Alumínio 4045: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 4045 é um membro da série 4xxx de ligas de alumínio, que são ligas silicáticas principalmente ligadas com silício como elemento principal de liga. A série 4xxx é caracterizada por adições de silício que reduzem a faixa de fusão, melhoram a fluidez e influenciam a soldabilidade e o desempenho na brasagem; a 4045 está nessa família com teor de silício significativamente maior do que ligas quase puras e frequentemente superior às ligas comuns de enchimento 4043.

O principal elemento de liga na 4045 é o silício, normalmente complementado por baixos níveis de ferro, manganês e elementos traço como titânio e cromo. A 4045 é essencialmente uma liga não tratável termicamente; seus principais mecanismos de reforço são os efeitos de solução sólida do silício e o encruamento introduzido pelo trabalho a frio quando processada em condições temperadas H.

As características principais da 4045 incluem boa soldabilidade, fluidez aprimorada para aplicações de soldagem/brasagem, resistência moderada e resistência aceitável à corrosão em muitos ambientes atmosféricos e levemente corrosivos. Apresenta boa conformabilidade em condições recozidas, mas perde ductilidade com o encruamento; a usinabilidade é moderada em relação ao alumínio puro devido ao silício favorecer o controle da formação de cavacos.

Indústrias típicas que utilizam a 4045 incluem a automotiva (como ligas de enchimento ou revestimento), HVAC e fabricação de trocadores de calor, fabricação geral onde é necessária compatibilidade de ligas de enchimento para soldagem/brasagem, e certos componentes de eletrodomésticos. Engenheiros selecionam a 4045 quando são necessários melhor soldabilidade, comportamento de fusão mais baixo e o efeito do silício na molhabilidade/fluidez em comparação com ligas tratáveis termicamente de maior resistência ou alumínio muito puro e altamente condutor.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozida, máxima ductilidade para conformação
H12	Baixo-Médio	Moderado	Bom	Bom	Levemente encruada; dobrabilidade limitada
H14	Médio	Moderado-Baixo	Regular	Bom	Têmpera comercial comum para chapas encruadas
H16	Médio-Alto	Menor	Limitada	Bom	Encruamento mais pesado para rigidez
H18	Alta	Baixo	Ruim	Bom	Máximo endurecimento por trabalho a frio, alongamento mínimo
T4 (se aplicável)	N/A	N/A	Variável	Variável	Normalmente não tratável termicamente; estados semelhantes a T4 devido a solubilização em alguns processamentos
T6/T651 (raro)	N/A	N/A	N/A	N/A	As ligas 4xxx não são classicamente endurecidas por precipitação; essas têmperas são atípicas

A têmpera tem grande influência no comportamento mecânico e na capacidade de conformação da 4045. Temperas recozidas (O) maximizam o alongamento e a conformabilidade, permitindo estampagem profunda e dobras severas, enquanto os números H de trabalho a frio aumentam progressivamente a resistência às custas de ductilidade e dobrabilidade.

Como a 4045 não é uma liga endurecida por precipitação, as têmperas “T” associadas ao envelhecimento não produzem as mesmas respostas que nas ligas 6xxx ou 7xxx; o controle de processo do trabalho a frio e dos ciclos de recozimento é, portanto, a principal via para ajustar as propriedades finais em peças produzidas.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	9,0–12,5	Principal elemento de liga; controla faixa de fusão, fluidez e soldabilidade
Fe	0,2–0,7	Impureza comum; influencia a formação de intermetálicos e resistência
Mn	0,1–0,5	Pequena adição; refina estrutura e pode melhorar ligeiramente resistência
Mg	≤0,10	Tipicamente muito baixo; limita o endurecimento por solução sólida de Mg
Cu	≤0,10	Geralmente mínimo; limita suscetibilidade à corrosão localizada e SCC
Zn	≤0,10	Apenas traços; não contribui para endurecimento aqui
Cr	≤0,10	Elemento traço para controle de grão, se presente
Ti	≤0,10	Refinador de grão em processamento fundido ou forjado quando usado intencionalmente
Outros (cada um)	≤0,05	Outras impurezas controladas; equilíbrio Al

O silício domina o desempenho ao reduzir as temperaturas de solidus e liquidus e aumentar a fluidez do fundido, o que melhora o fluxo da poça de solda e reduz a sensibilidade a trincas a quente. Elementos traço como Fe e Mn influenciam a formação de partículas intermetálicas que afetam resistência, usinabilidade e tendências à corrosão localizada.

