Alumínio 5456: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5456 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio–magnésio, caracterizada por um teor moderado a alto de magnésio e fortalecimento não por tratamento térmico. A liga está entre as variantes de magnésio mais elevado usadas onde a resistência e a resistência à corrosão precisam ser equilibradas com boa soldabilidade e conformabilidade razoável.

O principal elemento de liga é o magnésio na faixa de ~4,7–5,7% em peso, com adições controladas de manganês e cromo para refinar a estrutura de grão e melhorar a resistência e a resistência à recristalização. A resistência é desenvolvida principalmente pelo fortalecimento por solução sólida do Mg e por encruamento; não responde a tratamentos térmicos de precipitação como as ligas das séries 6xxx ou 7xxx.

As principais características incluem limite de escoamento e resistência à tração mais altos do que nas ligas 5xxx com menor teor de Mg, excelente resistência à corrosão geral e localizada em atmosferas marinhas quando corretamente processadas, além de boa soldabilidade com metais de adição adequados. A conformabilidade é adequada em estados recozidos, mas diminui à medida que a liga é encruada; esse compromisso orienta a seleção do estado para conformação versus uso estrutural.

Indústrias típicas incluem construção naval, estruturas offshore, vasos de pressão, vagões ferroviários e extrusões automotivas onde a combinação de resistência-peso e resistência à corrosão é necessária. Engenheiros optam pelo 5456 em vez de outras ligas quando é necessária uma liga não tratável termicamente com maior resistência intrínseca e desempenho de corrosão em grau marinho, sem a complexidade do processamento térmico.

Variantes de Estado

Estado	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (≥20–30%)	Excelente	Excelente	Recozido total, melhor para estampagem profunda e conformação
H111	Médio	Moderado (≈15–25%)	Bom	Excelente	Levemente encruado, não estabilizado, uso geral
H112	Médio	Moderado	Bom	Excelente	Produzido comercialmente com controle de direção
H32	Alto	Inferior (≈8–15%)	Reduzida	Excelente	Encruado e estabilizado, comumente usado em peças estruturais
H34	Alto	Inferior	Reduzida	Excelente	Nível maior de encruamento para peças com exigência crítica de resistência
H116	Alto	Moderado	Bom	Excelente	Estabilizado para melhor resistência a SSC marinha e corrosão intergranular
H321	Médio-Alto	Moderado	Bom	Excelente	Estabilizado termicamente após trabalho a frio para resistir à sensibilização

O estado controla fortemente o equilíbrio entre resistência, ductilidade e conformabilidade no 5456. O estado recozido (O) é utilizado onde operações de conformação predominam e a resistência máxima não é necessária, enquanto os estados das séries H3x/H1xx fornecem resistência progressivamente maior por trabalho a frio, com perda de alongamento e capacidade de conformação por estiramento.

Estados estabilizados (H116, H321) usam controle rigoroso de elementos traço e/ou estabilização térmica leve para reduzir a suscetibilidade à corrosão localizada e à fratura por corrosão sob tensão em ambientes cloretados. A seleção do estado deve considerar a geometria final da peça, margens de resistência necessárias e exigências pós-soldagem.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Controle de impurezas; Si alto reduz ductilidade e pode formar intermetálicos frágeis
Fe	≤ 0,40	Impureza comum; excesso promove partículas intermetálicas que afetam resistência e corrosão
Mn	0,20–0,70	Refinador de grão e elemento de reforço; melhora ductilidade e resistência à recristalização
Mg	4,7–5,7	Elemento principal de fortalecimento; aumenta resistência e resistência à corrosão, mas eleva risco de SSC se não controlado
Cu	≤ 0,10	Mantido baixo para preservar resistência à corrosão; Cu alto aumenta resistência mas reduz desempenho marinho
Zn	≤ 0,25	Minoritário; Zn excessivo pode reduzir resistência à corrosão
Cr	0,05–0,25	Controla crescimento de grão e melhora resistência à recristalização e corrosão por tensão
Ti	≤ 0,10	Refinador de grão em pequenas quantidades
Outros (cada)	≤ 0,05	Total outros ≤ 0,15; mantidos baixos para evitar fases deletérias

O magnésio é o principal elemento de microliga, promovendo fortalecimento por solução sólida e melhorando a relação resistência-peso. Manganês e cromo são microelementos intencionais que contrabalançam o crescimento de grão durante processamento termomecânico e estabilizam a microestrutura contra textura excessiva e recristalização.

