Alumínio 518: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 518 é um membro da série 5xxx (Al-Mg) de ligas de alumínio, caracterizada principalmente pelo magnésio como o principal elemento de liga. Pertence à família não tratável termicamente, onde a resistência é desenvolvida predominantemente por endurecimento por solução sólida e encruamento (endurecimento por trabalho) em vez de tratamento térmico por precipitação.

As adições típicas de ligas principais na 518 incluem magnésio na faixa de dígitos simples médios, com quantidades controladas de manganês e elementos traços como cromo e titânio para estabilizar a estrutura do grão e controlar a recristalização. Esses elementos combinam para oferecer um equilíbrio entre resistência moderada a alta, boa ductilidade em revenimentos recozidos e desempenho melhorado em ambientes marinhos e atmosféricos comparados com muitas ligas Al-Si ou Al-Mn.

As características principais da 518 são sua favorável relação resistência-peso, boa resistência à corrosão geral e por pite em ambientes com água do mar, além de excelente conformabilidade a frio em condições recozidas. A soldabilidade é geralmente boa usando processos convencionais de fusão, apesar do amolecimento local na zona afetada pelo calor (ZAC) e certa suscetibilidade à corrosão sob tensão em condições específicas, que devem ser consideradas no projeto.

Indústrias que comumente utilizam ligas como a 518 incluem automotiva, reboques para caminhões, estruturas e painéis marinhos, revestimentos arquitetônicos e certos componentes estruturais nos setores de transporte e energia. Engenheiros escolhem a 518 quando é necessária uma combinação de conformabilidade, resistência à corrosão e resistência moderada, e quando ligas tratáveis termicamente são desnecessárias ou desvantajosas para operações de conformação e união.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozido, melhor para conformação complexa
H12	Baixa-Média	Média	Muito boa	Excelente	Quarto duro; aumento moderado da resistência
H14	Média	Baixa-Média	Boa	Excelente	Meio duro; comum para chapas que precisam de alguma rigidez
H16	Média-Alta	Baixa	Razoável	Excelente	Três quartos duro; usado onde se necessita maior resistência sem tratamento térmico
H18	Alta	Baixa	Limitada	Excelente	Totalmente duro; conformação limitada, mas maior resistência por encruamento a frio
H111	Baixa-Média	Média-Alta	Muito boa	Excelente	Levemente encruado após recozimento, grau de endurecimento por deformação não especificado
H32	Média	Baixa-Média	Boa	Excelente	Encruado e estabilizado para manter conformabilidade após recozimento limitado

A têmpera tem efeito de primeira ordem no equilíbrio mecânico e no comportamento de fabricação da 518. A têmpera recozida (O) proporciona máxima ductilidade para estampagem profunda e conformação complexa, enquanto as têmperas H fornecem resistência crescente em detrimento do alongamento e da abertura dos raios de dobra.

Como a 518 não é fortalecida por tratamento térmico convencional por precipitação, o revenimento por trabalho a frio controlado e tratamentos de estabilização são usados para ajustar as propriedades para o uso final. Os projetistas devem considerar o amolecimento da ZAC após soldagem e selecionar têmperas que correspondam às sequências de conformação e exigências pós-fabricação.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10 máx.	Impureza; mantida baixa para preservar ductilidade e resistência à corrosão
Fe	0,40 máx.	Impureza típica; influencia resistência e formação de intermetálicos
Mn	0,20–0,80	Controla a estrutura do grão e inibe a recristalização
Mg	3,5–5,0	Elemento principal de endurecimento; melhora resistência à corrosão e resistência mecânica
Cu	0,10 máx.	Minimizado para manter resistência à corrosão; cobre elevado reduz resistência à corrosão sob tensão
Zn	0,25 máx.	Mantido baixo para preservar comportamento anódico frente a metais catódicos
Cr	0,05–0,25	Refinador de grão e melhora resistência à recristalização e corrosão nos contornos de grão
Ti	0,05–0,15	Agente de refinamento de grão durante processamento fundido e forjado
Outros (Al equilíbrio)	Equilíbrio	Alumínio forma a matriz; outros elementos traços controlados conforme especificação

O teor de magnésio é o principal determinante da resistência e desempenho à corrosão na 518, com incrementos geralmente aumentando as propriedades de tração, ao mesmo tempo que influenciam a suscetibilidade à corrosão sob tensão em concentrações elevadas de serviço. Manganês e cromo atuam como microelementos de liga para controlar o tamanho do grão e reduzir o amolecimento durante exposição térmica e soldagem. Elementos impurezas como ferro e silício são limitados para evitar intermetálicos grosseiros que podem degradar a tenacidade e a conformabilidade.