Limites químicos exatos dependem do produto e da norma; compradores devem consultar a especificação controladora (AA, EN, JIS ou GB/T) para limites certificados de composição para determinado lote ou produto de laminação.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, a 4045 na condição recozida geralmente apresenta resistência à tração moderada e alongamento relativamente alto, refletindo sua liga e ausência de endurecimento por precipitação. À medida que o trabalho a frio aumenta (têmperas H), as resistências à tração e escoamento crescem enquanto alongamento e tenacidade diminuem, seguindo a resposta clássica de encruamento de ligas não tratáveis termicamente.

A resistência ao escoamento na têmpera O é modesta e suficiente para muitos componentes conformados, enquanto as têmperas H14–H18 são usadas quando se requer maior rigidez estática ou controle dimensional. Valores de dureza aumentam com o trabalho a frio; a liga mantém resistência razoável à fadiga em têmperas inferiores, mas a vida à fadiga pode cair com aumento do encruamento devido à redução da ductilidade e sítios microestruturais para defeitos.

A espessura influencia: chapas finas tendem a ser mais resistentes na mesma têmpera devido ao trabalho a frio aumentado no laminação; seções muito grossas podem mostrar resistência mais baixa, mais isotrópica e diferentes dobrabilidades. Juntas soldadas tipicamente apresentam ZTA amolecida em relação ao metal base dependendo do processamento; o projeto deve considerar comportamento da ZTA para componentes críticos à fadiga.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Chave (ex.: H14/H16)	Observações
Resistência à Tração	90–150 MPa (típico)	140–220 MPa (típico)	Valores variam com espessura, trabalho a frio e forma do produto; verificar dados da usina
Limite de Escoamento	30–70 MPa (típico)	80–160 MPa (típico)	Escoamento definido por offset de 0,2%; trabalho a frio eleva significativamente
Alongamento	20–35%	6–18%	Recozido tem alta ductilidade; H18 tem baixo alongamento, adequado para partes rígidas
Dureza	HB ~25–45	HB ~40–80	Faixas aproximadas de Brinell; correlacionar com tração por conversões padrão

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,68–2,70 g/cm³	Densidade típica para ligas Al-Si trabalhadas; leve aumento com Si
Faixa de Fusão	~577–615 °C	Silício reduz solidus eutético próximo de 577 °C para ligas Al–Si; faixa depende do %Si
Condutividade Térmica	120–160 W/m·K	Inferior ao alumínio puro devido à liga; ainda alta para peças de dissipação térmica
Condutividade Elétrica	~30–45 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido a Si e impurezas
Calor Específico	~900 J/kg·K	Aproximado próximo à temperatura ambiente, varia ligeiramente com a liga
Coeficiente de Expansão Térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente linear típico de expansão térmica para ligas Al-Si

A densidade e propriedades térmicas da 4045 a tornam atraente para componentes onde a redução de peso e gerenciamento térmico são importantes, como trocadores de calor e carcaças. A condutividade térmica é reduzida em relação ao alumínio puro, mas permanece alta o suficiente para muitas aplicações de transferência de calor; projetistas devem considerar a redução de condutividade da liga ao especificar componentes térmicos com aletas ou seções finas.