O controle rigoroso de cobre, ferro e silício é essencial para desempenho em grau marinho; impurezas traço e partículas intermetálicas influenciam pontos de iniciação de corrosão por pite e comportamento eletroquímico localizado. O desempenho final é, portanto, função da composição nominal e do histórico de processamento, incluindo laminação, solubilização (se usada) e tratamentos de estabilização.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 5456 depende fortemente do estado: material recozido apresenta alto alongamento e resistência à tração moderada, enquanto estados H3x/H1xx exibem aumento substancial no limite de escoamento e resistência máxima devido ao trabalho a frio. Relações entre limite de escoamento e resistência à tração são normalmente mais próximas nos estados encruados, o que auxilia na previsibilidade do projeto para estruturas de parede fina, mas reduz a janela para conformação e exige controle cuidadoso dos raios de curvatura.

A dureza correlaciona-se com o estado e o teor de Mg; varia de baixas durezas Vickers no estado O a níveis significativamente maiores nos tipos H32/H34. O desempenho à fadiga é geralmente bom para ligas de alumínio dessa classe, porém a iniciação de trincas por fadiga pode ser sensível à condição superficial, tensões residuais de conformação ou soldagem, e presença de partículas intermetálicas.

Espessura e tamanho da seção influenciam propriedades via comportamento de encruamento e controle da estrutura de grão; chapas mais espessas podem apresentar limite de escoamento ligeiramente maior em estados nominais semelhantes devido a restrições na laminação. A soldagem provoca zona termicamente afetada com amolecimento parcial em condições de estado fortemente encruado, e projetistas precisam considerar a redução de resistência na ZTA.

Propriedade	O/Recozido	Principais Estados (H32 / H116)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	~140–190 MPa	~270–340 MPa	Faixa dependente da espessura e do estado exato; trabalho a frio aumenta significativamente a UTS
Limite de Escoamento (offset 0,2%)	~35–80 MPa	~200–300 MPa	H32/H116 oferecem limite muito maior adequado para projeto estrutural; valores variam com espessura da chapa
Alongamento (em 50 mm)	~20–35%	~8–18%	Ductilidade reduzida pelo encruamento; condição recozida melhor para conformação
Dureza (HV)	~30–45 HV	~75–110 HV	Valores indicativos; dureza correlaciona com estado e nível de trabalho a frio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66 g/cm³	Densidade típica de liga de alumínio; usada em cálculos de massa e relação resistência-peso
Faixa de Fusão	~570–640 °C	Faixa solidus-líquido varia ligeiramente com alega; evitar serviço próximo à faixa de fusão
Condutividade Térmica	~120–140 W/(m·K)	Inferior ao alumínio puro mas ainda alta; benéfica para aplicações de dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~28–34 % IACS	Reduzida em comparação ao Al puro; condutividade diminui com Mg e adições de liga
Calor Específico	~900 J/(kg·K)	Típico para ligas de alumínio em temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/(m·K)	Coeficiente similar à maioria das ligas de alumínio; importante para projeto de ciclos térmicos

A densidade e propriedades térmicas tornam o 5456 atraente onde peso e dissipação térmica são requisitos de projeto. Condutividade térmica e calor específico permanecem altos comparados a metais ferrosos, permitindo resfriamento passivo eficiente em aplicações estruturais com dissipação de calor.

