Alumínio 5056: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5056 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio-magnésio, caracterizada pelo magnésio como principal elemento de liga. Pertence ao grupo não suscetível a tratamento térmico, onde a resistência é obtida principalmente por endurecimento por solução sólida e encruamento, ao invés de precipitação de endurecimento.

O teor típico dos principais elementos de liga concentra-se no magnésio na faixa de dígitos simples médios em percentual, com pequenas quantidades de manganês e elementos traço para controle da estrutura do grão e comportamento de corrosão. A liga apresenta um equilíbrio entre resistência moderada a alta entre as ligas de alumínio forjadas, boa resistência à corrosão especialmente em atmosferas marinhas, e geralmente boa soldabilidade e conformabilidade dependendo do estado de têmpera.

Indústrias comuns que utilizam o 5056 incluem construção naval e marítima, vasos de pressão e equipamentos criogênicos, componentes de transporte e produtos estruturais e de consumo selecionados onde a exposição à água do mar e a soldabilidade são prioridades. Engenheiros selecionam o 5056 quando se requer resistência superior a ligas comerciais de pureza ou menores teores de Mg sem sacrificar a resistência à corrosão e soldabilidade características da família 5xxx.

Comparado com muitas ligas de endurecimento por tratamento térmico, o 5056 troca o pico de resistência alcançável por desempenho estável após soldagem, menor distorção durante a fabricação e melhor resistência à corrosão generalizada e localizada em ambientes cloretados. Esse equilíbrio o torna uma escolha pragmática quando a exposição em serviço, união e conformabilidade são fatores críticos de projeto.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Notas
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida para máxima conformabilidade
H111	Baixa–Média	Alta	Muito Boa	Excelente	Levemente encruado por envelhecimento natural ou pequeno trabalho a frio
H112	Baixa–Média	Alta	Muito Boa	Excelente	Condição comercialmente laminada a frio para uso geral
H14	Média	Moderado	Boa	Excelente	Encruamento de um quarto de dureza
H24	Média–Alta	Moderado	Regular	Excelente	Totalmente endurecida seguida de recozimento parcial (estabilizada)
H34	Média–Alta	Moderado	Regular	Excelente	Estabilizada e encruada para maior resistência
H116 / H321 (estabilizadas)	Média	Moderado	Boa	Excelente	Têmporas estabilizadas para melhor resistência à corrosão após soldagem

A têmpera tem efeito primário no comportamento mecânico porque as ligas 5xxx são não suscetíveis a tratamento térmico e obtêm resistência por trabalho a frio. Têmperas mais baixas (O, H111) maximizam a ductilidade e conformabilidade para operações de estampagem profunda ou dobra severa, enquanto têmperas H2x/H3x aumentam o limite de escoamento e resistência à tração em detrimento do alongamento.

Para montagens soldadas, têmperas estabilizadas (H116, H321) ou controle da deformação pós-soldagem são comumente especificados para minimizar a suscetibilidade à corrosão na zona afetada pelo calor (ZAC) e manter resistência previsível após ciclos térmicos.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Notas
Si	≤ 0,40	Controle de impurezas; alto Si reduz ductilidade e resistência à corrosão
Fe	≤ 0,50	Impureza comum; teores elevados podem formar intermetálicos que afetam resistência
Mn	0,10–0,50	Controle da estrutura do grão; melhora resistência e reduz exfoliação
Mg	4,5–5,5 (típico)	Principal elemento de endurecimento; aumenta resistência e resistência à corrosão
Cu	≤ 0,10–0,25	Geralmente mantido baixo para preservar resistência à corrosão
Zn	≤ 0,25	Elemento menor; níveis maiores podem reduzir resistência à corrosão
Cr	≤ 0,20	Adicionado em pequenas quantidades para controle do crescimento de grão e melhorar desempenho na ZAC
Ti	≤ 0,15	Desoxidante e refinador de grão em algumas práticas de fundição/lâminas
Outros (cada)	≤ 0,05–0,15	Elementos residuais traço; balanço Al

As faixas especificadas acima são representativas das composições típicas comerciais do 5056; certificados de fábrica e normas específicas devem ser consultados para aquisição. O magnésio é o principal elemento de liga e governa a resistência da liga, endurecimento por solução sólida e resistência a cloretos. Adições controladas de manganês e cromo refinam o tamanho do grão, estabilizam propriedades mecânicas na ZAC durante soldagem e reduzem a suscetibilidade a certos tipos de corrosão.

