Alumínio 5086: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5086 faz parte da série 5xxx de ligas de alumínio-magnésio forjadas, categorizadas pelo magnésio como o principal elemento de liga. Esta série não é suscetível a tratamento térmico e obtém sua resistência principalmente por endurecimento por solução sólida e encruamento, em vez de endurecimento por precipitação.

O principal conteúdo de liga no 5086 inclui magnésio em vários por cento em peso, além de pequenas adições de cromo e elementos-traço que controlam a estrutura do grão e o comportamento à corrosão. A liga é fortalecida por trabalho a frio (endurecimento por deformação) e por uma química de liga cuidadosamente controlada que equilibra resistência com resistência à corrosão em ambientes cloretos.

As características principais do 5086 são resistência relativamente alta para uma liga de chapa de alumínio, excelente resistência à corrosão marinha, boa soldabilidade e formabilidade razoável em revenimentos mais suaves. Esses atributos fazem dela uma escolha comum para cascos de navios, vasos de pressão, tanques criogênicos e componentes estruturais onde é requerida uma combinação de tenacidade, resistência à corrosão e soldabilidade.

Engenheiros escolhem o 5086 em vez de outras ligas quando ambientes marinhos ou contendo cloretos demandam resistência superior à corrosão por pite e à corrosão sob tensão, mantendo uma relação resistência/peso favorável. É selecionado em detrimento de ligas suscetíveis a tratamento térmico quando propriedades pós-soldagem e resistência à corrosão localizada têm prioridade sobre a resistência máxima absoluta.

Variantes de Revenimento

Revenimento	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Totalmente recozido; ductilidade máxima para conformação
H111	Baixo–Moderado	Alto	Muito Bom	Excelente	Levemente encruado; revenimento para uso geral
H32	Moderado	Bom	Bom	Muito Bom	Encruado e estabilizado; equilíbrio entre resistência e formabilidade
H34	Moderado–Alto	Moderado	Razoável–Bom	Muito Bom	Maior encruamento que H32 para resistência elevada
H116	Moderado–Alto	Moderado	Razoável	Muito Bom	Estabilizado para desempenho marinho superior, comumente fornecido para estruturas marítimas soldadas

Os revenimentos para o 5086 são obtidos através de trabalho a frio controlado e estabilização, em vez de tratamento térmico por solução e precipitação. Migrar do O para revenimentos H progressivamente mais elevados aumenta a resistência e reduz a ductilidade; isso altera as estratégias de conformação e limita os raios mínimos de curvatura.

Revenimentos selecionados, como o H116, são projetados para limitar o envelhecimento por deformação e manter a resistência à corrosão após soldagem e exposição a ambientes marinhos. Projeto e fabricação devem considerar as reduções de formabilidade no revenimento H e a possibilidade de retorno elástico (springback) e propriedades anisotrópicas em materiais com alto grau de trabalho a frio.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0.40	Impureza; controlado para evitar intermetálicos que reduzem a tenacidade
Fe	≤ 0.50	Impureza; excesso de Fe pode formar intermetálicos frágeis
Mn	0.05–0.50	Pequenas adições auxiliam resistência e controle da estrutura do grão
Mg	3.5–4.9	Elemento principal de endurecimento; melhora resistência à corrosão
Cu	≤ 0.10	Minimizado para preservar resistência à corrosão
Zn	≤ 0.25	Baixo para evitar fragilização e suscetibilidade à corrosão
Cr	0.05–0.25	Controla a estrutura do grão, melhora resistência à recristalização
Ti	≤ 0.15	Refinador de grão em algumas práticas de fundição/moldagem
Outros (cada)	≤ 0.05	Traços e elementos residuais; balanço Al

O teor de Mg no 5086 é o principal fator que controla resistência e resistência à corrosão: maior Mg aumenta resistência e resistência a pites, mas pode elevar a suscetibilidade à corrosão sob tensão se desequilibrado. O cromo está presente intencionalmente em baixos níveis para controlar crescimento do grão, especialmente durante ciclos térmicos como soldagem, o que melhora a tenacidade e reduz a exfoliação. Baixos teores de cobre e zinco preservam resistência à corrosão localizada em água do mar.

Propriedades Mecânicas

O 5086 apresenta comportamento à tração típico de ligas Al–Mg não suscetíveis a tratamento térmico: fratura dúctil com considerável plasticidade nos revenimentos recozidos e resistência ao escoamento crescente progressivamente com encruamento. A liga mostra boa tenacidade a entalhes e retém capacidade de absorção de energia em baixas temperaturas, razão pela qual é frequentemente usada em vasos criogênicos.