A condutividade elétrica é menor que a do alumínio comercial puro, mas ainda adequada para muitas funções elétricas e de condução térmica; o projeto deve levar em conta a perda de condutividade com a liga como parte dos cálculos de caminho para EMI/ciclo térmico. A dilatação térmica é típica do alumínio e deve ser acomodada em conjuntos multimateriais.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados de Têmpera Comuns	Notas
Chapa	0,5–6,0 mm	A resistência varia fortemente com a têmpera; bitolas mais finas são mais fáceis de conformar a frio	O, H111, H32, H116	Ampla aplicação em painéis e componentes conformados
Placa	6–200 mm	Placas grossas desenvolvem resistência ligeiramente maior na direção da espessura; histórico de laminação é importante	H32, H116	Placas estruturais e para casco marítimo; bitolas pesadas requerem laminação controlada
Extrusão	Seções transversais variáveis	A resistência depende do envelhecimento posterior e trabalho a frio; extrusões podem ser alivianas por tensões	O, H112, H32	Perfis complexos para chassis e estruturas metálicas
Tubo	Diâmetros de até várias centenas de mm	Resistência e resistência ao colapso controladas pela espessura da parede e têmpera	O, H32	Tubulação para pressão e estrutural; soldagem e dobra consideradas
Barra/Bastão	Diâmetros de até várias polegadas	Frequentemente fornecido em têmperas parcialmente work-hardened; usinabilidade varia	O, H111	Fixadores, pinos e componentes usinados; o tamanho da seção influencia as propriedades finais

Chapas e placas são produzidas por laminação e podem ser fornecidas em diversos estados de têmpera para atender a necessidades de conformação ou estruturais; o controle do processo de laminação e resfriamento é crítico para alcançar as propriedades mecânicas desejadas. Extrusões e tubos dependem de processos downstream e ciclos de envelhecimento/estabilização para evitar instabilidade dimensional posterior e gerenciar anisotropia.

Componentes conformados normalmente começam na condição O ou têmperas leves H1xx quando são exigidas conformações extensivas, podendo depois ser conformados a frio ou estabilizados para atingir as propriedades mecânicas finais. Placas usadas em aplicações marítimas ou estruturais são frequentemente produzidas na condição estabilizada H116 para minimizar a suscetibilidade à corrosão localizada e SCC (fissuração por corrosão sob tensão).

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Notas
AA	5456	EUA	Designação original da Aluminum Association, comumente usada em folhas de especificação
EN AW	5456	Europa	EN AW-5456 existe nas normas europeias com mesma composição nominal e tolerâncias regionais
JIS	A5456 (ou similar)	Japão	Designação local usada para ligas 5xxx equivalentes de alto teor de Mg; verificar catálogo JIS para correspondência exata
GB/T	5456	China	A designação chinesa GB/T normalmente alinha-se ao AA 5456, mas tolerâncias de fabricação e têmperas podem variar

Equivalência entre normas em geral vale para composição nominal, mas diferenças ocorrem nos limites aceitáveis de impurezas, espessuras requeridas para testes mecânicos e designações de têmpera. Normas regionais também podem especificar têmperas aceitáveis diferentes ou requisitos adicionais de estabilização para aplicações marítimas.

Engenheiros devem sempre comparar o texto completo das normas para verificar tolerâncias químicas e mecânicas, métodos de ensaio acordados e certificações especificadas (ex.: certificados de teste de fábrica) ao substituir graus entre normas para garantir equivalência funcional.

Resistência à Corrosão

5456 apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica geral e à água do mar comparado com muitas ligas de alumínio tratáveis termicamente, devido principalmente aos efeitos benéficos do magnésio na promoção de filmes superficiais protetores. Em atmosferas moderadamente corrosivas, a liga tem bom desempenho e, com controle de impurezas e têmperas estáveis, é amplamente aceita para cascos marítimos e estruturas offshore.

No entanto, o alto teor de magnésio aumenta a suscetibilidade a ataques localizados e fissuração por corrosão sob tensão (SCC) em ambientes contendo cloretos, a menos que a liga seja produzida e estabilizada para uso marítimo. Têmperas estabilizadas (H116, H321) e composições com baixo teor de cobre mitigam o risco de SCC ao limitar intermetálicos e efeitos de sensibilização.

