Alumínio 5005: Composição, Propriedades, Guia de Tratamento Térmico e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5005 é uma liga da série 5xxx de ligas de alumínio-magnésio, caracterizada principalmente pelo magnésio como o principal elemento de liga. Pertence à família não tratável termicamente, onde a resistência é ajustada por trabalho a frio em vez de endurecimento por precipitação, e geralmente é especificada sob o agrupamento da Liga 5000 (Al–Mg) para produtos em chapa formável e resistente à corrosão.

Os principais elementos de liga no 5005 são magnésio (normalmente uma fração de um por cento até cerca de 1,1%) com pequenas adições controladas ou limites de silício, ferro, cobre, manganês, cromo, zinco e titânio. O mecanismo de fortalecimento é o encruamento (endurecimento por deformação); não responde a tratamentos térmicos do tipo T6, então os projetistas contam com têmperas (temperos H) e trabalho a frio para atingir resistências-alvo.

As características principais incluem boa resistência geral à corrosão (melhor que as ligas 1xxx e muitas 3xxx), boa conformabilidade em condições recozidas e boa soldabilidade com metais de adição apropriados. Sua combinação de resistência adequada, acabamento superficial (incluindo anodização) e custo razoável torna-a popular em aplicações arquitetônicas, decorativas e em chapas revestidas onde não se exige resistência extrema.

Indústrias típicas que utilizam o 5005 incluem revestimentos arquitetônicos e sistemas de fachada modular, sinalização, painéis de caminhões e trailers, acabamentos para eletrodomésticos e alguns bens de consumo que requerem anodização e pintura. Engenheiros selecionam o 5005 em vez de outras ligas quando o equilíbrio entre formabilidade, qualidade de acabamento e resistência à corrosão é priorizado sobre resistência máxima ou capacidade para altas temperaturas.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida para conformação e máxima ductilidade
H14	Média	Moderado	Bom	Muito Bom	Encruado e parcialmente recozido; comum para estampagem rasa
H16	Médio-Alto	Moderado	Bom	Muito Bom	Maior nível de encruamento que o H14; resistência aprimorada
H22	Média	Moderado	Bom	Muito Bom	Encruado e estabilizado; menor retorno elástico que H1x em folhas finas
H24	Médio-Alto	Moderado	Aceitável	Muito Bom	Encruado e estabilizado com limite de escoamento aumentado
H32	Média	Bom	Bom	Muito Bom	Encruado e estabilizado após recozimento de têmpera baixa
H34	Médio-Alto	Moderado	Bom	Muito Bom	Maior encruamento e melhor retenção de resistência que H32

O temperamento altera o equilíbrio entre resistência e ductilidade: recozido (O) oferece alongamento máximo para estampagem profunda, enquanto as têmperas H proporcionam maiores resistências ao escoamento e tração ao custo de alguma formabilidade. A escolha da têmpera depende das operações de conformação pretendidas, sendo que têmperas estabilizadas H2x ou H3x são usadas para minimizar a variação de propriedades pós-fabricação.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,0–0,4	Silício baixo controlado para limitar inclusões de fundição/oxidação
Fe	0,0–0,7	Impureza típica; níveis elevados reduzem ductilidade e acabamento estético
Mn	0,0–0,2	Elemento menor; pode ajudar no controle da estrutura granular
Mg	0,5–1,1	Principal elemento de fortalecimento; melhora resistência à corrosão
Cu	0,0–0,2	Mantido baixo para preservar a resistência à corrosão
Zn	0,0–0,2	Elemento menor; níveis altos reduzem a resistência à corrosão
Cr	0,0–0,1	Controle traço para limitar crescimento de grão e melhorar estabilidade
Ti	0,0–0,2	Refinador de grão em algumas formas de produto
Outros	0,0–0,15	Resíduos e elementos traço (limites individuais/total)

O magnésio é o principal fator de desempenho, aumentando a resistência por efeitos de solução sólida e melhorando a resistência à corrosão em comparação com alumínio quase puro. Ferro e silício são impurezas controladas que influenciam a ductilidade e o acabamento superficial, enquanto cobre e zinco são limitados por prejudicarem a resistência à corrosão. Pequenas adições de Ti e Cr auxiliam no controle microestrutural, mas não dominam o desempenho mecânico global.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 5005 é governado pela combinação do teor de magnésio e pelo grau de trabalho a frio aplicado; a têmpera O apresenta baixo limite de escoamento e alto alongamento, enquanto as têmperas H proporcionam aumentos modestos em limite de escoamento e resistência à tração, com ductilidade reduzida. A liga normalmente exibe comportamento elástico linear até o escoamento, seguido por encruamento moderado; resistência à tração e limite de escoamento variam com a têmpera e a espessura. Os projetistas devem considerar a dependência da resistência com a espessura, pois chapas finas costumam ser processadas com maiores níveis de deformação, levando a diferentes parâmetros mecânicos.

