Alumínio 5457: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5457 é uma liga da série 5xxx de ligas de alumínio, pertencendo à família Al–Mg, onde o magnésio é o principal elemento de liga. Como membro da família 5xxx, não é passível de tratamento térmico; o fortalecimento é alcançado principalmente por meio do magnésio em solução sólida e por encruamento durante operações de conformação.

Os principais elementos de liga no 5457 são o magnésio em níveis relativamente altos (tipicamente em torno de 4–5% em peso), com adições controladas de manganês e quantidades vestigiais de cromo e titânio para refinar a estrutura de grãos e controlar a recristalização. Essas escolhas de liga proporcionam uma combinação de resistência elevada para uma chapa de alumínio laminado e melhor resistência à corrosão geral em comparação com várias ligas das séries 1xxx–3xxx.

As características principais do 5457 incluem resistência moderada a alta para uma liga não tratável termicamente, boa soldabilidade com metais de adição adequados, conformabilidade razoável em tratamentos térmicos mais macios, e boa resistência à corrosão atmosférica e marinha quando adequadamente acabada. Os setores típicos que utilizam 5457 são carrocerias externas automotivas e fechamentos, reboques e painéis de transporte, componentes estruturais gerais, e algumas aplicações náuticas e arquitetônicas onde se exige uma combinação favorável de relação resistência/peso e resistência à corrosão.

Engenheiros escolhem o 5457 em vez de outras ligas quando se busca um equilíbrio entre maior limite de escoamento e resistência à tração do que as ligas endurecidas por deformação comuns (series 3000/5000 com menor teor de Mg), sem recorrer às ligas 6xxx ou 7xxx tratáveis termicamente, que complicam a conformação e soldagem. É selecionado quando se necessita de maior resistência impulsionada pelo magnésio, mantendo superior resistência à corrosão e boa pintabilidade para aplicações externas.

Variedades de Tratamento Térmico

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo, máxima ductilidade para conformação
H111	Médio-Alto	Moderado	Bom	Muito bom	Encruamento unidirecional, comum para conformação de chapas
H14	Médio	Moderado-Alto	Muito bom	Muito bom	Tratamento quarto-dureza para conformação moderada com maior resistência
H18	Alto	Baixo	Limitada	Bom	Totalmente duro para aplicações que necessitam de máxima resistência no estado laminado
H32	Médio-Alto	Moderado	Bom	Muito bom	Encruado e estabilizado; usado para limitar o retorno elástico (springback)
H116 / H321	Médio-Alto	Moderado	Bom	Muito bom	Tratamentos estabilizados para melhor resistência à corrosão por tensão e ciclos de pintura a forno

O tratamento térmico no 5457 é utilizado para equilibrar a manufaturabilidade e a resistência no estado como fabricado; tratamentos mais macios (O, H14) são usados para estampagem profunda e conformação complexa, enquanto tratamentos mais duros (H18, H32) oferecem valores maiores de limite de escoamento e resistência à tração no estado produzido. Variantes estabilizadas como H116 ou H321 são selecionadas para aplicações marítimas ou pintadas, pois limitam alterações de precipitação durante exposição térmica e reduzem a suscetibilidade a fenômenos de corrosão sob tensão.

Como o 5457 não é tratável termicamente, as mudanças nas propriedades mecânicas são dominadas pelo trabalho a frio, envelhecimento por deformação e estabilização térmica, ao invés de tratamentos de solução e envelhecimento comuns às famílias 6xxx ou 7xxx.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Impureza típica; mantida baixa para preservar ductilidade e resistência à corrosão
Fe	≤ 0,40	Impureza que pode formar intermetálicos afetando tenacidade e acabamento superficial
Mn	0,20–0,80	Controla a estrutura do grão e melhora resistência e tenacidade
Mg	4,0–5,0	Principal elemento de fortalecimento por solução sólida
Cu	≤ 0,10	Mantido baixo para reter resistência à corrosão; cobre elevado aumenta resistência mas reduz resistência à corrosão
Zn	≤ 0,25	Minoritário; níveis mais altos podem promover atividade galvânica
Cr	0,05–0,25	Adicionado para controlar a recristalização e melhorar resistência à corrosão em contornos de grão
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão adicionado em pequenas quantidades durante fundição/preparação do lingote
Outros (cada)	≤ 0,05–0,15	Inclui elementos vestigiais; o balanço é Al

O alto teor de magnésio é o principal responsável pela resistência elevada do 5457 em relação às ligas 5xxx com menor teor de Mg. O manganês refina o tamanho dos grãos e aumenta a resistência sem perda significativa da resistência à corrosão. Pequenas quantidades de cromo e titânio são microelementos adicionados deliberadamente para estabilizar a estrutura e controlar o crescimento de grãos durante o processamento termomecânico, contribuindo para preservar a conformabilidade e limitar o amolecimento relacionado à recristalização.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 5457 depende fortemente do tratamento térmico e da espessura da chapa: tratamentos térmicos mais macios apresentam alto alongamento e limite de escoamento inferior, enquanto tratamentos encruados elevam o limite de escoamento e a resistência à tração máxima com redução do alongamento. Os limites de escoamento nos tratamentos endurecidos são relativamente altos para uma liga não tratável termicamente, oferecendo margens úteis para projeto em painéis estruturais de baixa espessura.