Resistências ao escoamento e à tração dependem fortemente do revenimento e trabalho a frio; seções mais espessas e zonas afetadas pelo calor (HAZ) em soldagem podem apresentar regiões amolecidas por exposição térmica. Desempenho à fadiga é geralmente bom em espécimes bem acabados e protegidos contra corrosão, mas pites de corrosão e defeitos de solda reduzem drasticamente a vida à fadiga.

Dureza correlaciona-se com resistência; durezas típicas Brinell ou Vickers aumentam com revenimentos H. Projetistas devem considerar efeitos de espessura: chapa fina é mais fácil de encruar para níveis mais altos de resistência, enquanto placas grossas têm limitação maior em encruamento sem causar trincas.

Propriedade	O/Recozido	Revenimento-chave (ex: H116/H32)	Observações
Resistência à Tração	200–260 MPa (29–38 ksi)	300–370 MPa (44–54 ksi)	Valores variam conforme espessura, fornecedor e revenimento exato; revenimentos H conferem UTS significativamente maior
Limite de Escoamento	85–150 MPa (12–22 ksi)	210–260 MPa (30–38 ksi)	Limite de escoamento aumenta marcadamente com trabalho a frio e estabilização
Alongamento	12–25%	6–16%	Recozido é altamente dúctil; revenimentos H trocam ductilidade por resistência
Dureza	~35–65 HB	~80–95 HB	Dureza aumenta com encruamento e correlaciona com resistências à tração e escoamento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66 g/cm³	Densidade típica para ligas Al–Mg forjadas; boa relação resistência/peso
Faixa de Fusão	Solidus ~565–600 °C, Líquido ~635–650 °C	Faixas de fusão da liga dependem de constituintes menores e segregação
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro mas ainda alta; útil para gerenciamento térmico
Condutividade Elétrica	~28–36 %IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga; condutiva o suficiente para muitas aplicações
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Similar a outras ligas de alumínio; útil para cálculos de massa térmica
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Dilatação padrão do alumínio; importante para junções multi-materiais

A densidade e as propriedades térmicas da liga contribuem para sua escolha comum em estruturas leves onde condutividade térmica e dissipação de calor são exigidas, como conveses, trocadores de calor e tanques criogênicos. A dilatação térmica requer atenção no projeto ao conectar 5086 a materiais dissimilares como aço ou compósitos para evitar tensões térmicas diferenciais.

A condutividade elétrica e térmica são moderadas pelo teor de Mg e elementos-traço, mas permanecem altas para muitas aplicações condutivas. A faixa de fusão e comportamento solidus/líquido são importantes para parâmetros de soldagem e para determinar ciclos térmicos que podem causar envelhecimento excessivo ou amolecimento em materiais com revenimento H.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Revenimentos Comuns	Observações
Chapa	0,5–6,0 mm	Comportamento uniforme em seção fina; fácil de trabalhar a frio	O, H111, H32	Amplamente usada para placas de casco, painéis
Placa	6–150+ mm	Seções mais espessas têm menor trabalhabilidade a frio; requerem mais pré e pós-processamento	O, H116, H34	Membros estruturais, placas para vasos de pressão
Extrusão	Perfis até grandes seções transversais	Propriedades mecânicas influenciadas pela extrusão e trabalho a frio subsequente	O, H32	Perfis complexos para quadros e trilhos estruturais
Tubo	Diâmetros de parede fina a grossa	Desempenho depende do método de conformação/soldagem	O, H32	Tubulação marítima e tubos estruturais
Barra/Haste	Diâmetros até grandes seções	Barras fornecem usinabilidade e estabilidade mecânica	O, H32	Conexões, componentes usinados

Diferenças nos processos influenciam as propriedades finais: chapas e placas finas são adequadas para elevados níveis de trabalho a frio para alcançar revenimentos H, enquanto placas grossas são limitadas e podem ser fornecidas em revenimentos mais macios ou exigir métodos de conformação mecânica. Extrusões e tubos requerem controle cuidadoso do resfriamento e estabilização para preservar o desempenho mecânico e resistência à corrosão desejados.

As aplicações variam conforme a forma do produto: chapas e placas predominam na construção de cascos marítimos, extrusões permitem formas estruturais e trilhos complexos, e tubos e barras são comumente usados para conexões e conjuntos soldáveis. Fornecedores frequentemente oferecem têmperas pré-estabilizadas para estruturas soldadas para melhorar o desempenho da ZTA (zona termicamente afetada).