Propriedades Mecânicas

Em carregamento à tração, a 518 apresenta amplo espectro de comportamento dependendo da têmpera e da espessura. Material recozido (O) exibe resistência de escoamento relativamente baixa com alto alongamento adequado para estampagem profunda e conformação por estiramento, enquanto as têmperas H mostram incrementos progressivos na resistência ao escoamento e na resistência à tração, com redução da ductilidade e capacidade de dobra. Limite de escoamento e resistência à tração dependem da espessura e do histórico de processamento; chapas mais finas e têmperas mais encruadas alcançam resistência significativamente maior em temperatura ambiente.

Tendências de dureza acompanham propriedades à tração e são usadas como métrica expedita em piso de fábrica para verificação da têmpera. O desempenho à fadiga está fortemente correlacionado à condição superficial, tensões residuais e microestrutura; superfícies polidas e encruadas tendem a melhorar a vida útil, enquanto entalhes, ressaltos de solda e intermetálicos grosseiros a reduzem. A prática de projeto exige considerar o amolecimento da ZAC adjacente às soldas quando há detalhe crítico para fadiga.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Chave (ex.: H14 / H32)	Observações
Resistência à Tração	130–200 MPa	220–320 MPa	Ampla sobreposição; resistência depende do nível de encruamento e da espessura
Limite de Escoamento	60–140 MPa	150–260 MPa	Limite de escoamento aumenta significativamente com têmperas H e encruamento
Alongamento	20–35%	6–15%	Ductilidade é maior no material recozido e diminui com o encruamento
Dureza	30–55 HB	60–95 HB	Valores Brinell aproximam a resistência relativa da têmpera

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,66 g/cm³	Típica para ligas Al-Mg forjadas; possibilita alta resistência específica
Faixa de Fusão	~555–650 °C	Faixa solidus-liquidus dependente da liga e impurezas traço
Condutividade Térmica	~130–160 W/m·K	Inferior ao alumínio puro devido à liga; ainda boa para dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~30–45% IACS	Moderadamente condutiva comparada a outras ligas estruturais de alumínio
Calor Específico	~0,9 J/g·K	Útil para cálculos térmicos transitórios
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para ligas de alumínio; importante para projeto de juntas

As propriedades físicas posicionam a 518 como material atraente para aplicações que requerem redução de peso e dissipação térmica combinadas, como painéis de carroceria e certos componentes dissipadores de calor. A condutividade térmica e elétrica são suficientes para muitas tarefas de gestão térmica, embora inferiores ao alumínio puro e a seletivas ligas tratáveis termicamente; os projetistas devem considerar este aspecto ao especificar espessuras para caminhos térmicos de condução.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperos Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Dependente da espessura; trabalho a frio eleva a resistência	O, H12, H14, H32	Amplamente usada em painéis de carroceria, revestimentos e painéis internos
Placa	6–50 mm	Menor potencial de trabalho a frio; propriedades controladas por laminação	O, H111	Utilizada onde se requer resistência em seções mais grossas e resistência à corrosão
Extrusão	Espessura da parede 1–25 mm	Resistência influenciada por trefilação a frio e envelhecimento dos tarugos	O, H11, H22	Extrusões estruturais para quadros e reforçadores
Tubo	Ø 6–200 mm	Laminação e trefilação impactam anisotropia mecânica	O, H14, H16	Aplicações em HVAC, tubos estruturais e marítimos
Barra/Vareta	Ø 3–80 mm	Trabalho a frio aumenta dureza e limite de escoamento	O, H12, H14	Componentes usinados e fixadores onde resistência moderada é aceitável

O fator de forma afeta diretamente a resistência alcançável e a microestrutura devido às diferenças em laminação, trefilação e taxas de resfriamento. Chapas finas podem ser muito trabalhadas para obter temperos H altos de forma econômica, enquanto placas e extrusões grossas dependem mais de laminação controlada e processamento termomecânico para atingir as propriedades desejadas.

Diferenças no processamento implicam na escolha da aplicação: chapas são otimizadas para conformação e acabamento superficial, placas para peças estruturais de suporte de carga, extrusões para seções transversais complexas, e barra/vareta/tubo para componentes usinados e fabricados.

