Alumínio 5080: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 5080 pertence à família de alumínio magnésio da série 5xxx, classificada como uma liga não temperável por tratamento térmico (endurecível por deformação). Seu principal mecanismo de reforço é o endurecimento por solução sólida do magnésio combinado com o encruamento ao ser trabalhada a frio.

Os elementos de liga típicos são o magnésio em vários porcentuais em peso, com pequenas adições de manganês e cromo para controlar a estrutura do grão e a recristalização. Esta composição química confere à 5080 um equilíbrio entre resistência média a alta, boa ductilidade em condições recozidas, excelente resistência à corrosão em água do mar e geralmente boa soldabilidade.

Suas características principais incluem uma relação força/peso favorável em comparação com ligas comuns de alumínio puro, resistência à corrosão por pite e fendas em ambientes marítimos e formabilidade razoável em condições amolecidas. Indústrias que comumente utilizam ligas da série 5xxx, como a 5080, incluem a construção naval e estruturas marítimas, vasos de pressão, componentes estruturais e equipamentos fabricados onde são requeridos resistência à corrosão e resistência moderada.

Engenheiros escolhem a 5080 quando é necessária uma combinação de maior resistência na condição recebida comparada às ligas 1xxx, resistência superior à corrosão marinha frente a muitas ligas temperáveis e boa soldabilidade. Geralmente é escolhida em detrimento das ligas 1xxx ou 3xxx de menor resistência quando rigidez e limite de escoamento são importantes, e em relação às ligas 6xxx/7xxx quando a prioridade é resistência à corrosão e reparabilidade por solda.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Condicão totalmente recozida; melhor formabilidade e resistência à corrosão
H111 / H112	Baixo-Moderado	Alto-Moderado	Bom	Excelente	Leve encruamento devido a conformação ou processamento
H14	Moderado	Moderado	Regular	Excelente	Um quarto endurecida; usada para conformação moderada com resistência maior
H18	Alto	Baixo	Ruim	Excelente	Totalmente endurecida; usada para peças com rigidez e baixa deformação
H116 / H321	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Bom	Têmporas comerciais com controle de alívio de tensões para estruturas soldadas
T5 (se envelhecida artificialmente)	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Bom	Algumas aplicações adotam tratamentos tipo T5 para estabilidade dimensional
T6 / T651 (rara)	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Bom	Pouco comum e com benefício limitado pois a liga não é principalmente temperável termicamente

O têmpera da 5080 é predominantemente obtido por encruamento (têmpera H) e alívio de tensões ao invés dos tratamentos clássicos de solubilização e envelhecimento. O material recozido (O) oferece a melhor alongabilidade para conformação e maior alongamento, enquanto o aumento dos números H sacrifica ductilidade em troca de limite de escoamento e resistência.

Estruturas soldadas são comumente fornecidas nas variantes H116/H321 quando é necessário controle de relaxamento; têmporas H mantêm boa soldabilidade mas apresentam amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) adjacente às soldas, o que deve ser considerado no projeto.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Notas
Si	0,40 máximo	Impureza; mantida baixa para preservar ductilidade e resistência à corrosão
Fe	0,40 máximo	Formador de intermetálicos; controlado para limitar a iniciação de fraturas
Mn	0,30–1,0	Promove refino do grão e melhora resistência e tenacidade
Mg	3,8–4,9	Elemento principal de reforço; crítico para o comportamento à corrosão
Cu	0,10 máximo	Mantido baixo para preservar resistência à corrosão e soldabilidade
Zn	0,25 máximo	Baixo para evitar redução da resistência à corrosão
Cr	0,05–0,25	Controla a estrutura do grão e reduz recristalização/sensibilização
Ti	0,05 máximo	Refinador de grão no processamento fundido ou forjado
Outros (incluindo Zr)	Equilíbrio/rastro	Elementos menores para controle microestrutural; total geralmente <0,15%

O desempenho da liga é dominado pelo magnésio, que fornece a maior parte do endurecimento por solução sólida e contribui para a resistência à corrosão marinha. Manganês e cromo são microelementos adicionados deliberadamente para controlar o tamanho do grão, limitar a recristalização e reduzir a suscetibilidade à corrosão intergranular durante ciclos térmicos. Baixos níveis de cobre e zinco são mantidos para não comprometer resistência à corrosão e soldabilidade, enquanto silício e ferro são mantidos baixos como impurezas inevitáveis.