Interações galvânicas com materiais catódicos como aço inoxidável ou cobre devem ser gerenciadas por camadas isolantes ou uso de fixadores compatíveis; ligas de alumínio como 5456 serão anódicas em muitos conjuntos bimetálicos e podem corroer preferencialmente se em contato elétrico em eletrólito. Comparado com séries 6xxx (Al–Mg–Si) ou 7xxx (Al–Zn), o 5456 oferece melhor resistência geral e marinha à corrosão, mas é mais propenso a SCC induzida por cloretos do que ligas 5xxx com menor conteúdo de Mg e limites de impurezas mais rigorosos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

5456 é facilmente soldado com processos comuns de fusão como GTAW (TIG) e GMAW (MIG), tolerando entradas de calor elevadas sem trinca a quente desde que os consumíveis sejam escolhidos corretamente. Ligas de adição alumínio-magnésio como ER5356 ou ER5183 são recomendadas para combinar resistência e manter resistência à corrosão no cordão de solda e na ZAC. A ZAC pode sofrer amolecimento se o material base for work-hardened; propriedades mecânicas pós-soldagem devem ser avaliadas e, se necessário, aplicadas têmperas localizadas ou ajustes de projeto.

Usinabilidade

A usinagem do 5456 é moderada em comparação com ligas de fácil usinagem; seu relativamente alto teor de Mg aumenta a resistência e o encruamento, que podem desgastar as arestas de corte mais rapidamente do que ligas próximas ao alumínio puro. Ferramentas de carboneto com geometria positiva, uso adequado de fluido de corte e evacuação controlada de cavacos são recomendados para controlar o acúmulo de rebarba e minimizar efeitos de encruamento. Velocidades e avanços devem ser ajustados conforme a seção e a têmpera; cortes leves e estratégias de usinagem interrompida ajudam em seções mais espessas e work-hardened.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente na condição recozida (O), mas diminui com o aumento do trabalho a frio; raios mínimos internos para dobras em chapas são tipicamente governados pela têmpera e espessura, devendo ser validados por testes de conformação. Para embutimento profundo e estiramento, preferem-se condições O ou têmperas leves H1xx, enquanto peças H32/H34 são mais indicadas para operações que exigem estabilidade dimensional final com menor conformação. O retorno elástico (springback) é maior em têmperas de maior resistência e deve ser considerado em projetos de matrizes e compensações de ferramentas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Sendo uma liga não tratável termicamente, o 5456 não responde a endurecimento por precipitação para aumento de resistência; ao invés disso, os aumentos de resistência vêm do encruamento e deformação a frio. O recozimento (O) é realizado em temperaturas elevadas para restaurar ductilidade por recristalização; os parâmetros do processo variam conforme a espessura, normalmente com temperaturas na faixa de 300–400 °C seguidas por resfriamento controlado.

Tratamentos de estabilização térmica (designados H116/H321 na prática) usam exposições térmicas moderadas ou controle rigoroso de composição para minimizar a suscetibilidade à corrosão intergranular e SCC. Essas etapas de estabilização visam não a produção de resistência adicional mas sim estabelecer uma microestrutura mais estável contra corrosão e aliviar tensões residuais após o trabalho a frio.

Como não existe caminho de endurecimento tipo T6, engenheiros que buscam resistência maior dependem de processamento termomecânico, trabalho a frio controlado e seleção da têmpera H3x mais resistente compatível com a conformabilidade e exigências de soldagem. Excesso de têmpera ou exposição a temperaturas elevadas em serviço ou soldagem pode reduzir a resistência do material work-hardened por recuperação e recristalização parcial.