O limite de escoamento do 5005 recozido é relativamente baixo em comparação com ligas 5xxx destinadas ao uso estrutural (ex: 5083 ou 5052), mas aumenta consistentemente com o trabalho a frio; portanto, o limite pode ser ajustado pela seleção da têmpera e pelo cronograma de conformação a frio. O alongamento na condição O é excelente para processos de estampagem profunda e permanece adequado em têmperas H moderadas usadas para peças conformadas. A dureza é moderada e correlaciona-se com a têmpera; a dureza aumenta com o trabalho a frio, mas permanece significativamente menor que nas ligas 6xxx tratáveis termicamente.

O desempenho à fadiga é aceitável para cargas cíclicas não críticas, mas inferior a algumas ligas 5xxx de maior resistência devido ao menor limite basal e menor capacidade de encruamento em certas têmperas. Efeitos de espessura são importantes: chapas finas 5005 muito laminadas a frio podem apresentar resistências à tração e escoamento substancialmente maiores que placas mais espessas da mesma têmpera nominal. A condição superficial (anodizada, pintada) e as tensões residuais de conformação/soldagem também influenciam a vida útil à fadiga.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex: H14/H24)	Observações
Resistência à Tração	~90–160 MPa	~150–260 MPa	Amplas faixas refletem têmpera e espessura; valores típicos de projeto devem ser verificados em certificados de fornecimento
Limite de Escoamento	~35–85 MPa	~120–220 MPa	Limite aumenta com o grau de trabalho a frio; têmperas H são comumente especificadas para peças formadas
Alongamento	~20–35%	~6–20%	Recozido apresenta maior alongamento; têmperas H sacrificam ductilidade por resistência
Dureza	~20–40 HB	~40–70 HB	Dureza correlaciona-se com têmpera; valores medidos dependem da espessura e do processamento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,66 g/cm³	Típica para ligas de alumínio da família 5xxx
Faixa de Fusão	~605–650 °C	A liga amplia o intervalo de fusão em relação ao Al puro (660 °C)
Condutividade Térmica	~140–170 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda adequada para aplicações de dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~35–45 % IACS	Reduzida em comparação com alumínio puro devido à liga; aceitável para barramentos e condutores leves
Calor Específico	~900 J/kg·K	Valor típico do alumínio, útil em cálculos de massa térmica
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Semelhante a outras ligas Al–Mg; importante para projeto de juntas com materiais diferentes

A densidade e as propriedades térmicas da liga tornam-na atraente onde leveza e dissipação térmica são desejadas, como em painéis arquitetônicos e algumas carcaças eletrônicas. Condutividade térmica e elétrica são inferiores ao alumínio puro e ligas da série 1xxx, mas permanecem adequadas para muitos papéis de gerenciamento térmico, ao passo que proporcionam melhores propriedades mecânicas e superficiais.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Típicos	Observações
Chapa	0,3–6 mm	A resistência varia com o tratamento térmico e laminação a frio	O, H14, H24	Amplamente utilizada para painéis arquitetônicos e acabamentos decorativos
Placa	>6 mm até ~25 mm	Níveis menores de trabalho a frio em placas grossas reduzem a resistência alcançável	O, H32	Menos comum; usada onde se requer seções mais espessas, mas sem cargas estruturais pesadas
Extrusão	Perfis de até vários metros	Perfis extrudados dependem do resfriamento e trabalho pós-extrusão	O, H22	Uso de perfis limitado em comparação com a série 6xxx; bom acabamento superficial para anodização
Tubo	Parede de 0,5–6 mm	Formação e soldagem determinam a resistência final	O, H14	Comum para estruturas e tubos decorativos com dobragem e conformação
Barra/Haste	Diâmetros até ~50 mm	Material usinado; resistência depende do estiramento/trabalho a frio	O, H14	Usado para componentes torneados e fixadores onde resistência à corrosão e acabamento são requeridos