Propriedades Mecânicas

A 5080 apresenta comportamento clássico de aço endurecível por trabalho a tração: chapa recozida exibe alta elongação com limite de escoamento relativamente baixo, e o trabalho a frio progressivo aumenta os limites de escoamento e resistência máxima, porém reduz a ductilidade. Limite de escoamento e resistência à tração dependem fortemente da têmpera e da espessura, com produtos em têmpera H proporcionando aumento substancial no limite de escoamento a 0,2% de deformação, em troca de menor alongamento. A dureza segue a mesma tendência e se correlaciona tanto com o teor de magnésio quanto com o nível de encruamento, ao invés de endurecimento por envelhecimento.

O desempenho à fadiga é moderado para a família 5xxx; condição superficial, juntas soldadas e tensões residuais dominam a vida em fadiga. Seções mais espessas da 5080 tendem a apresentar resistência ligeiramente inferior medida devido a recozimento de laminação, variações no tamanho de grão e perfis de tensões residuais; projetistas devem aplicar propriedades dependentes da espessura conforme certificados dos fornecedores para componentes críticos. Tenacidade ao impacto em temperatura ambiente é geralmente boa, mas o desempenho diminui quando a liga está severamente encruada ou fortemente soldada sem alívio de tensões pós-solda.

Em estruturas corrosivas ou soldadas, projetistas devem considerar o amolecimento da ZTA que reduz localmente limite de escoamento e resistência; o projeto mecânico deve tratar juntas soldadas como zonas potenciais de baixa resistência e incorporar fatores de segurança ou reforços apropriados. Para aplicações em pressão ou estruturais, a prática padrão de engenharia recomenda o uso de dados mecânicos certificados pelo fornecedor vinculados à espessura e têmpera específicas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: H116/H18)	Observações
Resistência à Tração	220–300 MPa (faixa típica)	260–350 MPa (dependendo do trabalho a frio)	Resistência máxima varia conforme têmpera e espessura
Limite de Escoamento (0,2% offset)	90–180 MPa	200–320 MPa	Limite de escoamento aumenta fortemente com trabalho a frio; H18 no extremo superior
Alongamento	20–30%	6–18%	A condição recozida apresenta maior alongamento
Dureza (HB)	40–60 HB	60–95 HB	Dureza Brinell correlacionada à têmpera e teor de Mg

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66 g/cm³	Típico para ligas Al-Mg; usado para cálculo de massas
Faixa de Fusão	570–645 °C	Faixa sólido-líquido varia ligeiramente conforme teor de liga
Condutividade Térmica	≈130 W/m·K	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga, mas ainda boa para dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Inferior ao alumínio puro; condutividade diminui com aumento de Mg e trabalho a frio
Calor Específico	≈0,90 kJ/kg·K	Típico para ligas de alumínio em temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	≈23,5 µm/m·K	Expansão linear similar a outras ligas de alumínio; projetar em conformidade

O conjunto de propriedades físicas posiciona a 5080 entre as ligas de alumínio moderadamente condutivas; a condutividade térmica é adequada para muitas aplicações de dissipação de calor, porém inferior ao alumínio puro e a certas ligas da série 1xxx. Valores de densidade e expansão térmica favorecem o projeto estrutural leve, mas exigem atenção quando há união com materiais dissimilares com coeficientes de expansão diferentes.

A condutividade elétrica é degradada em relação ao alumínio puro e diminui ainda mais com trabalho a frio e maior teor de liga. Quando condução elétrica é crítica, a 5080 é menos favorável em comparação a ligas de alumínio puro ou de baixa liga.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados Típicos	Observações
Chapa	0,5–6,0 mm	Resistência uniforme, dependente da espessura	O, H111, H116, H18	Comum para revestimentos de casco, painéis e montagens fabricadas
Placa	6–150 mm	Resistências ligeiramente menores para maiores espessuras	O, H116, H321	Utilizada para elementos estruturais e componentes de pressão
Extrusão	Seções até 300 mm	Resistência depende do perfil da seção e do encruamento	O, H111, H14	Tubos, perfis usados onde se requer montagem soldada
Tubo	Parede de 1,0–25 mm	Similar a chapa/placa; soldagem e encruamento influenciam propriedades	O, H112, H321	Para pressão e condução de fluidos onde resistência à corrosão é necessária
Barra/Haste	Diâmetros até 200 mm	Normalmente fornecido recozido ou nos estados quarter/hard	O, H14, H18	Componentes usinados e forjados

Os processos de fabricação variam conforme a forma do produto: chapas e placas são comumente laminadas e recozidas com acabamentos controlados de usina, enquanto extrusões requerem controle rigoroso da química da tarugagem e têmpera para manter microestrutura homogeneizada. Placas e seções pesadas frequentemente são entregues com tratamentos de alívio de tensões para minimizar distorção durante a soldagem e fabricação.

