Alumínio 5152: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 5152 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio, caracterizada pelo magnésio como principal elemento de liga. Trata-se de uma liga não suscetível a tratamento térmico, endurável por deformação plástica, cujo principal mecanismo de fortalecimento é o encruamento combinado com o endurecimento por solução sólida; não responde a tratamentos térmicos convencionais de solução/precipitação.

A 5152 oferece um equilíbrio entre resistência moderada a alta, excelente resistência à corrosão em diversos ambientes (notadamente em atmosferas marítimas), boa soldabilidade e razoável conformabilidade nos estados recozido e com leve encruamento. Indústrias típicas que utilizam a 5152 incluem construção naval, transporte (inclusive automotivo e ferroviário), vasos de pressão e aplicações arquitetônicas onde se requer desempenho à corrosão e conformabilidade.

Os engenheiros escolhem a 5152 quando se necessita de uma combinação de resistência à água do mar ou sais de degelo, bom comportamento à fadiga e capacidade de ser formada e soldada de forma econômica, frequentemente preferindo-a em relação a ligas comerciais de pureza mais baixa para maior resistência, e em relação a ligas tratáveis termicamente quando o processo de fabricação envolve intenso trabalho a frio. A 5152 também é selecionada quando a estabilidade dimensional após encruamento moderado e a resistência à corrosão sob tensão são importantes.

Variantes de Têmper

Têmper	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (20–30%)	Excelente	Excelente	Recozido completo, ideal para estampagem profunda e conformações severas
H14	Moderado	Moderado (12–18%)	Bom	Excelente	Encruado a um quarto, resistência melhorada com ductilidade preservada
H16	Moderado-Alto	Moderado (8–15%)	Bom	Excelente	Encruado pela metade, comum para peças estampadas
H18	Alto	Inferior (5–12%)	Regular	Excelente	Encruado em três quartos, usado para rigidez estrutural
H22	Moderado	Moderado (10–18%)	Bom	Excelente	Aliviado de tensões após recozimento parcial
H32	Alto (estabilizado)	Inferior (6–12%)	Regular-Bom	Excelente	Encruado e estabilizado para propriedades controladas

O têmper influencia profundamente o compromisso entre resistência e ductilidade na 5152, com a condição recozida O proporcionando a melhor conformabilidade para estampagem profunda e operações de dobra severa. O encruamento (série H) eleva o limite de escoamento e a resistência à tração em detrimento do alongamento, melhorando a rigidez e a resistência a amassados em componentes fabricados.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Impureza da fusão; baixo Si preserva a conformabilidade
Fe	≤ 0,40	Impureza típica; teor elevado pode reduzir ductilidade
Mn	≤ 0,15	Minoritário; auxilia no controle da estrutura do grão
Mg	2,2–2,8	Elemento principal da liga que proporciona resistência e resistência à corrosão
Cu	≤ 0,10	Baixo para controlar suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) e manter resistência à corrosão
Zn	≤ 0,10	Mantido baixo para evitar trincas a quente e problemas galvânicos
Cr	≤ 0,15	Pode melhorar ligeiramente a estrutura do grão e o desempenho à corrosão
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão em fundidos/lingotes; baixo teor em produtos deformados
Outros	≤ 0,05 cada, 0,15 total	Elementos traço e resíduos; balanço Al

O magnésio é o principal elemento de liga, definindo a base das propriedades mecânicas e resposta à corrosão; teores mais elevados de Mg aumentam a resistência por endurecimento por solução sólida, mas podem influenciar a conformabilidade e as características de soldagem. Elementos traço como Fe, Si e Cu são controlados para limitar intermetálicos frágeis e manter a soldabilidade e resistência à corrosão localizada.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração da 5152 é fortemente dependente do têmper: o material recozido apresenta limite de escoamento relativamente baixo e resistência à tração modesta com alto alongamento uniforme, enquanto o material com têmper H demonstra valores significativamente maiores de limite de escoamento e resistência última, porém com alongamento reduzido. A liga geralmente apresenta resposta suave ao esforço-deformação com considerável encruamento, proporcionando boa absorção de energia e recuperação previsível após conformação para peças estruturais.

O desempenho à fadiga se beneficia da boa resistência à fadiga por corrosão e da ausência de precipitados grosseiros; a vida útil à fadiga melhora com superfícies bem acabadas e evitando concentradores agudos de tensão. A espessura afeta substancialmente as métricas mecânicas e a conformabilidade — calibres mais finos são mais fáceis de conformar a frio e apresentam raios mínimos de curvatura maiores em comparação a chapas mais grossas, onde gradientes de deformação induzidos pela dobra podem se localizar.

Propriedade	O/Recozido	Têmper-Chave (ex.: H32/H16)	Observações
Resistência à Tração	170–240 MPa	240–330 MPa	Valores variam com o têmper e espessura; têmper H apresentam aumento significativo
Limite de Escoamento	60–120 MPa	150–275 MPa	Limite cresce rapidamente com o encruamento; projete para o têmper mínimo esperado
Alongamento	20–30%	6–15%	ductilidade diminui com o aumento do têmper; calibre influencia os valores de alongamento
Dureza	30–45 HB	60–95 HB	Correlaciona-se com o nível do têmper; dureza correlaciona com limite de escoamento e resistência

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,68 g/cm³	Típica para ligas de alumínio deformadas; útil para cálculos de massa
Intervalo de Fusão	570–650 °C	Solidus/liquidus variam com impurezas; não é tratável termicamente para fortalecimento
Condutividade Térmica	~130–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda alta para aplicações de dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	A adição de ligas reduz a condutividade em comparação ao alumínio puro
Calor Específico	~900 J/kg·K	Valor típico em temperatura ambiente usado em modelagem térmica
Coeficiente de Dilatação Térmica	23–24 µm/m·K	Semelhante a outras ligas Al-Mg; importante para montagens com materiais dissimilares

As propriedades térmicas e elétricas da 5152 a tornam adequada para componentes que necessitam boa dissipação de calor e condutividade elétrica moderada, mantendo resistência à corrosão. A combinação de baixa densidade e boa condutividade térmica é vantajosa em aplicações marítimas e de transporte onde peso e gerenciamento térmico são críticos.

