Alumínio 384: Composição, Propriedades, Guia de Envelhecimento & Aplicações

Visão Abrangente

A liga 384 é uma liga de alumínio forjada que pertence à família da série 3xxx, onde o manganês é o principal elemento de liga que a distingue das famílias 1xxx (alumínio comercialmente puro) e 6xxx (Mg-Si tratável termicamente). Ela é formulada para fornecer um equilíbrio entre resistência moderada, excelente conformabilidade e boa resistência à corrosão, permanecendo não tratável termicamente; o fortalecimento é obtido principalmente por efeitos de solução sólida e encruamento em vez de envelhecimento por precipitação. Os principais constituintes de liga, além do manganês, geralmente incluem concentrações modestas de ferro e magnésio, com adições traço de cromo ou titânio para controlar a estrutura do grão e o comportamento da recristalização. Os usuários finais típicos vêm dos setores automotivo (carroceria e acabamentos), estampagem de eletrodomésticos e bens de consumo, componentes arquitetônicos e certas aplicações marítimas e de trocadores de calor onde é requerida uma combinação de conformabilidade, soldabilidade e resistência adequada.

A liga é escolhida em vez de muitas alternativas quando os projetistas necessitam de uma resistência melhor que o alumínio comercialmente puro sem sacrificar a capacidade de estampagem profunda e desempenho em dobra; a 384 apresenta resistência superior à da 1100, mantendo formação superior comparada a muitas ligas 5xxx e 6xxx em condições comparáveis. A resistência à corrosão é boa em ambientes atmosféricos e levemente corrosivos devido ao baixo teor de cobre da liga e às proporções controladas de manganês/ferro, que limitam sítios catódicos intermetálicos. A soldabilidade é geralmente excelente nos processos comuns de fusão, e os tratamentos recozidos/macios permitem operações de conformação com raios apertados que seriam difíceis com ligas de alta resistência encruadas.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (30–45%)	Excelente	Excelente	Recozido total, máxima ductilidade para estampagem
H14	Moderado-Alto	Moderado (8–18%)	Boa	Excelente	Endurecido por deformação em estágio único, comumente usado para estampagens de resistência moderada
H18	Moderado	Moderado-Alto (12–25%)	Muito Boa	Excelente	Mais encruado que H14 com conformabilidade retida
H22	Moderado	Moderado (10–20%)	Boa	Excelente	Endurecido por deformação e estabilizado por recozimento parcial para propriedades consistentes
H24	Moderado-Alto	Moderado (8–15%)	Boa	Excelente	Endurecido e suavizado ligeiramente para equilibrar resistência e conformabilidade
H111	Baixo-Moderado	Alto (20–35%)	Muito Boa	Excelente	Essencialmente recozido mas com leve trabalho a frio, usado para chapas com propriedades controladas

A escolha da têmpera afeta fortemente o envelope mecânico e a janela de conformação da liga; a têmpera recozida O maximiza o alongamento e o desempenho em estampagem profunda, mas resulta na menor resistência, enquanto as têmperas da série H trocam ductilidade por maior limite de escoamento e resistência à tração via trabalho a frio controlado. A soldabilidade permanece favorável na maioria das têmperas porque a liga não é tratável termicamente e tem baixa suscetibilidade a amolecimento na zona afetada pelo calor; os projetistas devem selecionar a têmpera compatível com a rota de conformação e os objetivos de desempenho pós-fabricação.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10–0,60	Controlado para limitar a fragilidade e influenciar a fluidez em derivados fundidos; baixo Si na 384 forjada preserva ductilidade.
Fe	0,20–0,90	Ferro é impureza inevitável; gerenciado para minimizar intermetálicos grosseiros que reduzem a conformabilidade.
Mn	0,80–1,50	Endurecedor primário da série 3xxx; refina o grão e reduz a recristalização durante o processamento.
Mg	0,10–0,60	Pequenas adições elevam a resistência sem deslocar a liga para a sensibilidade à corrosão da classe 5xxx.
Cu	0,05–0,20	Mantido baixo para preservar a resistência à corrosão e reduzir a suscetibilidade a trincas por corrosão sob tensão (SCC).
Zn	≤0,20	Níveis baixos para evitar aumento significativo do risco de fragilização ambiental.
Cr	0,02–0,15	Microaleração para estabilizar a estrutura do grão e melhorar o acabamento superficial após processamento.
Ti	≤0,05	Adição menor para refinamento do grão em algumas formas de produto.
Outros	Resto Al, impurezas traço	Resíduos e elementos traço deliberados controlados para manter consistência e qualidade de superfície.