A condutividade elétrica não é um atributo primário da 4045; se alta condutividade for necessária, devem ser consideradas ligas mais puras (série 1xxx). A faixa de fusão reduzida comparada ao alumínio puro é uma característica chave de processamento para aplicações de soldagem e brasagem.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados de Tratamento Térmico Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Resistência aumenta com laminação a frio	O, H12, H14, H16	Forma dominante para HVAC, painéis de eletrodomésticos e chapas clad preenchidas
Placa	>6,0 mm	Menor encruamento comparado a chapa fina	O, H14	Menos comum, pois 4045 é otimizado para produtos mais finos
Extrusão	Perfis de até vários metros	Resistência depende da deformação pós-extrusão	O, tratamentos térmicos leves H	Extrusões usadas para acabamentos e pequenos elementos estruturais
Tubo	Ø poucos mm a mais de 100 mm	Semelhante à chapa; opções com trabalho a frio	O, H14	Usado para trocadores de calor e tubos HVAC
Barra/Bastão	3–100 mm	Seção transversal maior reduz o encruamento por trabalho a frio	O	Utilizado frequentemente como arame para preenchimento ou brasagem

Chapas e bobinas são as formas de usinagem mais comuns para 4045, pois suas principais vantagens estão no comportamento à soldagem/brasagem e na conformabilidade em espessuras finas. Formas como extrusão e bastão aparecem onde perfis personalizados ou arames de enchimento são necessários, mas a liga raramente é usada para placas pesadas, onde as demandas de resistência por peso favorecem outras famílias.

As diferenças no processamento governam as propriedades finais: laminação e recozimento controlado para chapa produzem bom acabamento superficial e conformabilidade, enquanto a extrusão requer controle térmico cuidadoso para evitar segregação de fases ricas em silício; a fabricação de arame de enchimento enfatiza química consistente e baixa inclusão para confiabilidade na soldagem.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	4045	USA	Designação principal segundo Aluminum Association; consultar especificação AA para limites
EN AW	AlSi9–12 (aprox.)	Europa	Não há equivalente EN AW único exato; famílias AlSi9 ou AlSi11 são aproximações
JIS	A4045 (aprox.)	Japão	Normas locais podem usar designações 4xxx semelhantes; verificar especificação JIS para composição
GB/T	AlSi10–12 (aprox.)	China	Designações chinesas para fundição/laminados podem mapear para série AlSi; consultar tabelas GB/T

Equivalentes diretos e intercambiáveis para 4045 nem sempre são exatos entre normas regionais devido a diferentes tolerâncias e aplicações pretendidas (chapas laminadas vs fio de enchimento vs ligas para fundição). Engenheiros devem comparar faixas de composição certificadas, testes mecânicos e forma do produto (chapa, bastão, enchimento) em vez de confiar somente nos nomes nominais dos graus para garantir intercambialidade.

Resistência à Corrosão

4045 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica típica de ligas de alumínio, com adições de silício que não degradam significativamente a proteção por óxido que se forma naturalmente. Em ambientes convencionais externos e internos, componentes 4045 devidamente acabados mostram longa vida útil sem necessidade de medidas ativas específicas de controle de corrosão.

Em exposições marinhas, 4045 tem desempenho razoável, porém não é tão resistente quanto as melhores ligas marítimas de alumínio (ex.: séries 5xxx com magnésio). Pode ocorrer piteamento induzido por cloretos, principalmente onde há impurezas ou pares galvânicos; projetistas devem especificar revestimentos protetores ou barreiras sacrificial para uso prolongado em imersão em água salgada.

A susceptibilidade à trinca por corrosão sob tensão é geralmente baixa para ligas 4xxx com baixo teor de cobre; os principais agentes de SCC — tensões de tração significativas, cloretos corrosivos e certas características microestruturais — são menos pronunciados no 4045 do que em algumas ligas térmico-tratáveis de alta resistência. Interações galvânicas devem ser consideradas: alumínio é anódico em relação a muitos metais comuns, inclusive cobre e aço; quando em contato, o alumínio corrói preferencialmente a menos que seja isolado ou protegido catodicamente.

