Alumínio EN AW-3003: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

EN AW-3003 é um membro da série 3xxx de ligas de alumínio forjado, pertencente à família alumínio-manganês, projetada para oferecer resistência moderada e excelente resistência à corrosão. A série 3xxx deve seu principal elemento de fortalecimento às adições de manganês, tipicamente cerca de 1,0–1,5% em peso, que produzem uma dispersão uniforme de partículas intermetálicas e fornecem fortalecimento por solução sólida e refinamento de grão sem depender do endurecimento por precipitação.

3003 é uma liga não tratável termicamente, endurecível por deformação; o fortalecimento é obtido por trabalho a frio em vez de precipitação térmica. As características principais incluem boa resistência moderada, excelente conformabilidade em temperaturas recozidas, muito boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos e ampla compatibilidade com processos comuns de soldagem.

Indústrias que frequentemente utilizam EN AW-3003 incluem construção civil para coberturas e revestimentos, eletrodomésticos e utensílios domésticos, dutos HVAC, manuseio químico onde não se espera corrosão por pitting agressivo e fabricação geral de chapas metálicas. Engenheiros escolhem 3003 quando é necessária uma combinação de baixo custo, boa conformabilidade e resistência razoável, e quando a superior resistência galvânica ou ao pitting de sistemas com maior teor de liga não é necessária.

Variantes de Tempera

Tempera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo, melhor para estampagem profunda e conformação
H12	Moderado	Moderado	Bom	Excelente	Endurecimento por deformação parcial para rigidez moderada
H14	Moderado-Alto	Moderado	Bom	Excelente	Tempera comum por trabalho a frio para aplicações em chapas
H16	Alto	Baixo-Moderado	Regular	Excelente	Endurecido por deformação mais intenso para maior limite de escoamento
H18	Muito Alto	Baixo	Fraco-Regular	Excelente	Máximo endurecimento por trabalho a frio
H22 / H24	Moderado	Moderado	Bom	Excelente	Trabalho a frio e recozimento parcial; equilíbrio entre conformação e resistência

A tempera tem impacto primário no equilíbrio mecânico entre resistência e ductilidade porque o 3003 é fortalecido pelo endurecimento por deformação, e não por envelhecimento. O produto recozido (O) oferece a melhor conformabilidade para estampagem profunda e dobras complexas, enquanto as temperas da série H trocam alongamento por maior limite de escoamento e resistência à tração, úteis para painéis estruturais e reforços.

Composição Química

Elemento	Faixa (%)	Observações
Si	0.0 – 0.6	Impureza do processamento; pequenas quantidades reduzem fluidez na fundição, porém efeito limitado em produtos forjados
Fe	0.0 – 0.7	Forma intermetálicos que podem reduzir a ductilidade em concentrações elevadas
Mn	1.0 – 1.5	Elemento principal de liga que fornece resistência e resistência à corrosão
Mg	0.0 – 0.2	Pequenas quantidades podem aumentar ligeiramente a resistência; alto teor de Mg não presente no 3003
Cu	0.05 – 0.20	Aditivo secundário; melhora a resistência modestamente, mas pode reduzir resistência à corrosão se em excesso
Zn	0.0 – 0.10	Quantidade vestigial apenas
Cr	0.0 – 0.05	Elemento vestigial para controlar a estrutura de grão em algumas especificações
Ti	0.0 – 0.15	Frequentemente presente como refinador de grão em pequenas quantidades
Outros	Balanceamento Al + resíduos	Impurezas vestigiais típicas e elementos microaleantes intencionais

A química da liga centra-se no manganês como o principal contribuinte para resistência e resistência à corrosão, com cobre e ferro mantidos em níveis baixos a moderados para preservar a ductilidade e limitar a formação de intermetálicos. Pequenas adições de Ti ou Cr podem ser usadas para controlar o tamanho do grão no processamento, enquanto Si e Fe são controlados para evitar efeitos adversos sobre conformabilidade e qualidade superficial.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do EN AW-3003 é característico de uma liga de alumínio dúctil trabalhada a frio. Em condição recozida, a liga apresenta limites de escoamento e resistência à tração relativamente baixos, mas alto alongamento uniforme adequado para estampagem profunda. O trabalho a frio para temperas da série H eleva significativamente os valores de limite de escoamento e resistência à tração, reduzindo o alongamento total e aumentando a dureza por multiplicação de discordâncias e envelhecimento por deformação.