O controle composicional da 384 é ajustado para entregar uma combinação favorável de resistência, conformabilidade e resistência à corrosão; o manganês fornece o principal endurecimento e controle da recristalização enquanto o magnésio modesto aumenta a resistência sem impulsionar a liga para a faixa 5xxx, mais suscetível à corrosão. Os teores de ferro e silício são mantidos baixos para limitar a formação de partículas intermetálicas grosseiras que reduziriam o alongamento e prejudicariam a ductilidade durante operações severas de conformação.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, a 384 apresenta variação significativa conforme a têmpera e o grau de trabalho a frio; a chapa recozida exibe limite de escoamento relativamente baixo, porém alto alongamento e características estáveis de estricção, enquanto as têmperas da série H apresentam resistência ao escoamento e à tração substancialmente maiores em detrimento do alongamento uniforme. A resistência ao escoamento em condições encruadas aumenta aproximadamente em proporção à pré-deformação, e o expoente de encruamento (valor n) diminui conforme a têmpera se torna mais dura, afetando o retorno elástico (springback) e os resultados de conformação por estiramento. A dureza correlaciona-se com o limite de escoamento; valores Brinell ou Vickers são frequentemente usados como inspeção rápida para estimar propriedades de tração, e a resistência à fadiga segue a resistência à tração da liga e condição superficial — superfícies polidas ou jateadas melhoram substancialmente a vida à fadiga.

A espessura tem efeito pronunciado: bitolas mais finas geralmente alcançam maior encruamento efetivo durante laminação e exibem resistência um pouco maior nas têmperas H, enquanto placas mais espessas podem conter mais partículas intermetálicas grosseiras e mostrar alongamento ligeiramente reduzido. A iniciação de trincas por fadiga é comumente controlada pela condição superficial, tensão residual e carregamento em faixa média; as ligas 384 geralmente apresentam bom desempenho sob cargas cíclicas moderadas, mas requerem atenção de projeto para aplicações de alta frequência e elevado esforço. A exposição térmica próxima a 200 °C e superior relaxa progressivamente o encruamento e reduz a resistência porque a 384 não é tratável termicamente e não possui precipitados estáveis para manter os estados endurecidos.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: H14)	Observações
Resistência à Tração	90–140 MPa	160–240 MPa	Valores variam com bitola e percentual de encruamento; faixas típicas de uso mostradas.
Limite de Escoamento	30–80 MPa	120–200 MPa	O limite aumenta fortemente com o nível da têmpera H e pré-deformação.
Alongamento	30–45%	8–18%	Recozido permite estampagem profunda; têmperas H trocam ductilidade por resistência.
Dureza	20–35 HB	45–85 HB	Dureza Brinell escala aproximadamente com o limite de escoamento; usada para verificações rápidas de controle de qualidade.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,70 g/cm³	Típico para ligas de alumínio; útil para cálculos de massa e rigidez.
Faixa de Fusão	~555–650 °C	A liga amplia o intervalo de fusão em relação ao alumínio puro (660 °C solidus para Al puro).
Condutividade Térmica	120–160 W/m·K	Levemente inferior a do alumínio puro; adequada para aplicações de transferência de calor.
Condutividade Elétrica	~30–42 %IACS	Inferior à série 1xxx devido à liga; adequada para muitos usos em chassis elétricos.
Calor Específico	~900 J/kg·K	Próximo ao do alumínio puro; importante para projeto térmico transitório.
Coeficiente de Dilatação Térmica	23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para ligas de alumínio usado em cálculos de incompatibilidade térmica.