Desempenho em Alta Temperatura

5456 mantém propriedades mecânicas úteis em temperaturas moderadamente elevadas, mas sofre perda progressiva de resistência conforme a temperatura ultrapassa a ambiente, com reduções significativas normalmente acima de 150–200 °C. A resistência ao fluência (creep) é limitada comparada a ligas especializadas para altas temperaturas; cargas prolongadas em temperaturas elevadas não são recomendadas sem testes específicos.

A oxidação em ar é mínima devido à formação de filmes de óxido protetores; contudo, temperaturas elevadas podem acelerar processos de difusão que reduzem a resistência do trabalho a frio e podem alterar o acabamento superficial ou a estabilidade dimensional. Em estruturas soldadas, a ZAC é frequentemente o elo mais fraco em altas temperaturas, pois a recuperação microestrutural e o amolecimento podem ser acelerados por ciclos térmicos subsequentes.

Projetistas devem limitar temperaturas de serviço contínuo e considerar efeitos de ciclo térmico sobre vida à fadiga e redistribuição de tensões residuais. Para exposições de curto prazo a temperaturas mais elevadas, o 5456 pode ser aceitável, mas aplicações estruturais de longo prazo em alta temperatura requerem ligas alternativas ou medidas protetivas no projeto.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 5456 É Utilizado
Marinha	Chapa do casco, painéis da superestrutura	Alta resistência à corrosão em água do mar e boa resistência para estruturas soldadas
Offshore / Energia	Componentes de plataforma, suportes de tubulação	Resistência e soldabilidade em seções estruturais grandes com exposição a cloretos
Automotivo / Transporte	Painéis de reboques, seções estruturais	Alta relação resistência/peso e boa resistência a amassados para componentes da carroceria e chassi
Aeroespacial	Estruturas secundárias, acessórios	Resistência e resistência à fratura onde ligas não tratáveis termicamente são preferidas
Eletrônica / Térmica	Dispersores de calor, estruturas	Alta condutividade térmica e baixa densidade para resfriamento passivo

O 5456 é amplamente especificado quando é necessária uma combinação de alta resistência proporcionada pelo magnésio, boa soldabilidade e resistência à corrosão marinha em formas estruturais. Seu equilíbrio de propriedades o torna uma escolha comum para painéis de grande espessura, estruturas soldadas e componentes que devem permanecer resistentes à corrosão sem requerer endurecimento por precipitação.

Diretrizes de Seleção

O 5456 é uma boa escolha quando os engenheiros precisam de um alumínio não tratável termicamente com maior resistência que as ligas puras comerciais, mantendo excelente resistência à corrosão marinha. Em comparação com o 1100, o 5456 troca parte da condutividade elétrica e conformabilidade por limites de escoamento e resistência à tração substancialmente maiores.

Em relação às ligas endurecidas por deformação como 3003 ou 5052, o 5456 geralmente oferece maior resistência e melhor desempenho em água do mar, embora possa ser mais suscetível à trinca sob tensão por cloretos (SCC) a menos que fornecido em temperaturas estabilizadas como H116. Comparado com ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 5456 proporciona resistência à corrosão superior e soldagem facilitada, mas menor resistência máxima; escolha 5456 quando a corrosão e integridade da solda forem mais importantes que a máxima resistência atingível.

Para compras e projeto, priorize a seleção do estado (O vs H32 vs H116) conforme necessidade de conformação e ambiente de serviço, confirme compatibilidade do metal de adição para soldagem e especifique estabilização se SCC marinha for uma preocupação. Custo e disponibilidade geralmente são favoráveis para ligas 5xxx, mas confirme as temperaturas padrão e opções de espessura de chapas locais cedo na fase de projeto.

Resumo Final

O 5456 continua sendo uma liga de engenharia relevante por combinar resistência elevada impulsionada pelo magnésio com forte resistência à corrosão marinha e soldabilidade simples, atendendo aos mercados estrutural e naval onde o tratamento térmico é impraticável. Seu comportamento previsível dependente da temperatura e disponibilidade em formas de chapa, folha e extrudada o tornam uma escolha prática para projetistas que equilibram resistência, durabilidade e manufacturabilidade.