Propriedades Mecânicas

O 5056 apresenta comportamento de tração e escoamento característico das ligas 5xxx de maior teor de Mg: taxa relativamente alta de encruamento, boa ductilidade em condições recozidas e significativo aumento de resistência com trabalho a frio moderado. O limite de escoamento e resistência à tração aumentam com a redução a frio, à custa da diminuição do alongamento; esse trade-off é previsível e amplamente utilizado em conformação e projeto estrutural. A dureza correlaciona-se com a têmpera e o trabalho a frio, com valores típicos Brinell ou Rockwell aumentando conforme o material se move da classe O para as classes H3x.

O desempenho à fadiga é fortemente influenciado pela condição superficial, tensões residuais e espessura. Chamadas mais finas geralmente apresentam limites aparentes de fadiga mais altos devido a menor probabilidade de defeitos através da espessura, enquanto seções mais espessas podem exigir atenção à qualidade da solda e acabamento pós-fabricação. A zona afetada pelo calor em estruturas soldadas pode amolecer localmente dependendo da têmpera e ciclos térmicos, portanto, margens de projeto e seleção adequada da têmpera são necessárias para componentes sujeitos a cargas cíclicas.

Propriedade	O / Recozido	Têmpera Principal (ex.: H34 / H116)	Notas
Resistência à Tração	~150–220 MPa (faixa)	~240–320 MPa (faixa)	Valores dependem da espessura e trabalho a frio; forneça certificados do fornecedor para projeto
Limite de Escoamento	~40–120 MPa (faixa)	~150–260 MPa (faixa)	Têmperas estabilizadas H3x fornecem limite de escoamento útil após soldagem
Alongamento	~18–30%	~6–16%	Recozido mostra alto alongamento; têmperas mais altas reduzem ductilidade
Dureza	~30–45 HB	~60–85 HB	Dureza aumenta com encruamento e correlaciona-se com resistência

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Notas
Densidade	~2,66 g/cm³	Típico para ligas Al–Mg; usar cálculos de projeto baseados em massa
Faixa de Fusão	Sólido ~570–640 °C; Líquido ~640–660 °C	Sólido/líquido da liga variam conforme química exata e histórico de fundição
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; adequada para muitos papéis de gerenciamento térmico
Condutividade Elétrica	~28–40 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido ao Mg; verificar para aplicações elétricas
Calor Específico	~900 J/kg·K	Calor específico típico para ligas de alumínio
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Semelhante a outras ligas de alumínio comuns; considerar dilatação diferencial em juntas

As propriedades físicas acima são suficientes para cálculos preliminares térmicos, estruturais e de peso, mas devem ser refinadas com dados do fornecedor para projetos críticos. Condutividade térmica e elétrica são inferiores ao alumínio puro e decrescem com o aumento do Mg e trabalho a frio. O coeficiente de dilatação térmica é próximo ao de outras ligas comuns de alumínio, portanto a expansão diferencial com materiais diversos deve ser considerada em conjuntos multimateriais.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento Mecânico	Temperos Comuns	Observações
Chapa	0,4–6 mm (típico)	Calibres finos frequentemente produzidos nos temperos H1x/H3x	O, H111, H14, H32	Amplamente utilizada para painéis marítimos e de transporte
Placa	6–50+ mm	A espessura afeta a trabalhabilidade e ZAC durante a soldagem	O, H112, H34	Placas mais espessas apresentam formabilidade reduzida e requerem conformação mais pesada
Extrusão	Perfis até seções transversais grandes	A resistência varia com o histórico de extrusão e envelhecimento	H111, H112	Perfis extrudados usados para elementos estruturais e quadros
Tubo	φ pequeno a grande; parede 1–10 mm	A espessura da parede e o trabalho a frio definem o nível mecânico	O, H111, H32	Comum para tubos de pressão e estruturais em aplicações marítimas
Barra/Bastão	Vários diâmetros	O estiramento a frio aumenta significativamente a resistência	H111, H14	Utilizado para conexões usinadas e fixadores onde é necessária resistência à corrosão

