade na produção

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,68 g/cm³	Típica para ligas de alumínio; importante para cálculos resistência/peso
Intervalo de Fusão	~600–650 °C	Alumínio ligado apresenta intervalo mushy solidus-liquidus; faixa exata depende da composição
Condutividade Térmica	~130–160 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda alta para muitas aplicações de transferência de calor
Condutividade Elétrica	~35–45% IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga; aceitável para alguns condutores ou trilhos
Calor Específico	~900 J/kg·K	Valor típico utilizado em cálculos de massa térmica e calor transitório
Expansão Térmica	~23,5 µm/m·K	Alta expansão comparada a aços; importante para projeto de juntas térmicas

As constantes físicas indicam que o 5050 é leve com condutividade térmica e calor específico favoráveis quando comparados a aços, tornando-o atraente para transporte e funções de dissipação de calor. A combinação de baixa densidade e condutividades térmica/eléctrica moderadas favorece o uso em estruturas onde gestão térmica e redução de peso são essenciais, embora projetistas devam considerar a maior dilatação térmica e menor rigidez em relação a materiais ferrosos.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Bom acabamento superficial; resistência varia com o tratamento	O, H111, H14, H32	Ampliamente usada para painéis, invólucros e componentes conformados
Placa	6–150+ mm	Resistência dependente da espessura; conformabilidade profunda limitada	O, H111, H32	Usada em peças estruturais, revestimento de casco e componentes fabricados mais espessos
Extrusão	Seções de vários metros	Resistência depende da razão de extrusão e do trabalho a frio subsequente	O, H112, H34	Perfis extrudados permitem geometrias complexas para peças estruturais e arquitetônicas
Tubo	Sem costura/soldado, diâmetros variáveis	Resistência controlada pela espessura da parede e tratamento	O, H32	Usados em sistemas de fluido, estruturas leves e tubos estruturais
Barra/Vareta	Diâmetros até 150 mm	Estirados a frio para aumento de resistência	H112, H14, H32	Fornecimento para peças usinadas, fixadores e eixos onde resistência à corrosão é útil

Chapa e placa são as formas mais comuns para o 5050, produzidas por operações de laminação que definem a estrutura do grão e as tensões residuais antes do tratamento térmico ou trabalho a frio. Extrusões permitem seções transversais personalizadas e frequentemente requerem estratégias específicas de homogeneização e têmpera do tarugo para garantir propriedades uniformes. Forjamento e estiramento a frio para barras e varetas aumentam a resistência por encruamento adicional, enquanto componentes tubulares soldados podem ser fornecidos em tratamentos que equilibram conformabilidade com retenção de resistência pós-soldagem.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5050	Estados Unidos	Designações Allied/Alcoa/AA comumente usadas em aquisições
EN AW	5050	Europa	Nomenclatura EN AW-5050 alinhada com química e tratamentos da série AA
JIS	A5050	Japão	Mapeamento do grau JIS geralmente segue composição AA com tolerâncias regionais
GB/T	5050	China	Normas chinesas GB/T apresentam química similar mas podem ter critérios mecânicos diferentes

A equivalência entre normas é nominalmente simples porque o 5050 é uma liga de magnésio trabalhada bem definida, mas deve-se ter cautela: normas regionais podem diferir em elementos traço permitidos, protocolos de teste e nomenclatura dos tratamentos. Compradores devem especificar a norma de origem e os requisitos de desempenho mecânico/corrosão para garantir propriedades consistentes na entrega, e não apenas confiar no nome do grau.

Resistência à Corrosão

O 5050 apresenta resistência robusta à corrosão atmosférica típica das ligas da série 5xxx contendo magnésio, formando uma película protetora de óxido que proporciona longa vida útil em ambientes urbanos e industriais moderados. Sua resistência à corrosão localizada e uniforme em ambientes clorados (como água do mar) é boa comparada a ligas com cobre e várias ligas endurecíveis por tratamento térmico, mas dissolução aniônica local pode ocorrer em altas concentrações de cloreto ou sob condições de água do mar estagnada. Pureza da liga, tratamento, acabamento superficial e tensões residuais (incluindo da soldagem) influenciam fortemente a vida útil em ambientes agressivos.