As propriedades físicas tornam a 384 atraente para componentes que exigem função estrutural e gerenciamento térmico, pois sua condutividade térmica permanece relativamente alta comparada a aços e muitas alternativas não ferrosas. A condutividade elétrica é reduzida em relação ao alumínio puro, portanto os projetistas devem levar em conta perdas resistivas mais altas caso a liga seja considerada para aplicações condutoras; a baixa densidade da liga contribui para relações força-peso favoráveis em componentes para transporte e aeroespacial.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento Mecânico	Tratamentos Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Espessuras finas exibem maior resistência efetiva após laminação a frio	O, H14, H24, H111	Forma mais comum para painéis de carroceria, eletrodomésticos e revestimentos arquitetônicos.
Placa	6–50 mm	Menor encruamento em espessuras maiores; alongamento reduzido	O, H22	Usada quando estampagem não é necessária, mas rigidez estrutural é requerida.
Extrusão	Seções transversais até >200 mm	Comportamento mecânico depende do processamento do tarugo e do envelhecimento das camadas superficiais	O, H18	Extrusões permitem formas complexas com espessura de parede consistente para estruturas e trilhos.
Tubo	ø6–200 mm	Desenho a frio e soldagem afetam propriedades; boa soldabilidade	O, H14	Usado para tubos de condensador, elementos estruturais leves e mobiliário.
Barra/Vareta	ø3–50 mm	Material laminado ou extrudado com superfícies encruadas	O, H14	Utilizado para conexões usinadas, fixadores e pequenas peças estruturais.

O processo de fabricação determina a microestrutura e, portanto, as propriedades finais: laminação e trabalho a frio subsequente definem os tratamentos H usados para chapas e tiras, enquanto a extrusão promove estruturas de grãos alongados que influenciam a resistência direcional e o desempenho à flexão. Placas e produtos mais espessos frequentemente requerem homogeneização ou resfriamento controlado para minimizar segregação e crescimento de intermetálicos, e perfis extrudados são frequentemente submetidos a tratamento de solubilização na produção de formas complexas para otimizar acabamento superficial e estabilidade dimensional.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	384	EUA	Liga trabalhada da série 3xxx usada em chapas especiais e formas extrudadas.
EN AW	Sem equivalente direto	Europa	Equivalentes funcionais mais próximos: AW‑3003 / AW‑3004 para conformabilidade e composição.
JIS	Sem equivalente direto	Japão	Desempenho similar às ligas de chapa Al‑Mn da série JIS usadas para estampagem.
GB/T	Sem equivalente direto	China	Frequentemente substituído por ligas classe 3003 ou 3004 conforme requisitos de propriedades.

Não existe uma conversão única e direta para as principais especificações internacionais para a liga 384, pois as normas regionais enfatizam composições químicas e históricos de processamento ligeiramente diferentes; na prática, os engenheiros selecionam a família comercial mais próxima (3003/3004) e validam por meio de ensaios mecânicos e testes de corrosão. Quando a intercambialidade é necessária, os compradores devem solicitar certificados específicos de química e mecânica e, se necessário, realizar testes de qualificação para aplicações críticas.

Resistência à Corrosão

A liga 384 apresenta boa resistência à corrosão atmosférica devido ao seu baixo teor de cobre e à liga dominada por manganês, que reduz o potencial eletroquímico das partículas intermetálicas que podem atuar como sítios catódicos. Em atmosferas urbanas e industriais, a liga forma um filme estável de alumina que limita a corrosão geral, e o desempenho em condições cíclicas de molhamento e secagem é aceitável para aplicações externas arquitetônicas e automotivas. Ambientes com cloretos (marinhos) são mais agressivos; embora 384 apresente desempenho melhor que muitas ligas com cobre, pode ocorrer corrosão localizada por pites em superfícies rugosas ou onde sais contaminantes se concentram.

A suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC) é baixa em relação a ligas de alto teor de cobre ou zinco; porém, o risco de SCC aumenta com tensões residuais de tração elevadas, exposição agressiva a cloretos e temperaturas elevadas; os projetistas devem evitar combinações dessas condições em serviços de longo prazo submersos ou na zona de respingos. Interações galvânicas com metais diferentes devem ser gerenciadas: quando acoplada a aços ou ligas de cobre, a continuidade elétrica e as relações de área determinam as taxas galvânicas — o contato com materiais mais nobres pode acelerar o ataque ao 384, a menos que sejam usados barreiras isolantes ou ânodos sacrificiais. Comparada com ligas 5xxx (Al‑Mg), a 384 é menos propensa à SCC induzida por deformação, mas pode apresentar resistência à corrosão basal ligeiramente inferior em algumas aplicações com anteparas marinhas ou soldagem intensa.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A liga 384 é altamente soldável por processos comuns de fusão, como TIG (GTAW) e MIG (GMAW), apresentando baixa tendência a trincas a quente quando o ajuste das juntas e a limpeza são adequados. Os arames recomendados são Al‑4043 ou Al‑5356, dependendo do desempenho desejado pós-solda em corrosão e mecânica; Al‑4043 proporciona melhor fluidez e menor sensibilidade a trincas, enquanto Al‑5356 oferece maior resistência da solda, exigindo atenção à corrosão em ambientes com cloretos. O amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) é limitado devido à natureza não tratável por calor da liga, mas aporte de calor excessivo pode reduzir a resistência local pelo relaxamento do encruamento e deve ser controlado em dimensões críticas.

Usinabilidade

A usinabilidade do 384 é moderada; é mais fácil de usinar do que muitas ligas de alumínio de alta resistência, mas não tão fácil quanto algumas ligas com chumbo ou alto teor de silício. Ferramentas de carboneto com geometrias polidas e ângulos positivos de corte são recomendadas para minimizar construção de rebarba e melhorar o acabamento superficial, aplicando velocidades convencionais para ligas de alumínio (alta rotação, baixa alimentação por dente). O controle de cavacos pode ser manejado com quebradores de cavacos e uso de alta vazão de fluido de corte ou ar comprimido para evitar o retorno do cavaco; a formação de rebarbas é geralmente modesta, porém requer atenção para produzir recursos com tolerâncias apertadas.

Conformabilidade

A conformabilidade é um dos pontos fortes do 384 nos tratamentos recozidos e parcialmente encruados, apresentando excelente alongamento e desempenho em estampagem profunda, com raios de curvatura apertados alcançáveis quando usado no tratamento O. Os raios mínimos internos recomendados tipicamente variam de 0,5 a 1,0× a espessura do material para tratamento O e aumentam para 1,0 a 2,5× a espessura nos tratamentos H, dependendo da bitola e da ferramenta, sendo a lubrificação e o projeto da matriz essenciais para evitar rugas e trincas. O trabalho a frio é um método eficaz para atingir níveis desejados de resistência, e quando são necessários conformações extensas é comum formar na condição O e depois realizar operações controladas de encruamento ou selecionar H111/H18 para equilibrar conformabilidade e resistência.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como 384 é uma liga não tratável termicamente, ciclos convencionais de solubilização e envelhecimento artificial usados nas famílias 6xxx e 7xxx não produzem os mesmos efeitos de endurecimento por precipitação. Tentativas de tratamento térmico em 384 influenciam principalmente a recuperação e crescimento de grão; exposições a temperaturas elevadas amolecem a liga por efeitos de recozimento em vez de criar novos precipitados endurecedores. O controle prático das propriedades baseia-se no caminho de trabalho a frio: variar o grau de laminação, trefilação ou dobramento permite aos projetistas ajustar o limite de escoamento e resistência à tração.

O recozimento para o tratamento O é realizado por aquecimento na faixa de recristalização (tipicamente entre 350–420 °C pelo tempo suficiente conforme espessura da seção) e resfriamento controlado para reter uma microestrutura de grão fino e dúctil; deve-se evitar exposição térmica excessiva que possa provocar crescimento de grãos e redução da tenacidade. Operações de estabilização, como recozimentos leves e alívio de tensões, podem ser usadas para reduzir o retorno elástico e melhorar o controle dimensional antes das operações finais de conformação ou fabricação.