A dureza acompanha a resistência à tração e aumenta com o trabalho a frio; as condições do tipo H18 alcançam os maiores valores de Brinell ou Vickers disponíveis para esta liga, enquanto os testes no estado O reportam dureza bem mais baixa, condizente com excelente conformabilidade. O desempenho à fadiga é geralmente bom para aplicações de transporte, desde que o acabamento superficial e proteção contra corrosão estejam controlados; a vida útil em fadiga é sensível à soldagem, entalhes e riscos superficiais.

Os efeitos da espessura são significativos: calibres mais finos normalmente apresentam valores aparentes mais altos de limite de escoamento e resistência à tração após laminação e trabalho a frio devido ao aumento do encruamento, enquanto placas ou extrudados mais grossos costumam ser mais macios e apresentar menor alongamento. Engenheiros de projeto devem portanto utilizar propriedades vinculadas ao tratamento térmico da liga e à forma e espessura específica do produto, ao invés de valores generalizados.

Propriedade	O/Recozido	Tratamento Chave (H111/H32 típico)	Observações
Resistência à Tração (MPa)	200–260	320–380	Valores variam com espessura e grau de encruamento; faixas indicadas são típicas para produtos em chapa
Limite de Escoamento (MPa)	80–150	200–310	O limite de escoamento aumenta significativamente com o trabalho a frio; a especificação deve referenciar tratamento térmico e espessura
Alongamento (%)	18–30	8–18	A ductilidade decresce com o aumento da resistência; a conformabilidade deve ser avaliada para o tratamento requerido
Dureza (HB)	35–60	80–110	A dureza está correlacionada à resistência à tração e ao nível de trabalho a frio; testes de dureza são úteis para controle de qualidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,69 g/cm³	Ligeiramente menor que alguns outros produtos de alumínio altamente ligados; boa relação resistência/peso
Solidus/Liquidus	~605–650 °C	A liga amplia o intervalo de fusão em comparação ao alumínio puro
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K (25 °C)	Inferior ao alumínio puro; aceitável para gerenciamento térmico geral, mas menor que as ligas 1xxx puras
Condutividade Elétrica	~28–36 % IACS	Reduzida pelas adições de Mg e Mn; importante para aplicações elétricas e considerações de união
Calor Específico	~880–920 J/kg·K	Típico para ligas de alumínio próximas à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K	Típico para ligas de alumínio; considerar dilatações diferenciais com aço ou compósitos

As propriedades físicas da liga tornam o 5457 atrativo onde se requer baixa massa e desempenho térmico razoável, mas ela não é escolhida quando se busca máxima condutividade térmica ou elétrica. A dilatação térmica é típica para alumínio e deve ser considerada em montagens que combinem materiais diferentes para evitar tensões acumuladas durante ciclos de temperatura.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,5–4,0 mm	A resistência aumenta com a redução a frio e o encruamento	O, H14, H111, H32	Forma mais comum usada em painéis automotivos e revestimentos arquitetônicos
Placa	>4,0 mm	Menor encruamento comparado com chapa fina; usos estruturais usinados ou soldados	O, H112	Utilizada onde são exigidos rigidez, soldabilidade e furação
Extrusão	Perfis seccionais	A resistência depende da relação de extrusão e do trabalho a frio subsequente	O, H22, H32	Usada para estruturas e reforços onde se deseja alta resistência com baixo peso
Tubo	Ø pequeno a grande	A resistência é determinada pela espessura da parede e pela tempera	H14, H32	Aplicada em estruturas leves, corrimãos e armações de transporte
Barra/Haste	Vários diâmetros	Normalmente mais macia, a menos que trefilada a frio	O, H12	Usada para fixadores, componentes usinados e peças fabricadas

Diferenças no processamento influenciam a resposta mecânica e as aplicações pretendidas: chapa é frequentemente laminada a frio e encruada para painéis de carroceria, enquanto extrusões e placas são geralmente fornecidas em temperas mais macias para permitir conformação ou usinagem subsequente. Estratégias de soldagem e união também variam conforme a forma; por exemplo, soldagem de tubo e extrusão geralmente requer metais de adição e tratamentos pré ou pós-solda para controlar o amolecimento da ZTA.