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5086	EUA	Designação da Aluminum Association; referência comercial comum
EN AW	5086	Europa	EN AW-5086 corresponde à composição e têmperas AA com tolerâncias regionais de fabricação
JIS	A5086	Japão	Química similar; JIS cobre têmperas típicas e práticas de fabricação
GB/T	AlMg4.5Mn (ou 5086)	China	Designação local pode referenciar conteúdo de magnésio (ex.: AlMg4.5) com opções de têmpera similares

As normas nas diferentes regiões alinham a química-base e o desempenho pretendido, mas podem diferir nos limites permitidos de impurezas, ensaios mecânicos exigidos e definições de têmpera. Compradores devem verificar certificados de chapas/placas e códigos de têmpera ao adquirir internacionalmente para assegurar que expectativas quanto a ZTA, corrosão e desempenho mecânico sejam atendidas.

Rastreabilidade a uma norma reconhecida (AA, EN, JIS, GB/T) é especialmente importante para aplicações críticas em segurança, como chapas estruturais marítimas e vasos de pressão, onde pequenas diferenças na composição ou têmpera podem afetar comportamento de corrosão de longo prazo ou fratura.

Resistência à Corrosão

O 5086 apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica e está entre as ligas de trabalho preferidas para contato com água do mar devido ao seu alto teor de magnésio e baixo teor de cobre/zinco. Em ambientes marinhos, a liga resiste à corrosão geral e demonstra boa resistência à corrosão localizada (pitting) comparado a muitas outras ligas de alumínio.

Em imersão prolongada e exposição à zona de respingos, 5086 tem bom desempenho desde que o projeto evite frestas estagnadas, juntas mal drenadas e contato entre metais diferentes que possam gerar células galvânicas. A liga é menos propensa à exfoliação que algumas ligas de alta resistência da série 7xxx, mas detalhamento cuidadoso e revestimentos protetores estendem a vida útil.

A suscetibilidade à fratura por corrosão sob tensão (SCC) é menor do que em ligas com maior teor de Mg ou algumas ligas que podem ser tratadas termicamente, mas pode ocorrer SCC sob esforços de tração, temperaturas elevadas ou em ambientes com alto teor de cloretos se as condições microestruturais forem desfavoráveis. Interações galvânicas com materiais catódicos (ex.: cobre, aços inoxidáveis como cátodos) podem acelerar ataques localizados; isolamento ou desenho com ânodos sacrificiais é recomendado.

Em comparação com ligas das séries 3xxx e 1xxx, o 5086 oferece maior resistência mecânica e resistência à corrosão na água do mar igual ou superior. Em relação às famílias 6xxx e 7xxx, o 5086 sacrifica parte da resistência máxima, mas ganha significativamente em desempenho contra corrosão marinha e soldabilidade.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5086 é facilmente soldável por métodos comuns de fusão (GMAW/MIG, GTAW/TIG e soldagem por resistência) e apresenta boa aparência de cordão e fusão quando o ajuste das juntas e parâmetros são controlados. Recomenda-se o uso de ligas de enchimento equivalentes ou ligeiramente superiores em resistência (ex.: 5183, 5356); a seleção do enchimento equilibra resistência da solda, ductilidade e desempenho contra corrosão.

As zonas termicamente afetadas na solda podem apresentar amolecimento se o metal-base estiver em têmpera alta H; têmperas estabilizadas como H116 são especificadas para limitar a sensibilidade pós-soldagem. O risco de trincas superficiais é baixo em comparação com certas ligas de alumínio de alta resistência, mas controle de inclusões e limpeza das superfícies são essenciais para soldas confiáveis.

Usinabilidade

O 5086 apresenta usinabilidade moderada comparado a outras ligas de trabalho; usina melhor que muitas ligas fundidas de alto teor de magnésio, mas pior que liga 6xxx contendo silício para controle de cavacos. Use ferramentas de carboneto afiadas, arranjos rígidos e velocidades de avanço moderadas a altas para evitar atrito e endurecimento por deformação.

Velocidades de corte e avanços devem ser ajustados conforme a espessura da seção e a têmpera; têmperas H aumentam a tendência a encruamento e podem produzir cavacos contínuos maiores. É recomendado o uso de fluido refrigerante para limpar cavacos e reduzir o acúmulo de calor; o acabamento superficial melhora com passadas finas e geometria de ferramenta controlada.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente nas têmperas O e H111 e se degrada conforme a liga é encruada para condições H32/H34/H116. O raio mínimo de curvatura depende da têmpera e da espessura; chapas recozidas aceitam raios apertados (≈1–2× espessura), enquanto têmperas H exigem frequentemente raios maiores e sequência de conformação em etapas.