O método de conformação e a forma do produto influenciam fortemente as combinações de propriedades alcançáveis: a laminação a frio de chapas permite tratamentos térmicos H superiores com melhor resistência, enquanto placas e extrusões normalmente permanecem mais próximas às condições recozidas. Revestimentos e tratamentos superficiais (anodização, revestimentos PVDF) são comumente aplicados em chapas e extrusões, exigindo seleção cuidadosa de tratamento e práticas de acabamento superficial para evitar defeitos cosméticos.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5005	Estados Unidos	Designação da Aluminum Association comumente usada em especificações norte-americanas
EN AW	5005A / EN AW‑5005	Europa	Nomenclatura europeia alinhada; sufixos específicos indicam forma de produto e limites de impurezas
JIS	A5052 (atenção)	Japão	Não há equivalência exata; JIS A5052 é uma liga Mg mais resistente, portanto verificar química e tratamento antes da substituição
GB/T	5005	China	Designações padrão chinesas frequentemente listam 5005 com química Al–Mg correspondente

A equivalência exata pode ser sutil devido a diferenças nos limites permitidos de impurezas, métodos de ensaio de propriedades mecânicas e nomenclatura de tratamentos entre normas. Sempre compare os certificados de fábrica para composição e dados mecânicos específicos do tratamento ao invés de confiar somente na designação. Para aplicações estruturais críticas, consultar a ficha técnica da norma de origem evita substituições inadvertidas.

Resistência à Corrosão

O 5005 apresenta boa resistência à corrosão atmosférica devido à película protetora de óxido de alumínio e ao efeito benéfico do teor moderado de magnésio na resistência à corrosão localizada (pites). Apresenta desempenho superior à maioria das ligas das séries 3xxx e 1xxx em ambientes arquitetônicos externos, especialmente quando anodizado ou revestido, e resiste bem às atmosferas industriais onde cloretos não são severos.

Em ambientes marinhos, o 5005 é satisfatório para componentes internos e externamente pouco expostos, mas é superado por ligas estruturais de maior teor de Mg como 5083 e 5086 para casco e aplicações estruturais primárias. Para serviço em respingos ou imersão contínua, os projetistas normalmente preferem as ligas marítimas de maior resistência ou aplicam revestimentos protetores ao 5005 para controlar ataques localizados.

O risco de trinca por corrosão sob tensão (SCC) em ligas Al–Mg aumenta com o teor de Mg e as tensões trativas aplicadas; o nível moderado de Mg do 5005 confere suscetibilidade relativamente baixa à SCC comparado a ligas mais ricas em Mg, porém o alívio de tensões e detalhes de junta devem ser considerados em ambientes com cloretos. As interações galvânicas exigem atenção: o 5005 anodizado ou pintado mantém comportamento razoável, mas o acoplamento a aço inoxidável ou cobre sem isolamento elétrico pode acelerar a corrosão localizada do alumínio.

Comparado com ligas da série 1100, o 5005 oferece resistência superior e melhor resistência geral à corrosão, sacrificando alguma condutividade elétrica e conformabilidade. Em relação a ligas marítimas especializadas da série 5xxx, o 5005 apresenta resistência máxima menor porém resistência comparável em exposições marítimas não críticas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5005 é facilmente soldado por processos comuns de fusão como TIG (GTAW) e MIG (GMAW) quando selecionados os metais de aporte adequados. Apontamentos na família 5356 (Al‑5%Mg) são comumente usados para casar resistência à corrosão e manter ductilidade da junta; 4043 (Al‑5%Si) pode ser utilizado para melhor fluidez, mas pode degradar a aparência da anodização. Como o 5005 não é suscetível a tratamento térmico, o amolecimento da ZTA é menos preocupante por efeitos de precipitação, mas redução local da resistência induzida por trabalho a frio pode ocorrer em tratamentos H, produzindo juntas mais fracas se não considerado no projeto.

Usinabilidade

A usinabilidade do 5005 é moderada a razoável comparada com ligas de alumínio forjado; geralmente é mais fácil que as famílias 1xxx e 3xxx para algumas operações, porém inferior à muitas variantes livres de chumbo para usinagem fácil. Ferramentas de metal duro em velocidades moderadas com fixação rígida são recomendadas, e operadores devem esperar cavacos longos contínuos sem fragmentação natural, a menos que a geometria ou avanço seja ajustado. Refrigeração/ lubrificação é usada seletivamente devido à tendência do alumínio de aderir às faces das ferramentas.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente na condição recozida (O) e permanece utilizável em muitos tratamentos H para operações moderadas de conformação e dobragem. Raios mínimos típicos de dobra para chapas dependem do tratamento e espessura, mas geralmente estão na faixa de 1–2× a espessura do material para dobras suaves em tratamento O, com raios maiores recomendados para H, a fim de evitar trincas. Operações de estampagem profunda favorecem tratamentos O ou H levemente trabalhados; retorno elástico (springback) em tratamentos H requer compensação nas ferramentas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 5005 é uma liga não suscetível a tratamento térmico; não pode ser fortalecida por têmpera em solução e envelhecimento artificial usados para ligas 6xxx ou 7xxx. Ajustes de resistência são feitos via trabalho a frio (encruamento) e por possíveis ciclos de estabilização para minimizar deriva de propriedades, portanto a nomenclatura dos tratamentos (H1x, H2x, H3x) descreve estados específicos de encruamento e estabilização.