Desempenho em Altas Temperaturas

Em temperaturas elevadas, a resistência mecânica do 384 degrada-se progressivamente porque seu endurecimento primário é resultado de encruamento e efeitos de solução sólida que relaxam com o calor. Temperaturas de serviço acima de cerca de 150 °C começam a produzir reduções mensuráveis no limite de escoamento e dureza, e exposições prolongadas acima de cerca de 200 °C podem levar a amolecimento significativo e coarsening microestrutural. A oxidação é mínima em comparação com ligas ferrosas, mas a formação de escama superficial e alterações em contornos de grão podem influenciar o comportamento à fadiga e fluência em usos prolongados a alta temperatura.

As zonas termicamente afetadas por solda podem apresentar amolecimento localizado se os ciclos térmicos pós-solda coincidirem com a faixa de recozimento, embora a reprecipitação significativa não seja um fator; para componentes que devem manter propriedades mecânicas em temperaturas moderadamente elevadas, recomenda-se uso de ligas alternativas de alumínio resistentes ao calor ou ajustes no projeto. Para excursões térmicas de curta duração, como ciclos de soldagem ou cura de pintura, 384 mantém desempenho funcional, mas os projetistas devem validar dimensões críticas e tolerâncias após o processamento térmico.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 384 é Utilizado
Automotiva	Acabamento externo e reforços de painéis de carroceria	Boa conformabilidade aliada a resistência superior ao alumínio puro para painéis funcionais
Marinha	Elementos estruturais internos e acabamentos	Resistência equilibrada à corrosão e formabilidade para zonas de respingos e porão
Aeronáutica	Fixações secundárias e revestimentos aerodinâmicos	Alta resistência específica e facilidade de fabricação para estruturas secundárias
Eletrônica	Chassis e dissipadores de calor de esforço moderado	Boa condutividade térmica combinada com função estrutural

A liga é amplamente utilizada onde operações de conformação e soldagem são exigidas junto com resistência moderada e baixo peso, oferecendo uma alternativa econômica tanto ao alumínio puro quanto a ligas tratáveis termicamente de maior resistência. Produções típicas utilizam laminação de chapas e têmpera controlada para entregar desempenho consistente e repetível em conjuntos estampados, dobrados e soldados.

Considerações para Seleção

Para seleção em projeto, o 384 é uma escolha lógica quando os engenheiros requerem um aumento de resistência em relação ao alumínio comercialmente puro (1100) enquanto preservam a excelente conformabilidade e soldabilidade que facilitam o estiramento profundo e a brasagem. Comparado ao 1100, o 384 troca parcialmente a condutividade elétrica e térmica por maior limite de escoamento e resistência à tração, tornando-o melhor para elementos estruturais que necessitam de conformação.

Em comparação com ligas encruadas comuns como 3003 ou 5052, o 384 situa-se geralmente entre 3003 e 5052 em termos de resistência e resistência à corrosão: oferece maior resistência que o 3003 com formabilidade comparável, e é menos sensível à corrosão do que muitas ligas 5xxx com alto teor de magnésio. Quando comparado a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 384 não atinge a mesma resistência máxima, mas é frequentemente preferido para operações complexas de conformação e onde soldabilidade e estabilidade dimensional pós-formação são mais críticas do que a resistência máxima.

Escolha o 384 quando a prioridade do projeto for: desempenho estrutural moderado, excelentes características de conformação e soldagem, e resistência sólida à corrosão atmosférica com custo competitivo do material e ampla disponibilidade; valide por meio de teste de protótipo para aplicações marítimas ou de fadiga de alto ciclo.

Resumo Final

A liga 384 mantém-se relevante como um alumínio prático para engenharia que preenche a lacuna entre o alumínio puro e famílias de maior resistência, fornecendo um equilíbrio pragmático de conformabilidade, soldabilidade, resistência à corrosão e resistência moderada para uma ampla gama de aplicações industriais. Sua flexibilidade de processamento e desempenho estável em rotas comuns de fabricação fazem dela uma opção confiável para projetistas que buscam componentes leves, econômicos para fabricar e manter.