O limite de escoamento e resistência à tração variam conforme a tempera e a espessura; calibres mais finos tipicamente alcançam resistências ligeiramente maiores após endurecimento por trabalho devido a efeitos de encruamento durante laminação e conformação. A dureza correlaciona-se com a tempera e o trabalho a frio; medições de dureza Brinell ou Vickers mostram um aumento progressivo da tempera O até a H18. O desempenho à fadiga é moderado e é influenciado mais pelo acabamento superficial, espessura e tensões residuais induzidas na conformação do que apenas pela composição.

Propriedade	O/Recozido	Temperas Chave (H14/H16)	Observações
Resistência à Tração (Rm)	≈ 80–120 MPa	≈ 150–220 MPa	Valores variam com espessura e tempera H específica
Limite de Escoamento (0,2% Rp0.2)	≈ 35–60 MPa	≈ 120–170 MPa	O trabalho a frio aumenta significativamente o limite de escoamento
Alongamento (A50)	≈ 20–35%	≈ 2–12%	Recozido tem alta conformabilidade; temperas H possuem ductilidade reduzida
Dureza (HB)	≈ 20–35 HB	≈ 40–60 HB	Dureza aumenta com o grau de endurecimento por deformação

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,73 g/cm³	Típica para ligas de alumínio-manganês forjadas
Faixa de Fusão	~640–655 °C	Faixa aproximada de sólido para líquido
Condutividade Térmica	~130–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro devido à liga; excelente para dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio comercial puro devido ao Mn e outros solutos
Calor Específico	~900 J/kg·K	Típico para ligas de alumínio próxima à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23,0–24,0 µm/m·K	Coeficiente linear de dilatação térmica (20–100 °C)

As propriedades físicas tornam o EN AW-3003 adequado onde transferência de calor e peso são importantes, mas onde a máxima condutividade elétrica não é requerida. A condutividade térmica é suficientemente alta para muitas aplicações de dissipação de calor e HVAC, enquanto o coeficiente moderado de dilatação térmica deve ser considerado em conjuntos multimateriais para evitar movimentos diferenciais.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,2 – 6 mm	Conforma e endurece por trabalho previsivelmente	O, H14, H16	Forma mais comum para painéis de eletrodomésticos, coberturas, revestimentos
Placa	6 – 25 mm	Menor conformabilidade, maior rigidez	O, H12, H14	Usada para painéis estruturais e invólucros fabricados
Extrusão	Perfis customizados	Resistência depende da seção e do trabalho a frio	O, H14	Limitada em comparação com ligas 6xxx; usada onde conformação e corrosão importam
Tubo	0,4 – 6 mm de parede	Boa soldabilidade e conformação	O, H14	Dutos HVAC, linhas de combustível em ambientes não críticos
Barra/Vara	Ø3 – Ø50 mm	Limitada ao endurecimento por deformação, sem tratamento térmico	O, H14, H16	Matéria-prima para forjamento e usinagem de conexões e fixadores

Diferentes formas de produto refletem o processamento a jusante e as demandas da aplicação: chapa e placa são laminadas e fornecidas em diversas temperas otimizadas para conformação ou resistência, enquanto extrusões e tubos requerem atenção ao projeto de matriz e resfriamento pós-extrusão para controle das propriedades. Seções mais espessas não trabalham a frio tão uniformemente quanto material de calibre fino e podem necessitar de recozimentos pré ou pós-processamento para alcançar a ductilidade desejada.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	3003	Estados Unidos	Designação comum nas normas ASTM/AA
EN AW	3003	Europa	Liga forjada equivalente sob nomenclatura EN
JIS	A3003	Japão	Sistema JIS que referencia A3003 como contraparte próxima
GB/T	3A21	China	Designação chinesa equivalente ao 3003 em muitas especificações