O recozimento total (O) é obtido pelo aquecimento a temperatura adequada para recristalizar e remover o encruamento — faixas típicas de recozimento estão na zona de 300–415 °C dependendo da forma do produto e taxa de resfriamento — seguido de resfriamento controlado para evitar distorções. Tratamentos H são produzidos por trabalho a frio em graus especificados e, quando necessário, por tratamentos em baixa temperatura para estabilizar as propriedades; esses processos de encruamento são reversíveis por recozimento.

Como o 5005 não é endurecível por envelhecimento, os projetistas devem planejar sequências de conformação e acabamento para evitar amolecimento não intencional ou perda de resistência por aquecimento localizado (ex.: durante soldagem) e devem especificar tratamentos de estabilização pós-fabricação quando desempenho mecânico consistente for crítico.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência do 5005 declina progressivamente com a temperatura; temperaturas de serviço acima de aproximadamente 100–150 °C começam a reduzir significativamente os limites de escoamento e resistência à tração, pois o endurecimento por solução sólida torna-se menos efetivo em temperaturas elevadas. Para exposições de curto prazo até cerca de 200 °C, a liga mantém alguma capacidade mecânica, mas exposições prolongadas podem levar à recuperação microestrutural e perda dos benefícios do encruamento.

A oxidação se limita à formação da camada protetora de óxido de alumínio em temperaturas elevadas, portanto a oxidação catastrófica não é preocupação primária em faixas usuais de serviço, mas o crescimento da camada oxidada pode afetar o acabamento superficial para anodização. Regiões soldadas e ZTA próximas às soldas devem ser verificadas quanto à redução de resistência e possíveis distorções em temperaturas elevadas de serviço; projetistas devem evitar altas temperaturas sustentadas para componentes que dependem da resistência do trabalho a frio.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Porque o 5005 é Usado
Arquitetura	Revestimentos e fachadas	Bom acabamento superficial, anodização e resistência à corrosão
Marítima / Recreativa	Acabamentos e painéis não estruturais	Resistência à corrosão e leveza para componentes acima da linha d’água
Automotiva / Transporte	Acabamentos externos e painéis de reboques	Conformabilidade para formas complexas e compatibilidade com pintura/anodização
Eletrônica	Caixas e invólucros	Condutividade térmica, acabamento superficial e redução de peso
Eletrodomésticos	Painéis decorativos e molduras	Anodização, adesão de pintura e qualidade estética

O 5005 é amplamente escolhido onde se requer uma combinação de conformabilidade, acabamento superficial e resistência moderada, ao invés do máximo desempenho estrutural. Sua resposta à anodização e a capacidade de produzir acabamentos arquitetônicos atraentes fazem dele um material favorito para sistemas visuais e protetores de revestimento.

Orientações para Seleção

O 5005 é uma escolha prática quando se necessita de alumínio anodizável, resistente à corrosão, com boa conformação e resistência moderada, sem o custo ou requisitos de processamento das ligas suscetíveis a tratamento térmico. Escolha tratamento O para estampagem profunda e conformações complexas, e selecione tratamentos H apropriados quando se requer maior rigidez ou limite de escoamento no serviço.

Comparado com o 1100 (alumínio comercialmente puro), o 5005 apresenta menor condutividade elétrica e uma formabilidade ligeiramente reduzida, porém com resistência significativamente maior e melhor resistência à corrosão geral. Em relação ao 3003 ou 5052 (ligas comuns de endurecimento por trabalho a frio), o 5005 normalmente se situa entre eles em termos de resistência e oferece acabamento e anodização superiores em comparação a muitas outras ligas endurecíveis por trabalho a frio. Comparado com ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 5005 tem menor resistência máxima, mas melhor resistência intrínseca à corrosão e qualidade de anodização, sendo preferido quando acabamento e desempenho atmosférico são mais importantes que a resistência estrutural máxima.

Resumo Final

A liga 5005 continua sendo uma liga Al–Mg versátil e não tratável termicamente, valorizada por sua combinação de formabilidade, anodização e acabamento de pintura, além de boa resistência geral à corrosão. Sua resistência pode ser ajustada por têmpera e encruamento, tornando-a adequada para aplicações arquitetônicas, decorativas e para diversos setores de transporte e consumo, onde a aparência e o comportamento frente à corrosão são prioritários em relação à máxima capacidade estrutural.