A suscetibilidade à fadiga por corrosão sob tensão (SCC) para ligas 5xxx aumenta com maior teor de magnésio e certos tratamentos; ligas com Mg > 3,5% têm maior risco de SCC sob tensão na água salgada. O 5050, com níveis moderados de Mg e controle de impurezas, geralmente apresenta risco baixo a moderado de SCC quando especificado e processado adequadamente, mas projetistas devem evitar sobretensão e considerar proteção catódica em estruturas marítimas. Interações galvânicas devem ser avaliadas ao associar 5050 a metais nobres como aço inoxidável ou cobre; isolamento adequado, seleção de fixadores e estratégias de revestimento mitigam corrosão acelerada nas interfaces.

Comparado às ligas da série 6xxx (Mg + Si), o 5050 oferece melhor desempenho em corrosão marinha e soldabilidade, porém com resistência máxima alcançável inferior por tratamento térmico. Em relação à série 3xxx (Mn), o 5050 fornece maior resistência e geralmente melhor resistência à água do mar graças ao teor de magnésio.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5050 solda facilmente pelos processos comuns de fusão, incluindo MIG (GMAW) e TIG (GTAW), com baixa tendência a trincas a quente em comparação a algumas ligas com alto teor de cobre. Metais de adição recomendados são os das séries 5xxx ou 4xxx que preservam a resistência à corrosão; para aplicações marítimas soldadas, sugere-se metais de adição com baixo teor de cobre (ex.: 5183, 5554 quando apropriado). O amolecimento da zona afetada pelo calor (ZAC) é limitado porque não há endurecimento por precipitação; contudo, revenimento localizado não ocorre; tensões residuais e distorções devem ser controladas com dispositivos de fixação e revenimento mecânico pós-soldagem, se necessário.

Usinabilidade

A usinabilidade do 5050 é moderada e similar a outras ligas da série 5xxx; usina mais limpo que algumas ligas de maior resistência, mas não alcança a facilidade do alumínio puro. Ferramentas de carboneto com inclinação positiva e boa evacuação de cavacos são recomendadas; velocidades e avanços devem ser ajustados para evitar rebarba e controlar o encruamento próximo à superfície. O comportamento típico produz cavacos curtos a moderadamente longos dependendo da geometria de corte e tratamento; óleos e fluidos refrigerantes ajudam a garantir precisão dimensional e acabamento superficial.

Conformabilidade

As características de conformação são excelentes nos tratamentos O e H111, onde a liga apresenta alta alongamento e boa capacidade de estampagem profunda; raios mínimos de dobra em aplicação em chapa podem ser pequenos dependendo da espessura e ferramental. Nos tratamentos H32/H34 a conformabilidade diminui conforme o encruamento eleva o limite de escoamento; projetistas devem prever recuperação elástica (springback) e podem precisar recozer peças antes de conformações severas. Melhores resultados para formas complexas são obtidos especificando tratamento recozido ou levemente trabalhado, controlando raios de ferramenta, lubrificação e distribuição de deformação.

Comportamento em Tratamento Térmico

Como uma liga não endurecível por tratamento térmico, o 5050 não responde aos tratamentos de solubilização e envelhecimento usados nas famílias 6xxx e 7xxx para aumento substancial da resistência. O processamento térmico é, portanto, focado em recozimento para amolecimento e em operações de estabilização (alívio de tensões) para redução de tensões residuais após conformação ou soldagem. Ciclos típicos de recozimento são realizados em temperaturas suficientes para recristalizar a microestrutura e restaurar a ductilidade; o resfriamento cuidadoso evita distorções excessivas.

Os aumentos de resistência são obtidos principalmente por trabalho a frio (encruamento), como laminação, estiramento ou dobra controlada. As designações da série H indicam o grau e tipo de trabalho a frio e eventuais etapas de estabilização; recozimentos parciais (ex.: H32) são usados para equilibrar ductilidade e resistência para necessidades específicas de conformação ou estruturais. Para reparos e retrabalhos, recozimento localizado ou revenimento mecânico podem ser aplicados para restaurar a conformabilidade em pequenas regiões.