Os projetistas devem considerar que operações de conformação e fabricação alteram o estado local do endurecimento e as tensões residuais; recuozimento ou pré-esforço controlado podem ser necessários em montagens complexas para alcançar o desempenho mecânico desejado.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5080	EUA	Designação principal nas listas da Aluminum Association
EN AW	5080	Europa	Segue normas EN; limites químicos similares à designação AA
JIS	A5080 (onde utilizado)	Japão	Variantes JIS podem apresentar limites de impurezas ligeiramente diferentes
GB/T	5080 (ou designação equivalente EN)	China	Norma chinesa geralmente alinhada com os intervalos químicos AA/EN

Embora as designações AA, EN, JIS e GB/T para 5080 sejam nominalmente equivalentes, existem diferenças sutis nos limites permitidos de impurezas, nas exigências de ensaios (UL/UT/NDT) e nos intervalos permitidos de propriedades mecânicas para formas específicas e estados de fornecimento. O fornecimento entre regiões exige cuidadosa verificação dos certificados de usina para confirmar composição exata, designação de tratamento e critérios de aceitação para aplicações críticas. As normas podem também prescrever diferentes históricos de laminação ou tratamentos térmicos que influenciam a microestrutura entregue e o desempenho.

Resistência à Corrosão

O 5080 oferece robusta resistência à corrosão atmosférica e marinha, atribuída ao seu conteúdo significativo de magnésio e baixo teor de cobre. A liga forma uma película estável de óxido protetor e resiste à corrosão por pite e frestas em água do mar melhor do que muitas séries endurecíveis por envelhecimento; isso a torna uma escolha preferida para cascos, decks e equipamentos offshore.

No entanto, ligas da família 5xxx com teores de magnésio acima de aproximadamente 3% podem ser susceptíveis à sensibilização e subsequente corrosão intergranular quando expostas a temperaturas elevadas (tipicamente durante soldagem) a menos que cromo ou outros estabilizadores estejam presentes em níveis eficazes. A seleção apropriada de arames de adição, procedimentos de soldagem e tratamentos pós-soldagem são, portanto, importantes para limitar a degradação a longo prazo.

Interações galvânicas devem ser esperadas quando o 5080 é acoplado a metais mais nobres (aços inoxidáveis, ligas de cobre); materiais isolantes ou revestimentos protetores são recomendáveis para evitar corrosão local acelerada. Comparado às ligas das séries 6xxx e 7xxx, o 5080 apresenta melhor desempenho em água marinha natural, porém oferece menor resistência máxima do que algumas ligas endurecíveis por tratamento térmico que podem requerer proteção anticorrosiva adicional.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5080 é bem soldável com os processos TIG (GTAW) e MIG (GMAW); ligas de adição típicas recomendadas são 5183 (Al-Mg) e 5356 para igualar o teor de magnésio e preservar a resistência à corrosão. O risco de trincas a quente é baixo comparado a ligas com alto cobre, mas atenção especial é necessária para amolecimento da ZTA (zona termicamente afetada) e possível sensibilização em seções com maior Mg. Limpeza prévia à soldagem para remover contaminantes e controle do aporte térmico para limitar o tempo nas temperaturas de sensibilização são práticas recomendadas.

Usinabilidade

A usinagem do 5080 é moderada; não é tão fácil de cortar quanto algumas ligas 6xxx e 2xxx. Recomenda-se uso de ferramentas de carboneto, com velocidades de corte moderadas e avanços mais altos para evitar formação de cavaco aderido. O acabamento superficial e o controle de cavacos são influenciados pelo estado do endurecimento e microestrutura; estados com grande encruamento aumentam as forças sobre a ferramenta e reduzem a usinabilidade. Estratégias de refrigeração e quebra-cavacos são importantes para prolongar a vida útil das ferramentas.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente nos estados O, permitindo estampagem profunda, estiramento e dobras complexas com raios pequenos. Raios mínimos de dobra dependem do estado e espessura, mas usualmente variam de 1,0 a 2,5 × a espessura do material para muitas aplicações em chapa; estados H requerem raios maiores. Como a conformação aumenta o limite de escoamento por encruamento, são utilizados processos progressivos de conformação e recozimentos intermediários para deformações severas para prevenir trincas.

