Alumínio 5183: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

5183 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio, reforçadas com magnésio (Mg) e classificadas como não tratáveis termicamente. A liga é formulada para fornecer resistência superior às graus comerciais de pureza inferior em Mg, enquanto mantém a resistência à corrosão característica da família enriquecida com Mg. Seu principal elemento de liga é o magnésio, tipicamente na faixa de um dígito médio em percentual, com pequenas adições de cromo e elementos traço para controle da estrutura granular e resistência ao ataque intergranular. O mecanismo de endurecimento é principalmente por solução sólida do Mg e encruamento em tratamentos a frio; não existe um endurecimento por precipitação para alta resistência.

As principais características do 5183 incluem resistência à tração acima da média para uma liga 5xxx, excelente resistência à corrosão marinha, boa soldabilidade com metais de solda comuns e formabilidade razoável nos estados recozidos e com leve encruamento. A liga é amplamente utilizada em estruturas marítimas, componentes veiculares, vasos de pressão e aplicações onde é necessário um equilíbrio entre resistência, tenacidade e resistência à água do mar. Engenheiros escolhem o 5183 quando são requeridas resistência à corrosão e ductilidade da série 5xxx com maior resistência que as séries 1100 ou 3000, e onde o projetista prefere o encruamento em vez do tratamento térmico para ajustar propriedades.

5183 é frequentemente escolhido em detrimento de algumas ligas das séries 6xxx e 7xxx quando a soldabilidade superior e resistência a ambientes salinos se sobrepõem à necessidade da resistência máxima absoluta. É comum sua especificação em construção naval, plataformas offshore, tanques criogênicos e componentes de transporte onde cargas cíclicas e exposição a ambientes cloretados são previsíveis. A combinação de desempenho mecânico, comportamento soldável previsível e disponibilidade em chapa, placa e extrudados torna-o uma escolha pragmática para componentes estruturais de alumínio de resistência moderada a alta.

Variantes de Tratamento

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo; melhor para conformação e ductilidade
H111	Baixa a Moderada	Alta	Muito Boa	Excelente	Leve encruamento; formabilidade comercial geral
H14	Moderada	Moderada	Boa	Excelente	Endurecido a um quarto; comum para estampagem e conformação moderada
H24	Moderada a Alta	Moderada a Baixa	Regular	Excelente	Encruamento estabilizado para resistência aprimorada
H116 / H1160	Moderada a Alta	Moderada	Regular	Excelente	Tratamento resistente à corrosão em água do mar, usado frequentemente em aplicações marítimas
H32	Moderada a Alta	Moderada	Boa	Excelente	Encruado e estabilizado por recozimento parcial
(Tratamentos T)	Não aplicável	—	—	—	5183 não é tratável termicamente; designações T não são típicas para esta liga

A escolha do tratamento afeta fortemente o equilíbrio entre resistência e ductilidade no 5183. O produto recozido (O) oferece o alongamento mais alto e melhor formabilidade para estampagem profunda ou conformação complexa, enquanto os tratamentos da série H aumentam progressivamente a resistência via encruamento à custa do alongamento e da capacidade de conformação por estiramento.

Na prática, peças estruturais marítimas frequentemente utilizam os tratamentos H116 ou H32 para combinar resistência ao escoamento aprimorada com desempenho comprovado em água do mar e menor suscetibilidade à corrosão sob tensão em condições típicas de serviço. Fabricantes devem coordenar a seleção do tratamento com os processos de conformação e exposição térmica final, pois o tratamento pode se alterar durante soldagem ou conformação a quente.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,40 máximo	Silício limitado para reduzir intermetálicos duros e frágeis e manter a ductilidade
Fe	0,40 máximo	Ferro controlado para limitar partículas grosseiras intermetálicas que reduzem a formabilidade
Mn	0,10 máximo	Manganês baixo; pequenas quantidades refinam o grão e melhoram a tenacidade
Mg	4,5–5,5	Principal elemento de endurecimento; confere resistência por solução sólida e resistência à corrosão
Cu	0,10 máximo	Cobre minimizado para evitar perda da resistência à corrosão e aumento da atividade galvânica
Zn	0,25 máximo	Zinco mantido baixo para evitar suscetibilidade à corrosão sob tensão
Cr	0,05–0,25	Cromo usado para controlar a estrutura granular e reduzir a sensibilidade à corrosão e recristalização
Ti	0,15 máximo	Titânio atua como refinador de grão quando presente, geralmente resíduo do processamento
Outros (cada)	0,05 máximo	Elementos menores e impurezas limitados; o restante é balanço Al

O magnésio é o elemento dominante da liga e define o comportamento mecânico e à corrosão do 5183; maiores teores de Mg proporcionam reforço por solução sólida e desempenho melhorado contra corrosão em ambientes cloretados. O cromo atua como micro-liga para controlar o crescimento do grão durante o processamento termo-mecânico e limitar a exfoliação e corrosão intergranular. Os baixos teores de Cu e Zn são intencionais para preservar a resistência à corrosão marinha da liga e minimizar tendências galvânicas contra aços e outros metais.