Desempenho em Alta Temperatura

O 5050 mantém propriedades mecânicas utilizáveis em temperaturas moderadas, mas apresenta perda progressiva de resistência conforme a temperatura de serviço se aproxima de uma fração significativa da faixa de fusão do alumínio. Temperaturas contínuas práticas de serviço geralmente são limitadas a menos de ~150–200 °C para aplicações estruturais com necessidade de retenção de resistência. A oxidação não é um problema limitante importante nessas temperaturas, mas a resistência à fluência é limitada em comparação a ligas especializadas para alta temperatura.

A exposição a temperaturas elevadas durante soldagem ou processos térmicos pós-soldagem não precipitará fases endurecedoras, mas pode aliviar o encruamento e reduzir localmente o limite de escoamento na ZAC. Projetistas devem considerar o amolecimento térmico em juntas e avaliar projeto mecânico ou trabalho a frio pós-processo para recuperar resistência perdida se temperaturas elevadas fizerem parte do serviço ou fabricação.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 5050
Automotiva	Painéis de carroceria, acabamentos decorativos	Boa conformabilidade e resistência à corrosão com resistência moderada
Marinha	Revestimento de casco, acessórios de convés	Superior resistência à corrosão em água do mar e soldabilidade
Aeronáutica	Estruturas secundárias, carenagens	Alta relação resistência/peso para estruturas não primárias e durabilidade contra corrosão
Transporte	Cisternas, reboques	Componentes estruturais leves com boa resistência à fadiga e cloretos
Arquitetura	Painéis de fachada, coberturas	Resistência ao intemperismo e facilidade de fabricação
Eletrônica	Invólucros, dissipadores térmicos	Condutividade térmica adequada e aterramento elétrico com baixa densidade

O 5050 é encontrado em aplicações que requerem equilíbrio entre resistência à corrosão, resistência moderada e excelente fabricabilidade. É particularmente popular onde soldagem e conformação são partes integrais do processo produtivo e onde o ambiente de serviço inclui exposição a atmosferas úmidas ou com cloretos.

Informações para Seleção

5050 é uma escolha pragmática quando as prioridades de engenharia são resistência à corrosão, soldabilidade e boa conformabilidade sem a necessidade de tratamentos térmicos de envelhecimento a alta temperatura. Ele troca a resistência máxima obtida por tratamento térmico por melhor soldabilidade e menor suscetibilidade a distorções e tensões residuais em comparação com ligas da série 6xxx.

Em comparação com alumínio comercialmente puro (1100), o 5050 oferece resistência substancialmente maior mantendo condutividades elétrica e térmica razoáveis; espera-se uma redução na condutividade em relação ao 1100, mas um ganho útil em desempenho mecânico. Em comparação com ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 5050 apresenta resistência ligeiramente superior e geralmente melhor resistência à corrosão marinha, embora a conformabilidade possa ser comparável dependendo do têmpera. Em relação às ligas comuns tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 5050 é preferido quando o desempenho em corrosão em serviço e o controle de distorção por soldagem são prioridades, apesar da menor resistência máxima alcançável.

Selecione o 5050 quando o componente for amplamente soldado, exposto a atmosferas marinhas ou agressivas, ou exigir conformação substancial na condição recozida. Se forem requeridos rigidez máxima ou a maior relação resistência/peso possível, considere alternativas tratáveis termicamente ou ligas das séries 5xxx/6xxx de maior resistência com estratégias de união adequadas.

Resumo Final

O 5050 permanece uma liga de alumínio relevante para a engenharia moderna onde uma combinação robusta de resistência à corrosão em água do mar, soldabilidade e conformabilidade é necessária sem dependência de tratamento térmico por precipitação. Sua posição dentro da família 5xxx o torna uma escolha confiável para aplicações estruturais e marítimas onde a resistência previsível por encruamento e durabilidade a longo prazo são mais importantes do que alcançar o máximo absoluto de resistência à tração.