Em comparação com ligas da série 5xxx, 4045 perde um pouco em resistência à corrosão localizada sob ataque de cloretos marinhos, mas frequentemente oferece melhor soldabilidade e menor suscetibilidade a fissuração quente; comparado às séries 6xxx ou 7xxx, 4045 apresenta menor resistência máxima, porém pode ser menos sensível a certos fenômenos de corrosão relacionados à soldagem devido à presença de silício.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

4045 é altamente valorizado para soldagem por fusão e é frequentemente utilizado na forma de arame de enchimento para processos GTAW e GMAW. O silício reduz a faixa de fusão e melhora a molhabilidade e fluidez do banho de solda, diminuindo o risco de fissuração quente em comparação com muitas outras ligas de alumínio. Arames de enchimento recomendados para soldagem alumínio-alumínio geral incluem ligas semelhantes a 4043/4045, dependendo do conteúdo de silício necessário; para união com metais diferentes, pode ser requerida brasagem ou uso de materiais de enchimento formulados especificamente.

Juntas soldadas podem apresentar amolecimento na ZTA (zona termicamente afetada) em relação ao metal base com trabalho a frio intenso; contudo, como 4045 não é térmico-tratável, essa perda decorre tipicamente do recozimento do encruamento e não da dissolução de precipitados. Considerações pré e pós-soldagem incluem controle da deformação, evitar contaminação (óxidos, óleos) e especificação da química do enchimento para atender requisitos de corrosão e mecânicos.

Usinabilidade

A usinabilidade do 4045 é moderada e frequentemente melhor que a de alumínio quase puro com menor liga, pois o silício melhora o controle de cavacos e reduz comportamento pegajoso. Usinagem típica utiliza ferramentas de carboneto com ângulo positivo alto, velocidades de corte moderadas e refrigeração abundante para controlar calor e evitar acúmulo na aresta. Os cavacos tendem a ser contínuos e requerem boa evacuação; avanço e profundidade devem ser escolhidos para evitar vibrações e manter o acabamento superficial.

Torneamento e fresamento podem alcançar bons acabamentos superficiais no estado recozido O; estados mais duros H aumentam as forças de usinagem e aceleram o desgaste da ferramenta. Furação em seções espessas deve considerar partículas de silício que podem abrasar ferramentas; recomenda-se uso de carboneto revestido e ciclos de furação intercalados (peck drilling).

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente no estado recozido O; 4045 pode ser estampado, dobrado e conformado com pequenas indicações de raio relativas à espessura. Com o aumento do trabalho a frio (H14–H18), a conformabilidade diminui e o retorno elástico aumenta, exigindo maior controle do processo e raios de dobra maiores. Raios mínimos recomendados para o lado interno no estado O geralmente começam em 1–2× a espessura para dobras simples e aumentam com complexidade ou espessuras maiores.

O trabalho a frio aumenta a resistência, porém reduz a elongação e aumenta o risco de trinca nas bordas; para operações severas, especifique estado O ou realize recozimentos intermediários conforme necessário. A conformação a quente é raramente usada para 4045, mas pode ser empregada em operações especializadas de extrusão ou dobra para evitar fratura em grandes deformações.

Comportamento ao Tratamento Térmico

4045 é classificada como liga não térmico-tratável; tratamentos convencionais de solubilização e envelhecimento por precipitação não geram aumentos significativos de resistência como nas séries 6xxx ou 7xxx. Tentativas de tratamentos estilo T6 não produzem envelhecimento apreciável devido à falta dos elementos solutos principais como Mg e/ou Cu em quantidade adequada.

O controle das propriedades mecânicas é obtido predominantemente por trabalho a frio (endurecimento por deformação) e ciclos de recozimento. O recozimento (recristalização) é realizado pelo aquecimento na faixa de temperatura apropriada (geralmente 300–415 °C dependendo do produto e prática da usina) para restaurar ductilidade. A exposição térmica cuidadosa durante a soldagem pode recozer localmente o trabalho a frio, devendo ser considerada no projeto para evitar zonas amolecidas.

Quando o processamento térmico é usado para alívio de tensões ou homogeneização de peças conformadas, tempo em temperatura e taxa de resfriamento são controlados para evitar o crescimento das fases ricas em silício que possam prejudicar a ductilidade e o acabamento superficial.