Propriedades Mecânicas

Em comportamento à tração, o 5183 apresenta uma combinação de resistência à tração moderada a alta e bom alongamento, dependendo do tratamento e espessura. O material recozido (O) apresenta limite de escoamento menor, porém alto alongamento uniforme e total, adequado para operações de conformação, enquanto materiais nos tratamentos H mostram limites de escoamento e resistência à tração elevados produzidos pelo encruamento. A dureza correlaciona-se com o tratamento: produtos em tratamento H ou trabalhados a frio têm valores superiores em Vickers/Brinell em comparação ao recozido, e a dureza aumenta com o grau de encruamento.

O desempenho à fadiga no 5183 é geralmente favorável para a família 5xxx quando acabamento superficial, tensões residuais e ataques de corrosão são controlados; entretanto, a vida útil à fadiga é sensível a concentradores de tensão e corrosão pontual marinha. A espessura influencia tanto a resistência quanto a ductilidade: seções mais finas são mais fáceis de encruar para obter maiores resistências e costumam alcançar melhor resistência à fadiga após acabamentos superficiais, enquanto placas espessas podem apresentar formabilidade reduzida e anisotropia mecânica diferente devido ao histórico de laminação.

Propriedade	O/Recozido	Tratamento-Chave (ex.: H116/H32)	Observações
Resistência à Tração	~180–260 MPa (depende da espessura)	~260–340 MPa	Variações amplas refletem espessura e grau de encruamento; consultar dados do fornecedor
Limite de Escoamento	~60–140 MPa	~170–300 MPa	Limite de escoamento aumenta substancialmente com tratamentos H e encruamento
Alongamento	~20–35%	~6–18%	Recozido apresenta alta ductilidade; tratamentos H sacrificam ductilidade por resistência
Dureza (HB)	~30–70 HB	~60–100 HB	A dureza aumenta com o grau de encruamento e a designação do tratamento

Os valores mecânicos específicos acima variam conforme a rota de processamento, exposição térmica anterior e forma do produto; portanto, o projeto deve usar dados certificados do lote fornecido. Quando componentes críticos à fadiga são requeridos, especifique tratamentos pós-fabricação como jateamento, acabamento superficial ou anodização para mitigar a iniciação de defeitos superficiais e aumentar a vida útil.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,66 g/cm³	Típico de ligas Al-Mg; ligeiramente inferior a algumas ligas Al-Zn ou Al-Cu
Faixa de Fusão	~590–640 °C	Faixa solidus–liquidus depende da composição e impurezas
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda alta para estruturas dissipadoras de calor
Condutividade Elétrica	~30–36 %IACS	Reduzida em relação ao Al puro devido à ligação com Mg e outros solutos
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Próximo aos valores comuns de ligas de alumínio
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Coeficiente típico de dilatação térmica para ligas de alumínio

A condutividade térmica e elétrica do 5183 são aceitáveis para dispersão de calor e algumas aplicações elétricas onde é necessária resistência mecânica superior ao alumínio puro. A combinação de condutividade térmica relativamente alta e boa formabilidade permite sua seleção para painéis e invólucros de trocadores de calor que enfrentam condições marinhas ou corrosivas.

Projetistas devem considerar o coeficiente relativamente alto de dilatação térmica ao unir 5183 a materiais diferentes para evitar acúmulo de tensões térmicas durante variações de temperatura de serviço. A orientação sobre a faixa de fusão é importante para soldagem e exposição a ciclos térmicos, pois o derretimento e recalcificação local durante a soldagem alteram microestrutura e propriedades mecânicas.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados Têmperes Comuns	Notas
Chapa	0,3–6 mm	Uniforme através da espessura; boa para estampagem	O, H111, H14, H116	Amplamente disponível; usada para painéis de carroceria e revestimentos marítimos
Placa	6–200+ mm	Menor conformabilidade; suporta seções estruturais mais espessas	O, H112, H116	Placa de grande espessura para cascos, conveses e vasos de pressão
Extrusão	Seção transversal de 2–200 mm	Resistência depende do perfil e da deformação pós-extrusão	O, H32, H116	Direção longitudinal beneficiada pelo trabalho da extrusão; seções complexas possíveis
Tubo	Diâmetros externos típicos de 6–300 mm	Resistência similar à chapa em tubos de parede fina	O, H111	Usados em tubulação, tubos estruturais e trocadores de calor
Barra/Varão	Diâmetros de 5–200 mm	Seções sólidas atingem resistência por encruamento	O, H14, H24	Utilizados em fixadores, conexões e componentes usinados

As rotas de fabricação influenciam a anisotropia mecânica e as tensões residuais; chapas e placas derivam suas propriedades do histórico de laminação, enquanto as extrusões combinam composição da liga com geometria da matriz e taxa de resfriamento. A placa espessa é frequentemente fornecida com estrutura de grão e têmpera controladas para evitar exfoliação e garantir tenacidade adequada para serviço marítimo e criogênico.