Graus equivalentes entre normas baseiam-se em química e desempenho amplamente similares, mas faixas permissíveis e testes requeridos podem diferir. Compradores devem verificar fichas técnicas específicas para limites de impurezas, temperas exigidas e protocolos de ensaio, pois pequenas diferenças podem afetar acabamento superficial, desempenho em estampagem e certificação para aplicações reguladas.

Resistência à Corrosão

O EN AW-3003 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica devido à película passiva de óxido de alumínio e ao efeito relativamente benigno do manganês como principal elemento de liga. Desempenha-se bem em exposições internas e rurais/urbanas e resiste a atmosferas industriais leves onde compostos de enxofre não são agressivos.

Em ambientes marinhos ou contendo cloretos, o 3003 tem desempenho aceitável para muitos componentes secundários marinhos, mas não é tão resistente à corrosão por pite e fresta quanto ligas de alumínio-magnésio da série 5xxx. Para componentes estruturais marinhos primários ou detalhes expostos a altos teores de cloretos, as ligas da classe 5xxx (ex.: 5083, 5052) ou revestimentos protetores são geralmente preferidas.

A suscetibilidade à corrosão sob tensão para o 3003 é baixa porque suas resistências máximas alcançáveis são modestas em comparação com ligas tratáveis termicamente de alta resistência; no entanto, a corrosão galvânica localizada pode ser uma preocupação quando combinada com metais mais nobres, como cobre ou aços inoxidáveis, sem isolamento adequado. A seleção correta de materiais e técnicas de isolamento reduzem o risco de ataque galvânico em conjuntos de metais mistos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade
O EN AW-3003 é facilmente soldado utilizando métodos comuns de fusão, como GTAW (TIG) e GMAW (MIG), com baixo risco de trincas por solidificação. As ligas de enchimento comuns incluem ER4043 (Al–Si) e ER4047 para melhor fluidez, e ER5356 (Al–Mg) quando se deseja maior resistência na solda; a escolha depende do projeto da junta e das considerações pós-solda sobre corrosão. As zonas afetadas pelo calor apresentarão amolecimento localizado em relação ao material base trabalhado a frio, porém sem fragilização por envelhecimento precipitado, visto que a liga não é tratável termicamente.

Usinabilidade
A usinagem do 3003 é moderada em comparação com ligas de alumínio facilmente usináveis; seu índice de usinabilidade é inferior ao das ligas contendo Al–Cu ou Al–Si devido à formação de cavacos dúcteis e tendência à formação de rebarbas. Recomenda-se o uso de ferramentas de carboneto com geometria afiada, ângulo positivo de ataque e lubrificação/fluido de corte adequado, além de velocidades de fuso ajustadas para evitar o encruamento e promover a quebra dos cavacos. Furação e roscamento exigem ciclos apropriados de avanço e evacuação dos cavacos em furos profundos.

Conformabilidade
A conformabilidade é um dos principais atributos do 3003, especialmente no tratamento O totalmente recozido, onde é possível realizar estamparia profunda, estiramento e dobras complexas sem trincas. Raios mínimos de curvatura normalmente são da ordem de 1 a 2 vezes a espessura do material para o tratamento O, mas aumentam para as condições H conforme a ductilidade diminui; projetistas devem validar os raios de conformação para bitolas e geometrias específicas. O encruamento aumenta a resistência, porém limita operações subsequentes de conformação; recozimentos intermediários são comumente usados para sequências severas de conformação.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O EN AW-3003 não responde a tratamento térmico de solução nem ao envelhecimento artificial por não possuir elementos significativos de endurecimento por precipitação; é classificado como não tratável termicamente. O recozimento térmico na faixa de aproximadamente 350–450 °C é utilizado para completa recristalização e restauração da ductilidade após trabalho a frio, com tempos de imersão e taxas de resfriamento controlados para evitar distorções e manter a qualidade superficial.