Comportamento em Tratamento Térmico

Sendo uma liga não endurecível por tratamento térmico, o 5080 não responde ao tratamento de solubilização e envelhecimento artificial da mesma forma que as ligas das séries 6xxx ou 7xxx. Suas propriedades mecânicas são controladas pelo encruamento a frio (laminação, trefilação, dobra) e por tratamentos térmicos de estabilização, como recozimentos para alívio de tensões.

O recozimento total (estado O) é realizado em temperaturas elevadas para restaurar a ductilidade e reduzir tensões residuais; o trabalho a frio subsequente aumenta os limites de escoamento e resistência à tração. Tentativas de envelhecimento artificial ou tratamento de solubilização não produzem o tipo de endurecimento por precipitação observado em ligas endurecíveis por tratamento térmico, sendo os ciclos térmicos usados principalmente para controlar a recristalização e a sensibilidade à corrosão, e não para criar microestruturas de resistência máxima.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência operacional do 5080 diminui com a temperatura; o uso estrutural útil é geralmente limitado a temperaturas abaixo de aproximadamente 100–150 °C para aplicações de carga. Acima desta faixa, ocorre amolecimento significativo, e o tempo em temperatura acelera mudanças microestruturais que reduzem a capacidade de carga.

A oxidação em altas temperaturas não é severa comparado a metais ferrosos, porém exposição prolongada pode causar desprendimento de camada superficial e alteração do comportamento à corrosão. Em zonas soldadas, a exposição a altas temperaturas pode agravar o amolecimento da ZTA e a sensibilização; os projetistas devem evitar ciclos térmicos que excedam os limites recomendados ou aplicar tratamentos térmicos pós-soldagem quando necessário.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Usar 5080
Marinha	Painéis de casco, superestruturas	Excelente resistência à corrosão em água do mar e boa resistência
Automotivo	Plataformas de reboque, painéis de carga	Boa relação resistência/peso e conformabilidade para peças estampadas
Aeroespacial	Fixadores não críticos, carenagens	Resistência à corrosão com densidade favorável para estruturas secundárias
Vaso de Pressão / Armazenagem	Tanques e componentes sob pressão	Boa soldabilidade e resistência em muitos ambientes aquosos
Eletrônica / Térmico	Chassis e dissipadores de calor moderados	Equilíbrio entre condutividade térmica e propriedades estruturais

O 5080 é comumente especificado quando resistência à corrosão e soldabilidade são os principais critérios de seleção, enquanto força moderada e boa conformabilidade são necessárias. Sua combinação de propriedades o torna uma escolha econômica para aplicações estruturais, marítimas e de fabricação geral nas quais a resistência máxima por envelhecimento não é a prioridade.

Considerações para Seleção

Escolha o 5080 quando precisar de um equilíbrio da série 5xxx entre resistência moderada a alta, excelente resistência à corrosão marinha e boa soldabilidade. É particularmente indicado para estruturas e componentes soldados expostos à água do mar ou atmosferas industriais onde a proteção pós-fabricação deve ser mínima.

Comparado ao alumínio comercial puro (1100), o 5080 sacrifica um pouco a condutividade elétrica e térmica e apresenta conformabilidade ligeiramente inferior, em troca de resistência ao escoamento e à tração substancialmente maiores. Em relação a ligas encruadas, como 3003 ou 5052, o 5080 oferece maior resistência e frequentemente desempenho superior em água do mar, porém pode ser menos conformável em estados endurecidos. Comparado às ligas endurecíveis por tratamento térmico como 6061/6063, o 5080 apresenta melhor resistência natural à corrosão e soldabilidade, com custo de resistência máxima envelhecida menor; opte pelo 5080 quando resistência à corrosão e reparabilidade por solda forem mais importantes que a máxima resistência estática.

Resumo Final

A liga 5080 continua sendo uma liga de engenharia prática para aplicações que exigem uma combinação de resistência à corrosão, soldabilidade e resistência estrutural moderada. Sua natureza endurecível por trabalho, química controlada e disponibilidade em diversas formas de produto fazem dela uma escolha versátil para usos marítimos, estruturais e de fabricação geral, onde a durabilidade em ambientes agressivos é prioritária.