A seleção entre chapas, placas e formas extrudadas deve considerar a fabricação subsequente (formação, dobra, soldagem) e as cargas de serviço; por exemplo, perfis complexos extrudados reduzem a necessidade de soldagem, porém podem ser mais caros por unidade que produtos laminados planos. O acabamento superficial e pré-tratamentos como anodização ou revestimentos de conversão devem ser especificados para otimizar a vida útil contra corrosão e aderência da pintura.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Notas
AA	5183	Estados Unidos	Designação da Aluminum Association; amplamente usado na América do Norte
EN AW	5183	Europa	EN AW-5183 frequentemente usado de forma intercambiável, mas composições/tolerâncias específicas da EN podem variar levemente
JIS	A5183	Japão	Variantes JIS alinham a química às práticas locais de fabricação
GB/T	5183	China	Equivalentes na norma chinesa possuem conteúdo similar de Mg, mas diferenças potenciais nos limites de impurezas

As denominações de graus equivalentes são nominalmente interoperáveis, mas diferenças sutis nos limites de impurezas, microestrutura aceita e designações de têmpera podem existir entre normas. Compradores devem cruzar certificados de usina e especificações do pedido, em vez de confiar apenas no nome do grau, especialmente para aplicações críticas como fabricação de cascos marítimos ou vasos de pressão.

Práticas regionais podem preferir certos têmperes ou especificações suplementares (ex.: H116 para serviço marítimo), portanto verifique tanto critérios químicos quanto mecânicos e solicite relatórios de ensaio para confirmar conformidade com a norma pretendida.

Resistência à Corrosão

5183 oferece forte resistência à corrosão geral e localizada em ambientes atmosféricos e de água do mar, motivo chave para sua escolha em aplicações marítimas. Seu relativamente alto teor de Mg proporciona filme de óxido protetor e aderente e melhora a resistência à corrosão por pites em comparação a ligas de baixo Mg, enquanto as adições de cromo ajudam a controlar a suscetibilidade à corrosão intergranular e por exfoliação. Em ambientes ricos em cloretos, impurezas controladas e têmpera adequada (como H116) reduzem o risco de corrosão ativa, embora danos superficiais e manutenção inadequada ainda possam causar pites.

Sobre a corrosão sob tensão (SCC), ligas da série 5xxx com Mg acima de ~3% podem ser suscetíveis sob tensão trativa sustentada e temperaturas elevadas; contudo, 5183 foi otimizada com elementos estabilizadores e controle de têmpera para minimizar SCC em condições marítimas típicas. Ainda assim, o projeto deve evitar tensões trativas contínuas elevadas em ambientes cloretados aquecidos, considerando proteção catódica ou revestimentos protetores quando apropriado. A corrosão por exfoliação é geralmente baixa na 5183 em relação a ligas 7xxx com alta Zn ou trabalhadas a frio.

Interações galvânicas devem ser consideradas ao unir 5183 a metais diferentes como aço inoxidável ou ligas de cobre. Quando eletricamente acoplados em ambiente cloretado, o alumínio torna-se anódico e corroe preferencialmente, salvo isolado por materiais isolantes ou proteção sacrificial. Comparado com ligas da série 6xxx (Al-Mg-Si), 5183 tem maior resistência à água do mar, porém geralmente menor resistência máxima à tração; comparado ao alumínio puro (1100), 5183 troca um pouco de condutividade elétrica e térmica por resistência mecânica substancialmente maior e melhor durabilidade marítima.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

5183 é facilmente soldável pelos processos comuns de fusão, incluindo TIG (GTAW), MIG (GMAW) e soldagem a arco submerso, respondendo bem a técnicas protegidas por gás. Ligas de adição comuns incluem 5356 e 5183; 5356 (Al-Mg) é frequentemente usado para conferir boa resistência e ductilidade na zona de solda e controlar porosidade. O risco de trinca a quente na 5183 é relativamente baixo comparado a algumas ligas de alumínio de alta resistência, mas o projeto da junta, limpeza e controle da entrada de calor são críticos para evitar porosidade e controlar o amolecimento da zona termicamente afetada (ZTA).