Desempenho em Altas Temperaturas

Em temperaturas elevadas, 4045 sofre perda progressiva de resistência típica das ligas de alumínio; acima de aproximadamente 150–200 °C, as propriedades mecânicas decrescem significativamente e o creep em longo prazo pode ser uma preocupação de projeto. A eutética de baixa temperatura e as fases ricas em silício limitam o uso em temperaturas elevadas sustentadas quando comparado a certas ligas resistentes ao calor de alumínio ou base ferro.

A oxidação é moderada e tipicamente limitada a uma fina camada de óxido de alumínio; contudo, exposições prolongadas em atmosferas agressivas podem causar formação de escamas e afetar a aparência superficial. A ZTA em peças soldadas mostrará microestrutura alterada quando exposta a temperaturas elevadas durante o serviço, podendo reduzir a vida em fadiga e alterar a estabilidade dimensional.

Para aplicações que requerem serviço contínuo acima de 150 °C ou cargas termomecânicas cíclicas, podem ser necessárias ligas alternativas projetadas especificamente para desempenho em alta temperatura ou sistemas metálicos distintos do alumínio.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 4045 É Usado
Automotiva	Arames de enchimento para soldagem de carroceria e acabamentos	Boa fluidez do banho de solda e redução de trinca a quente; compatibilidade com chapa de alumínio
Marítima/HVAC	Aletas e tubos de trocadores de calor	Boa condutividade térmica e conformabilidade para espessuras finas
Aeroespacial (não primário)	Conexões secundárias, carenagens	Relação moderada resistência-peso e bom comportamento à corrosão para peças não críticas
Eletrônica	Dissipadores de calor e invólucros	Desempenho térmico combinado com facilidade de conformação e união
Fabricação Geral	Painéis de eletrodomésticos, acabamentos, montagens brasadas	Liga de solda/arame de enchimento econômica que combina conformabilidade e fluidez

A utilidade do 4045 está frequentemente mais relacionada ao comportamento em união e fabricação do que por ser a liga estrutural de maior resistência. Ele é escolhido onde é necessário um equilíbrio entre boa soldabilidade, fluidez no estado fundido e desempenho mecânico adequado para componentes fabricáveis e servicáveis.

Considerações para Seleção

Escolha o 4045 quando a soldabilidade e a fluidez do metal fundido forem prioridades e quando as características de uma liga rica em silício e não tratável termicamente atenderem aos requisitos da peça. É particularmente adequado para aplicações com arame de enchimento e para peças conformadas em seção fina que necessitam de boa fluidez e molhabilidade nas operações de união.

Comparado com alumínio comercialmente puro (1100), o 4045 troca um pouco da condutividade elétrica e da conformabilidade máxima por melhor comportamento em soldagem/brasagem e resistência ligeiramente maior em temperas encruadas. Em comparação com ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 4045 normalmente oferece ductilidade semelhante ou um pouco menor, mas com fluidez do banho de solda e resistência a certos modos de trinca a quente melhorados. Em relação a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 4045 tem menor resistência máxima alcançável, mas é frequentemente preferido onde excelente soldabilidade e comportamento de fusão mais baixo são essenciais, ou quando não se requer compatibilidade com envelhecimento por precipitação.

Use uma lógica de seleção centrada nas necessidades de fabricação (soldagem/brasagem versus resistência estrutural), ambiente de corrosão e capacidade de pós-processamento (é possível recozimento ou depende-se do encruamento?), e sempre confirme disponibilidade e custo junto aos fornecedores, pois algumas variantes da série 4xxx são produzidas principalmente para uso como metal de enchimento ou especialidades e podem ter formas em estoque limitadas.

Resumo Final

O alumínio 4045 permanece uma liga de engenharia prática onde são exigidos soldabilidade guiada por silício, características controladas de fusão e boa conformabilidade em condições recozidas. Sua natureza não tratável termicamente direciona os projetistas para o encruamento e controle de processo para atingir as metas de resistência, tornando-o uma escolha padrão para metais de enchimento, componentes HVAC e montagens fabricadas onde a manufaturabilidade e o desempenho compatível com a corrosão são mais importantes do que a resistência em altas temperaturas.