Classes Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	518	EUA	Liga trabalhada de Al-Mg; frequentemente referenciada em catálogos de fornecedores
EN AW	5182 (mais próxima)	Europa	5182 é comumente usada na Europa e é composicionalmente semelhante às variantes AA 518
JIS	A5182 (mais próxima)	Japão	Prática japonesa frequentemente referencia 5182 para composições semelhantes de Al-Mg
GB/T	5182 (mais próxima)	China	Normas chinesas têm equivalentes na família 5xxx; a numeração direta varia

Equivalentes diretos um-para-um podem ser difíceis, pois sistemas de numeração de ligas incluem variantes por família e fornecedor; 518 geralmente está alinhada com químicas estilo 5182 em normas internacionais. Tolerâncias menores, limites de impurezas e temperos mandatórios podem divergir entre especificações, então compradores devem verificar certificados de origem e requisitos de testes mecânicos ao substituir graus entre regiões.

Resistência à Corrosão

A liga 518 oferece boa resistência geral à corrosão atmosférica e é frequentemente especificada para aplicações marítimas e costeiras onde a exposição a cloretos é crítica. O teor de magnésio confere comportamento galvânico favorável em relação a ligas de alumínio mais catódicas, mas práticas de proteção superficial e anodização são comumente aplicadas para melhorar a performance em longo prazo.

Em ambientes marítimos, a 518 apresenta boa resistência à corrosão por pites e frestas, desde que os cloretos sejam controlados e revestimentos protetores ou ânodos de sacrifício sejam incorporados no projeto. Corrosão localizada tende a ser agravada por impurezas, superfícies ásperas ou descolamento de revestimentos, portanto controle do acabamento superficial e vedação adequada das juntas são medidas importantes no projeto.

A suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC) aumenta com o teor de magnésio e tensões de tração aplicadas em temperaturas elevadas ou ambientes agressivos com cloretos; ligas com Mg acima de aproximadamente 5% têm risco notavelmente maior. Para químicas de grau 518 que se mantêm em faixas médias de Mg, SCC é controlável por meio da seleção do material, projeto para reduzir tensões residuais de tração e tratamentos pós-soldagem como alívio mecânico de tensões ou revestimentos apropriados quando o serviço crítico assim exigir.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

518 é facilmente soldada por MIG (GMAW), TIG (GTAW) e processos de resistência usando ligas de adição convencionais compatíveis com sistemas Al-Mg. Seleções típicas de materiais de adição são fios da série 5xxx que igualam ou ligeiramente superam o teor de magnésio do metal base para reduzir a susceptibilidade à corrosão e amolecimento da ZAT. O amolecimento da ZAT é inerente a ligas Al-Mg após soldagem, portanto os projetistas frequentemente especificam folgas mecânicas pós-soldagem ou combinam tempero/material de adição para mitigar a perda de resistência local.

Usinabilidade

A usinabilidade da 518 é moderada e geralmente favorável em comparação com ligas de alumínio de maior resistência; ela é mais limpa para usinar que muitas ligas Al-Mn, porém mais macia que ligas tratáveis termicamente como 6061. Ferramentas de carboneto com geometria de corte positiva, fixação rígida da peça e evacuação controlada de cavacos são recomendadas para evitar arestas construídas e riscos na superfície. Velocidades de corte devem ser ajustadas para alumínio (alto SFM) combinadas com avanço adequado para prevenir vibração e gerar formação uniforme de cavacos.

Conformabilidade

A conformabilidade da 518 no tempero O é excelente para estampagem profunda, conformação por estiramento e rebatimento; raios mínimos típicos de curvatura dependem do tempero e espessura, mas frequentemente alcançam cerca de 1–1,5× a espessura em condições recozidas. Trabalho a frio aumenta a resistência e reduz os raios de curvatura permitidos; o retorno elástico (springback) deve ser considerado no projeto da ferramenta quando se trabalha com temperos H. A conformação quente pode estender ligeiramente os limites de conformabilidade, porém raramente é necessária a menos que formas extremas ou alta compensação de springback sejam exigidas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

518 é classificada como liga trabalhada de alumínio não tratável termicamente; melhorias significativas de resistência são obtidas por efeitos de solução sólida (do Mg) e encruamento ao invés de endurecimento por precipitação. Não há um caminho útil de envelhecimento por precipitação estilo T6 para aumentos sustentados de resistência, e tentativas de aplicar tratamentos térmicos convencionais tipicamente resultam em amolecimento ao invés de fortalecimento.