Usinabilidade

A usinagem da 5183 é moderada comparada a ligas de alumínio trabalhadas de alta facilidade de usinagem; sua usinabilidade é superior a muitas ligas Al-Cu de alta resistência ou algumas Al-Zn, mas inferior à série 6xxx em certas condições de corte. Utilize setups rígidos, ferramentas de metal duro com ângulo positivo e ciclos de avanço intercalado (pecking) para furação, evitando acúmulo de cavaco e acabamento superficial ruim. Velocidades e avanços de corte recomendados devem ser conservadores em relação às ligas 6xxx, e lubrificação/refrigeração auxiliam na evacuação de cavaco e vida útil da ferramenta.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente no têmpera O e permanece boa em têmperas levemente encruadas como H111 e H14, permitindo operações típicas de estamparia profunda, dobra e repuxo características de painéis marítimos e carrocerias de transporte. O raio mínimo de dobra depende do têmpera e da espessura; para chapa no estado O, dobras fechadas (r/t < 1–2) são factíveis, enquanto têmperas H requerem raios maiores e podem necessitar recozimento intermediário. Para operações severas de conformação, especifique material recozido e controle o retorno elástico por meio do projeto da ferramenta e parâmetros do processo.

Comportamento ao Tratamento Térmico

5183 é uma liga não sensibilizada por tratamento térmico cujas propriedades mecânicas são desenvolvidas por trabalho a frio (endurecimento por deformação) e podem ser modificadas por recozimento ou exposição térmica controlada. Processos de solubilização e envelhecimento por precipitação usados em ligas tratáveis termicamente não desenvolvem os mesmos mecanismos de endurecimento na 5183, portanto não se deve esperar propriedades similares ao têmpera T6. Em vez disso, o recozimento (condição O) amolece o material ao mínimo de resistência e máxima ductilidade; o trabalho a frio controlado produz têmperas H com limites de escoamento e resistência à tração superiores.

Ciclos térmicos durante soldagem ou conformação a quente podem parcialmente recozer têmperas encruadas e causar amolecimento local na zona termicamente afetada (ZTA). Como não há endurecimento por precipitação para recuperar, a resistência perdida por sobreaquecimento ou recozimento não pode ser recuperada, exceto pelo novo trabalho a frio. Têmperas estabilizadas (ex.: H116) são usadas para limitar mudanças de propriedades durante serviço e soldagem, combinando encruamento controlado com estabilização térmica para reduzir suscetibilidade à corrosão sob tensão e deriva de propriedades.

Desempenho em Alta Temperatura

Em temperaturas elevadas, 5183 sofre redução do limite de escoamento e resistência à tração à medida que o endurecimento por solução sólida do Mg diminui e processos de recuperação aceleram. Temperaturas contínuas práticas de serviço são tipicamente limitadas a cerca de 100–150 °C para aplicações estruturais; exposição prolongada acima desses valores pode reduzir significativamente a capacidade mecânica e aumentar as taxas de fluência. A oxidação do alumínio é mínima comparada a ligas ferrosas, mas descamação superficial e perda de integridade mecânica devido ao enfraquecimento nas bordas de grão podem ocorrer com exposição prolongada a alta temperatura.

A ZTA produzida pela soldagem é particularmente sensível, pois as temperaturas locais se aproximam da fusão e induzem mudanças microestruturais; projetistas devem evitar condições combinadas de temperatura elevada com tensões trativas sustentadas em ambientes cloretados para limitar o risco de SCC. Para exposições transitórias a altas temperaturas, considere seções mais espessas, projetos para alívio de tensões e revestimentos protetores para preservar desempenho a longo prazo.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 5183 É Utilizado
Marinha	Chapas do casco, conveses, anteparas	Excelente resistência à corrosão em água do mar e boa relação resistência/peso
Automotivo & Transporte	Pisos de trailers, painéis estruturais	Boa conformabilidade e resistência aos sais de degelo de beira de estrada
Aeroespacial & Defesa	Estruturas secundárias, painéis, fixações	Resistência, tenacidade e soldabilidade favoráveis para grandes montagens fabricadas
Recipientes de Pressão / Criogenia	Tanques para gás liquefeito, vasos criogênicos	Boa tenacidade em baixas temperaturas e soldabilidade
Eletrônica / Gestão Térmica	Invólucros, chassis	Alta condutividade térmica combinada com resistência à corrosão

A combinação do 5183 entre resistência moderada a alta, soldabilidade e resistência à corrosão de grau marinho mantém seu uso amplo em estruturas e componentes que operam em ambientes severos. Sua adequação particular para construção soldada e fabricada, bem como para peças que requerem tanto ductilidade