As rotas de produção para chapas e placas e o subsequente processo termomecânico determinam a resposta mecânica final e a condição superficial. Extrusões exigem atenção ao têmpera e alongamento para controlar tensões residuais e alcançar estabilidade dimensional, enquanto a fabricação de placas grossas geralmente envolve conformação mais pesada e procedimentos de soldagem controlados para evitar fragilização da ZAC. A seleção da forma e do tempero é um equilíbrio entre resistência requerida, ductilidade para conformação e processos de união pretendidos.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA / UNS	5056 / A95056	USA / Internacional	Designação UNS comum A95056 alinhada ao comercial 5056
EN AW	5056	Europa	Frequentemente referenciado como EN AW‑5056 ou AlMg5 na prática europeia
JIS	A5056	Japão	JIS geralmente alinhado composição, mas verificar códigos locais de tempero
GB/T	AlMg5	China	A norma chinesa usa frequentemente a designação AlMg5; confirmar mapeamento numérico

As designações de grau equivalentes são amplamente consistentes, porém pequenas diferenças de composição ou controle de temperos podem existir entre normas e siderúrgicas. Diferenças em limites de impurezas, faixas permitidas de elementos menores e definições de tempero (especialmente para temperos estabilizados H) podem afetar desempenho contra corrosão e soldabilidade, portanto engenheiros devem verificar certificados de produção e normas nacionais para aplicações com requisitos críticos.

Resistência à Corrosão

O 5056 oferece resistência robusta à corrosão atmosférica e desempenho superior em ambientes marinhos porque o magnésio melhora a adesão da película protetora de óxido em ambientes com cloretos. Para exposição externa geral e respingos ou imersão em água do mar, o 5056 frequentemente supera ligas com menor teor de Mg e algumas ligas endurecíveis por tratamento térmico que sacrificam resistência à corrosão para obter maior resistência. Manutenção regular e escolhas de revestimento ainda influenciam o desempenho a longo prazo em ambientes agressivos.

Por outro lado, ligas com maior teor de magnésio, incluindo o 5056, podem ser mais suscetíveis a formas localizadas de corrosão como pites e trinca por corrosão sob tensão (SCC) sob tensão e temperaturas elevadas. Projeto adequado para evitar tensões residuais trativas, uso de temperos estabilizados (H116/H321) e controle de procedimentos de soldagem reduzem riscos. Interações galvânicas com metais mais nobres (aços inoxidáveis, cobre) podem acelerar corrosão localizada; recomenda-se isolamento e separação de projeto.

Em comparação com ligas 3xxx e puras comerciais, o 5056 sacrifica um pouco de formabilidade e condutividade elétrica para obter resistência significativamente maior e melhor resistência à corrosão por cloretos. Em relação a membros da família 5xxx com alto teor de Mg (ex.: AlMg5.5 ou 5083), diferenças no conteúdo de elementos menores e controle de tempero influenciam a suscetibilidade à exfoliação e SCC, assim a seleção da liga deve considerar ambiente de serviço e métodos de união.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5056 é bem considerado para a soldabilidade por fusão usando processos comuns como TIG (GTAW) e MIG (GMAW), aceitando ligas de preenchimento projetadas para a família 5xxx. Os fillers recomendados são tipicamente ligas Al‑Mg (ex.: filler 5356) para manter resistência à corrosão e reduzir risco de trincas a quente. A ZAC pode apresentar amolecimento se o metal base estiver em condição de endurecimento por deformação; a escolha de temperos estabilizados ou a especificação de alívio de tensão pós-soldagem é uma mitigação comum.

Usinabilidade

Como uma liga Al–Mg trabalhada, o 5056 não está entre as ligas de alumínio mais fáceis de usinar, mas oferece boa usinabilidade com ferramentas adequadas. Inserts de carboneto ou revestidos são recomendados para produção contínua, e velocidades de corte moderadas com refrigeração abundante minimizam o acúmulo de cavaco. A formação de cavaco é geralmente contínua; quebre-cavacos e taxas de avanço controladas ajudam a evitar enrosco e danos superficiais.

Formabilidade

A formabilidade é excelente nos temperos recozidos (O) e levemente endurecidos por deformação, permitindo estampagem profunda, dobra e conformação por estiramento. Raios mínimos de curvatura e comportamento de retorno elástico dependem do tempero e espessura; dobras manuais e conformação de pequeno raio requerem temperos O ou H111. O trabalho a frio aumenta a resistência, mas reduz ductilidade, assim sequenciamento de conformação e alívio de tensões ou recozimento pós-conformação podem ser necessários para peças complexas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 5056 é uma liga não endurecível por tratamento térmico; tratamentos tradicionais de solubilização e envelhecimento artificial não produzem endurecimento por precipitação como nas ligas 6xxx/7xxx. Os ganhos de resistência são obtidos por endurecimento mecânico (laminação a frio, estiramento) e tratamentos controlados de envelhecimento natural/estabilização. As designações de tempero (temperos H) refletem diferentes níveis de trabalho a frio e estabilização, em vez de ciclos de envelhecimento.