O encruamento é o principal mecanismo de modificação das propriedades: a deformação a frio controlada gera as condições H com aumentos previsíveis nos limites de escoamento e resistência à tração. As transições de condição seguem designações padrão (ex.: O → H14) obtidas por graus especificados de trabalho a frio ou por recozimento parcial para alcançar condições intermediárias como H22/H24.

Desempenho em Alta Temperatura

Em temperaturas elevadas, o EN AW-3003 perde resistência progressivamente devido à ativação térmica que permite o movimento e recuperação de discordâncias; redução significativa da resistência torna-se evidente acima de aproximadamente 125–150 °C para serviço prolongado. A oxidação limita-se à formação de uma camada estável de óxido de alumínio e geralmente não é fator limitante para exposições moderadas, mas a exposição prolongada a alta temperatura degradará propriedades mecânicas e estabilidade dimensional.

Zonas soldadas e áreas fortemente trabalhadas podem apresentar amolecimento térmico durante serviço em altas temperaturas; projetistas devem considerar os efeitos de fluência e relaxação para cargas sustentadas em temperaturas elevadas e preferir ligas com classificação térmica superior para serviço contínuo acima da faixa de 100–150 °C.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o EN AW-3003 é Usado
Automotiva	Escudos térmicos, acabamentos, dutos HVAC	Boa conformabilidade, resistência à corrosão, custo-benefício
Marinha	Painéis não estruturais, componentes internos	Resistência à corrosão em ambientes atmosféricos marinhos
Aeroespacial	Conexões, revestimentos aerodinâmicos (não estruturais)	Boa relação resistência/peso para componentes secundários
Eletrônica	Dispersores térmicos, invólucros	Boa condutividade térmica aliada à conformabilidade
Eletrodomésticos	Panelas, painéis de refrigeradores	Acabamento superficial, conformabilidade e resistência à corrosão

O EN AW-3003 é preferido para aplicações onde se busca equilíbrio entre baixo custo, facilidade de fabricação e resistência à corrosão, mas onde a máxima resistência estrutural não é essencial. Sua versatilidade em chapas, tubos e peças conformadas o torna material básico para muitos fabricantes e OEMs.

Orientações para Seleção

O EN AW-3003 é selecionado quando resistência moderada, excelente conformabilidade e boa resistência à corrosão atmosférica são os principais requisitos, e quando custo e disponibilidade são importantes. Escolha o tratamento O para conformações complexas e estampo profundo, e os tratamentos da série H quando se requer maior rigidez ou limite de escoamento em peças fabricadas.

Comparado com alumínio comercialmente puro (1100), o 3003 oferece resistência significativamente maior com pequena redução na condutividade elétrica e térmica; use o 1100 quando a máxima condutividade e maciez forem críticas. Em relação às ligas série 5xxx, como 5052, o 3003 sacrifica alguma resistência a cloretos/pites e desempenho mecânico para melhor conformabilidade e normalmente menor custo do material, tornando-o preferível para conformação geral e revestimento. Em comparação com ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 3003 apresenta melhor conformabilidade a frio e menor custo, porém menor resistência máxima; prefira o 3003 quando a complexidade de conformação e a corrosão forem prioritárias em detrimento da resistência mecânica máxima.

Resumo Final

O EN AW-3003 permanece como uma liga de alumínio amplamente utilizada e prática para engenharia moderna devido à combinação de boa conformabilidade, resistência aceitável após trabalho a frio, excelente soldabilidade e resistência confiável à corrosão em muitos ambientes. Seu equilíbrio entre propriedades e custo-benefício faz dele material de escolha para HVAC, eletrodomésticos, revestimentos arquitetônicos e fabricação geral de chapas metálicas onde a resistência máxima à tração não é o principal requisito de projeto.