Conformação a frio e dobras incrementais são comuns; para formas complexas considere conformação a quente ou ciclos de pré-anneal para reduzir retorno elástico (springback) e trincas. A liga responde de forma previsível ao conformamento por estiramento controlado, mas afinamento local pode ocorrer em estampagens profundas se pressão do punção e lubrificação não forem otimizadas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como integrante da série 5xxx, o 5086 não é tratável termicamente no sentido de envelhecimento por precipitação; tratamento em solução e envelhecimento artificial não elevam significativamente a resistência. Tentativas de envelhecimento térmico atuam principalmente na recuperação e recristalização, não produzindo endurecimento significativo por precipitados.

A principal forma de aumentar a resistência é por encruamento via deformação a frio seguido de tratamentos de estabilização (ex.: H116) para minimizar envelhecimento por deformação e mudanças microestruturais durante uso. Recozimento (O) retorna o material para condição de baixa resistência e alta ductilidade, usado para restaurar conformabilidade após trabalho pesado.

A exposição térmica na soldagem pode recozer localmente regiões encruadas e reduzir limite de escoamento e dureza em têmperas H; processamento mecânico posterior à solda ou especificação de têmperas estabilizadas é o caminho comum para mitigação. Ciclos controlados de têmpera são às vezes usados para aliviar tensões residuais, mas não produzem endurecimento por precipitação de pico como em ligas 6xxx/7xxx.

Desempenho em Alta Temperatura

O 5086 perde resistência progressivamente com o aumento da temperatura; a resistência útil para projeto geralmente é especificada para temperaturas ambiente a moderadamente elevadas (até ~100 °C). Para serviço contínuo acima de ~100–150 °C, resistência e resistência à fluência diminuem, e projetistas devem consultar dados específicos para temperatura elevada conforme a aplicação.

A oxidação se limita a uma película estável de óxido de alumínio, portanto a degradação superficial em alta temperatura no ar é mínima comparada a ligas ferrosas. Entretanto, a exposição térmica pode alterar a microestrutura nas têmperas H, reduzir trabalho a frio residual e aumentar suscetibilidade à corrosão localizada em ambientes agressivos.

As ZTA nas soldas expostas a ciclos térmicos repetidos podem sofrer coarsening microestrutural e amolecimento; aplicações estruturais sujeitas a altas cargas térmicas ou excursões térmicas repetidas requerem qualificação rigorosa e às vezes seleção alternativa de liga.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que usar 5086
Marinha	Chapas de casco, superestrutura	Excelente resistência à corrosão em água do mar e boa soldabilidade
Automotiva	Anteparas, tanques de combustível	Boa relação resistência/peso e resistência a amassados/impactos
Aeroespacial	Conexões não críticas, carenagens	Alta tenacidade e resistência à corrosão onde pico de resistência extremo não é necessário
Energia / Criogenia	Tanques de LNG, vasos criogênicos	Tenacidade em baixa temperatura e soldabilidade
Industrial / Vasos de pressão	Tanques químicos, vasos de armazenamento	Resistência à corrosão a diversos químicos e conformabilidade favorável

5086 é uma liga coringa onde projetistas precisam de um equilíbrio entre soldabilidade, resistência à corrosão e resistência moderada a alta sem depender de endurecimento por precipitação. É especialmente valiosa onde juntas soldadas terão exposição marinha ou propriedades mecânicas pós-soldagem são críticas.

Considerações para Seleção

Escolha 5086 quando resistência à corrosão marinha e soldabilidade forem priorizadas em detrimento do pico absoluto de resistência; é uma escolha prática para cascos, tanques e estruturas soldadas. A têmpera estabilizada H116 é frequentemente especificada onde resistência pós-soldagem à corrosão e estabilidade dimensional são necessárias.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 5086 troca resistência mais alta e melhor desempenho em água do mar por condutividade elétrica um pouco reduzida e conformabilidade marginalmente inferior. Em comparação com ligas encruadas comuns, como 3003 ou 5052, o 5086 oferece maior resistência e resistência à corrosão em cloretos igual ou superior, tornando-o preferível em ambientes marítimos agressivos.

Comparado a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 5086 oferece comportamento superior à corrosão e soldabilidade, embora tenha resistência máxima alcançável menor; escolha 5086 quando corrosão e desempenho pós-soldagem forem mais importantes que maximizar propriedades de tração/limite de escoamento. Para projetos que exigem maior resistência, considere opções estruturais que