Grades Equivalentes

Norma	Grade	Região	Observações
AA	5457	USA	Designação usada em normas e catálogos de fornecedores norte-americanos
EN AW	5457	Europa	Designação EN que coincide numericamente com AA; limites químicos e mecânicos podem variar ligeiramente conforme a norma
JIS	—	Japão	Sem equivalência exata JIS; possui propriedades similares a produtos da série Al–Mg com alto teor de Mg, mas verifique a especificação local
GB/T	5457	China	Normas chinesas podem listar 5457 com composição comparável, porém especificam diferentes tolerâncias e temperas

Há geralmente uma correspondência numérica próxima (EN AW-5457) em especificações europeias, mas pequenas diferenças permitidas nos limites de impurezas, designações de tempera e protocolos de ensaio fazem com que os engenheiros comparem certificados de análise ao invés de assumirem intercambialidade. Para JIS e algumas normas nacionais pode não haver um equivalente exato; nesses casos a seleção é baseada no pareamento de composição e faixa de propriedades mecânicas em vez de apenas na designação da liga.

Resistência à Corrosão

5457 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica e industrial devido à camada protetora de óxido de alumínio e à química relativamente limpa da liga. O teor elevado de magnésio aumenta a resistência geral à corrosão em comparação com muitas ligas 1xxx e 3xxx, mas pode aumentar a sensibilidade a certos modos localizados de corrosão se impurezas (Fe, Si) estiverem altas. Acabamentos superficiais adequados, revestimentos e anodização melhoram a durabilidade a longo prazo em aplicações arquitetônicas e de transporte expostas.

Em ambientes marinhos, 5457 apresenta bom desempenho para muitas aplicações estruturais, porém a suscetibilidade à fenda por corrosão sob tensão (SCC) aumenta com o aumento do teor de magnésio e dos níveis de tensão de tração. Temperas estabilizadas (H116/H321) ou tratamentos pós-solda são comumente usados para mitigar o risco de SCC em serviço em atmosferas contendo cloretos. Interações galvânicas com metais mais nobres (ex.: cobre, aços inoxidáveis) exigem atenção; isolamento adequado e escolha de fixadores evitam ataques localizados acelerados.

Comparado com ligas 6xxx tratáveis termicamente, a 5457 é geralmente superior para resistência à corrosão a longo prazo em muitos ambientes com cloretos, enquanto as ligas 6xxx podem apresentar maior resistência máxima, porém menor resistência intrínseca à corrosão sem medidas protetivas. Em relação a ligas 3xxx com baixo teor de magnésio ou ligas 1xxx puras, 5457 oferece melhor resistência mecânica sem penalidade severa na resistência à corrosão, tornando-a adequada para painéis estruturais externos e superestruturas marítimas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

5457 é facilmente soldada por processos comuns de fusão (TIG, MIG/GMAW) e apresenta bom desempenho com ligas de alumínio-magnésio para metal de adição, tais como ER5356 e ER5183, que proporcionam boa ductilidade e resistência à corrosão no cordão. O risco de fissuração em quente é relativamente baixo comparado a algumas ligas com alto teor de cobre, mas o projeto cuidadoso da junta e o controle do aporte térmico são necessários para minimizar o amolecimento da ZTA e distorções. As propriedades mecânicas pós-solda na ZTA serão reduzidas em relação ao metal base encruado, portanto, o projeto da junta e possíveis tratamentos mecânicos pós-solda devem ser considerados em aplicações de alta tensão.

Usinabilidade

A usinabilidade da 5457 é moderada comparada a aços free-cutting ou ligas 6xxx; a liga pode apresentar aderência se os parâmetros de corte não forem otimizados. Ferramentas de carbonetos com ângulos de ataque positivos adequados, fixação rígida da peça e refrigeração por inundação são recomendados para fresamento e torneamento de placas e perfis extrudados. Use velocidades de corte moderadas e velocidades de avanço maiores para quebrar os cavacos; cortes interrompidos se beneficiam de carbonetos mais resistentes ou revestimentos para evitar lascamento nas arestas.

Conformabilidade

O desempenho na conformação depende do tempera e da bitola: temperas completamente recozidas (O) e temperas com leve encruamento permitem estampagem profunda e conformação complexa; temperas mais duras reduzem os raios mínimos de dobra permitidos e aumentam o retorno elástico. Raios de dobra típicos para chapas variam na ordem de 2–4× a espessura em temperas macias, aumentando em temperas mais duras; sempre verifique com provas de conformação para geometrias complexas. Conformação a quente e projeto cuidadoso da ferramenta podem ampliar a conformabilidade para temperas de maior resistência, minimizando fissuras e rachaduras nas bordas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como integrante da família 5xxx, não tratável termicamente para aumento de resistência, a 5457 não responde a solubilização e envelhecimento artificial para desenvolver maior resistência. Os principais mecanismos disponíveis são o trabalho a frio e a estabilização térmica. Tratamentos de solubilização e ciclos de têmpera e envelhecimento aplicados à 5457 não produzem endurecimento por precipitação como observado nas ligas 6xxx; assim, os projetistas dependem da laminação e do encruamento para definir as propriedades em serviço.