O recozimento é usado para retornar o 5056 à condição O e restaurar a formabilidade; ciclos típicos de recozimento envolvem temperaturas elevadas suficientes para aliviar o trabalho a frio, mas abaixo do ponto de fusão. Tratamentos de estabilização (ex.: exposição térmica em baixa temperatura) podem ser aplicados após conformação ou soldagem para reduzir efeitos de envelhecimento por tensão e melhorar resistência à exfoliação e SCC. Para soldagens críticas, tratamento mecânico pós-soldagem (alongamento) ou especificação de tempero estabilizado pré-soldagem preservam o comportamento à corrosão.

Desempenho em Alta Temperatura

Como a maioria das ligas de alumínio, o 5056 sofre perda progressiva de resistência com o aumento da temperatura. Resistência estrutural útil está disponível normalmente até cerca de 100–150 °C, e projetistas frequentemente limitam serviço contínuo abaixo de ~150 °C para evitar amolecimento significativo e perda do limite de escoamento. Acima dessas temperaturas, fluência e redução da vida à fadiga podem se tornar importantes, então projetos para elevada temperatura geralmente preferem outras classes de ligas ou abordagens de proteção no projeto.

A oxidação não é uma limitação primária nas temperaturas típicas de serviço porque o alumínio forma camada estável de óxido; entretanto, a película protetora pode ser comprometida por danos mecânicos ou ambientes agressivos. Zonas de soldagem experimentam ciclos térmicos localizados; a ZAC pode ser mais macia que o metal base em temperos endurecidos por deformação. Para componentes expostos a temperaturas elevadas prolongadas, valide propriedades mecânicas com dados do fornecedor e considere estabilização térmica ou ligas alternativas.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que utilizar 5056
Marinha	Revestimento de casco, decks, conexões	Boa resistência à corrosão em água do mar e soldabilidade
Recipientes de Pressão / Criogenia	Tanques e tubulações	Boa relação resistência-peso e tenacidade em baixas temperaturas
Transporte	Painéis estruturais, trailers	Equilíbrio entre resistência, formabilidade e facilidade de união
Bens de Consumo / Esportivos	Quadros de bicicleta, utensílios de cozinha	Resistência à corrosão e resistência moderada com boa acabamento
Eletrônica / Gerenciamento Térmico	Chassis, dissipadores de calor	Condutividade térmica razoável com bom desempenho à corrosão

O 5056 é escolhido onde se requer combinação de soldabilidade, resistência à água do mar e resistência moderada a alta. Seu uso em aplicações marítimas e de pressão decorre do desempenho consistente em ambientes com cloretos e boa tenacidade em baixas temperaturas.

Dicas para Seleção

Para o engenheiro que escolhe materiais, o 5056 é uma opção pragmática quando a resistência à corrosão em ambientes marinhos ou com cloretos e boa soldabilidade são prioridades, mantendo resistência superior à de ligas puras comerciais. É especialmente útil quando o projetista prefere desempenho pós-soldagem previsível sem depender de endurecimento por precipitação.

Em comparação com alumínio puro comercial (1100), o 5056 oferece resistência significativamente maior e melhor resistência à fadiga, sacrificando algo em condutividade elétrica e térmica e com leve redução de formabilidade. Em relação às ligas comuns endurecidas por trabalho como 3003 ou 5052, o 5056 apresenta resistência maior e geralmente melhor resistência à água do mar, mas pode ser ligeiramente menos formável e mais sensível a SCC sob tensão sem seleção adequada do tempero.

Comparado com ligas que podem ser tratadas termicamente como 6061 ou 6063, o 5056 oferece melhor desempenho à corrosão e soldabilidade em ambientes com cloretos, apesar de apresentar menor resistência máxima alcançável; escolha 5056 quando a retenção da resistência pós-soldagem e a resistência à corrosão marinha forem mais importantes do que a necessidade de máxima resistência e rigidez.

Resumo Final

O 5056 permanece uma liga de engenharia relevante devido à sua combinação de resistência por solução sólida à base de Mg, boa soldabilidade e resistência confiável à corrosão em ambientes marinhos e expostos a cloretos. Sua versatilidade em chapas, placas e formas extrudadas o torna uma escolha preferencial para estruturas e aplicações sob pressão onde se exige desempenho pós-soldagem previsível e boa conformabilidade.