Processamentos térmicos típicos focam em recozimento para recuperar ductilidade (e.g., recozimento a temperaturas próximas a 345–415 °C dependendo da forma do produto) e tratamentos de estabilização para reduzir tensões residuais e controlar estabilidade dimensional. Quando resistência mais alta é necessária, sequências de encruamento (laminação, trefilação) combinadas com design controlado de temperos (temperos H) são a rota industrial para alcançar as propriedades alvo.

Desempenho em Alta Temperatura

Em temperaturas elevadas, a 518 sofre perda gradual de resistência devido a fenômenos de recuperação e recristalização, com propriedades mecânicas utilizáveis geralmente limitadas a temperaturas de serviço abaixo de aproximadamente 100–150 °C para aplicações sob carga. Oxidação é mínima na maioria dos ambientes atmosféricos, mas exposição prolongada em temperaturas mais altas ou em atmosferas oxidantes contendo cloretos acelera a alteração microestrutural e pode comprometer a resistência à corrosão.

Deve-se ter atenção especial em montagens soldadas, pois a ZAT pode sofrer amolecimento adicional sob ciclos térmicos, e o desempenho ao fluência em temperatura elevada é limitado; são recomendadas folgas de projeto e testes para componentes submetidos a cargas sustentadas em temperaturas moderadas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 518
Automotiva	Painéis de carroceria, revestimentos internos	Excelente conformabilidade no tempero O; boa resistência à corrosão e amassados quando encruado
Marítima	Componentes de cabines, painéis estruturais	Boa resistência à corrosão em água do mar e soldabilidade para montagens soldadas
Aeronáutica	Estrutura secundária, carenagens	Boa relação resistência-peso e conformabilidade para peças não-estruturais principais
Arquitetura	Revestimento e painéis de cobertura	Resistência ao intemperismo e facilidade de fabricação para superfícies com acabamento estético
Eletrônica	Painéis dissipadores de calor	Condutividade térmica adequada com menor densidade para invólucros sensíveis a peso

518 é usada onde se busca equilíbrio entre conformabilidade, resistência à corrosão e resistência moderada, e onde soldabilidade e acabamento superficial são importantes. Sua adaptabilidade entre formas de produto e temperos torna-a escolha prática para componentes estruturais de porte médio e invólucros em múltiplas indústrias.

Considerações para Seleção

Para um projetista comparando 518 com alumínio comercialmente puro como 1100, espere que a 518 sacrifiquem um pouco de condutividade elétrica e térmica em troca de resistência substancialmente maior e capacidade muito melhor de suporte de carga. Se a condutividade é o requisito principal, 1100 ou ligas de alta pureza permanecem preferíveis; escolha 518 quando desempenho estrutural e resistência à corrosão são prioritários.

Comparado com ligas encruadas como 3003 ou 5052, a 518 tipicamente apresenta resistência mais alta devido ao maior teor de Mg, mantendo resistência à corrosão competitiva; porém, 5052 pode apresentar melhor conformabilidade em algumas aplicações de estampagem profunda. Ao decidir entre 518 e ligas tratáveis termicamente comuns como 6061/6063, escolha 518 se for necessária extensa conformação a frio ou desempenho superior em corrosão marítima apesar da menor resistência máxima; 6061 é preferível quando se requer maior resistência tratável termicamente e melhor usinabilidade.

As considerações para aquisição devem incluir a disponibilidade local do fornecedor quanto aos tratamentos térmicos e espessuras desejados, a compatibilidade do material de enchimento para soldagem e a necessidade potencial de tratamentos pós-solda ou pós-formação para garantir que o componente final atenda aos requisitos de fadiga e estabilidade dimensional.

Resumo Final

A liga 518 permanece relevante porque combina as vantagens intrínsecas dos sistemas Al-Mg — boa resistência à corrosão, soldabilidade e alta conformabilidade no estado recozido — com a capacidade de alcançar resistências úteis por meio de trabalho a frio econômico. Seu conjunto equilibrado de propriedades a torna uma escolha versátil para aplicações em transporte, marítimas e arquitetônicas, onde são exigidos desempenho confiável, fabricabilidade e custo-benefício.