O recozimento (tempera O) elimina o trabalho a frio prévio e restaura ductilidade para operações de conformação; trabalhos a frio controlados subsequentes fornecem equilíbrio entre resistência e alongamento para o serviço. Temperas estabilizadas (ex.: H116, H321) são obtidas por exposições térmicas a baixa temperatura ou envelhecimento controlado para reduzir a suscetibilidade ao envelhecimento por deformação e à corrosão sob tensão, sem redução significativa da resistência.

Desempenho em Alta Temperatura

5457 mantém resistência utilizável em temperaturas moderadamente elevadas, mas apresenta perda progressiva do limite de escoamento e resistência à tração conforme a temperatura ultrapassa ~100 °C. Para serviço contínuo acima de 100–150 °C, os projetistas devem validar a retenção das propriedades mecânicas, pois a exposição prolongada pode causar recuperação e recozimento parcial das microestruturas deformadas a frio. A taxa de oxidação é modesta e típica de ligas de alumínio; revestimentos protetores e anodização aumentam a estabilidade superficial em alta temperatura.

As zonas afetadas pelo calor na soldagem podem apresentar amolecimento localizado acentuado por temperaturas elevadas em serviço, demandando atenção especial ao projeto da junta e controle térmico quando montagens sofrerem soldagem e ciclos térmicos. A dilatação térmica e a rigidez diferencial em relação a materiais adjacentes devem ser avaliadas em aplicações de alta temperatura para evitar fadiga ou concentrações de tensões.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 5457
Automotiva	Painéis externos de carroceria, painéis internos de reforço	Oferece resistência superior a ligas com encruamento comuns, mantendo boa conformabilidade e pintura
Marinha	Painéis de superestrutura, acessórios de convés	Boa resistência à corrosão em atmosferas marítimas e soldabilidade razoável para fabricações
Aeroespacial / UAV	Peças estruturais secundárias, carenagens	Relação favorável resistência/peso para partes estruturais não primárias e bom acabamento para revestimentos aerodinâmicos
Transporte	Painéis de reboque, paredes de contêiner	Combinação de rigidez, tenacidade e resistência à corrosão para revestimentos estruturais expostos
Eletrônica / Gestão térmica	Suportes leves, apoios mecânicos	Condutividade térmica adequada e baixa densidade para suportes leves; não é escolha primária para dissipadores de alta performance

5457 é comumente escolhida onde se requer resistência média a alta, boa resistência à corrosão e versatilidade de fabricação sem a complexidade de tratamentos térmicos. É particularmente indicada para painéis externos automotivos e revestimentos de transporte onde operações repetidas de conformação e soldagem fazem parte da produção.

Dicas para Seleção

Ao selecionar 5457, priorize aplicações que demandem maior limite de escoamento e resistência à tração do que alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), mas que ainda necessitem de boa resistência à corrosão e conformabilidade. Comparada à 1100, a 5457 sacrifica condutividade elétrica e térmica, além da ductilidade máxima, em troca de resistência estrutural significativamente maior.

Em comparação com ligas endurecidas por trabalho comuns, como 3003 ou 5052, a 5457 apresenta maior resistência mecânica, mantendo resistência à corrosão geral comparável ou superior; escolha 5457 quando uma resistência adicional for justificada, mesmo com custo potencialmente maior e conformabilidade ligeiramente reduzida. Em relação a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, a 5457 não alcançará a resistência máxima dessas ligas após envelhecimento, mas frequentemente oferece soldabilidade e resistência à corrosão superiores sem a complexidade do tratamento térmico, portanto prefira 5457 onde a simplicidade de fabricação e o desempenho contra corrosão sejam mais importantes que a máxima resistência absoluta.

• Utilize 5457 para chapas estruturais externas, conjuntos soldados e onde o risco de corrosão sob tensão seja controlável com têmperas estabilizadas.
• Evite especificar 5457 se a condutividade elétrica máxima, conformabilidade extrema para estampagem profunda complexa ou resistência máxima após tratamento térmico forem os principais requisitos.

Resumo Final

A 5457 permanece uma liga de engenharia relevante onde é necessária uma combinação robusta de resistência impulsionada por magnésio, resistência à corrosão e versatilidade na fabricação, sem a complexidade do tratamento térmico. Seu equilíbrio entre propriedades mecânicas e de corrosão a torna uma escolha prática para aplicações automotivas, marítimas e de transporte que demandam materiais estruturais leves, soldáveis e conformáveis.