Formas Comerciais

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmpers Comuns	Observações
Chapa	0,2–6,0 mm	Uniforme na largura; dependente do têmper	O, H14, H16, H18, H32	Produzida em larga escala; usada para painéis conformados e tanques
Placa	6–25 mm	Menor conformabilidade, maior rigidez	H18, H32	Usada em painéis estruturais e componentes de vasos de pressão
Extrusão	Perfis até grandes seções	Resistência varia com o têmper e tamanho da seção	H22, H32	Uso limitado em comparação com extrusões da série 5000 otimizadas para ligas 5xxx
Tubo	Parede de 0,5–10 mm	Comportamento similar à chapa; soldagem e estampagem importantes	O, H16, H32	Utilizado para condução de fluidos e aplicações estruturais
Barra/Bastão	Até 100 mm de diâmetro	Normalmente produzidos com condições de enduramento por deformação	H14–H32	Usados onde componentes usinados requerem resistência à corrosão e resistência moderada

Chapas e bobinas são as formas comerciais mais comuns para a 5152, produzidas com controle rigoroso do acabamento superficial para aplicações decorativas e expostas. Placas e extrusões requerem parâmetros de processamento ajustados e frequentemente diferentes têmperes para equilibrar desempenho mecânico com fabricabilidade em seções mais espessas ou complexas.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5152	EUA	Designação principal nas normas da Aluminum Association
EN AW	5152	Europa	Geralmente equivalente, mas normas EN podem incluir sufixos distintos para têmper e limites de impurezas
JIS	A5152 (designação)	Japão	Normas locais podem refletir pequenas tolerâncias composicionais ou mecânicas
GB/T	5152	China	Frequentemente mapeado diretamente para AA 5152, mas podem existir pequenas diferenças

As designações equivalentes se correlacionam majoritariamente entre as principais normas, pois as ligas da série 5xxx são padronizadas globalmente, mas diferenças sutis nos limites de impurezas, designações de têmper e práticas de certificação podem impactar a intercambialidade. Sempre verifique a norma específica e certificados de teste do fabricante para aplicações críticas que demandem conformidade composicional ou mecânica rigorosa.

Resistência à Corrosão

O 5152 apresenta robusta resistência à corrosão atmosférica, especialmente em ambientes marinhos e em situações de exposição a salpicos de água do mar ou sais de degelo. O teor de magnésio confere maior resistência à corrosão geral e por pite em relação a muitas ligas da série 3xxx, e a liga forma um filme de óxido protetor que é estável em ambientes alcalinos e muitos ambientes próximos do neutro.

A suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC) é baixa em comparação com ligas com maior teor de cobre, mas a corrosão localizada pode surgir em frestas ou quando acoplada galvanicamente a metais mais nobres sem isolamento. Em acoplamentos galvânicos, o 5152 é anódico em relação ao aço inoxidável e ligas de cobre, portanto, os projetistas devem utilizar barreiras isolantes ou estratégias de proteção catódica sacrificial em conjuntos de metais mistos.

Comparado com ligas das séries 1xxx e 3xxx, o 5152 oferece resistência à corrosão superior e maior resistência mecânica; frente às ligas da série 6xxx, geralmente é mais resistente à corrosão marinha, mas não alcança a mesma resistência máxima dos materiais com tratamento térmico.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5152 solda facilmente com processos comuns de fusão, incluindo MIG (GMAW) e TIG (GTAW); seu baixo teor de cobre e magnésio controlado limitam a tendência à fissuração a quente quando boas práticas são seguidas. As ligas para enchimento recomendadas incluem a 5356 (Al-Mg) para retenção de resistência e resistência à corrosão, com a 4043 usada para melhorar o fluxo e reduzir a descoloração em superfícies decorativas. O amolecimento na zona afetada pelo calor é mínimo porque a liga não é de tratamento térmico, mas controle de distorção e queima são importantes ao soldar chapas finas.

Usinabilidade

A usinabilidade do 5152 é moderada a razoável; ele é usinável mais facilmente do que algumas ligas Al-Mg de maior resistência, porém não é tão fácil de cortar quanto certas ligas Al-Si. Ferramentas de carboneto, geometrias de avanço positivo e taxas de avanço mais altas com refrigeração adequada proporcionam o melhor acabamento superficial e vida útil da ferramenta; a formação de arestas protuberantes pode ser um problema em cortes interrompidos ou em condições de liga pegajosa. Evite velocidades excessivas que induzam encruamento próximo à superfície e assegure controle de cavacos em seções de parede fina.

Formabilidade

A formabilidade no estado recozido O é excelente, permitindo estampagem profunda, spinagem e dobras complexas com baixa recuperação elástica (springback). Para os estados H, os raios de dobra devem ser aumentados e as operações de conformação realizadas em etapas para evitar trincas; recozimentos intermediários ou o conformamento por estiramento podem ser usados para alcançar raios mais apertados. Os projetistas devem consultar raios mínimos de dobra expressos em múltiplos de espessura e considerar o encruamento para previsões finais do springback.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Essas ligas não são tratáveis termicamente; o fortalecimento mecânico é obtido por trabalho a frio (endurecimento por deformação) e tratamentos térmicos de estabilização, em vez de soluções e precipitações. O processamento típico utiliza recozimento para restaurar a ductilidade seguido de trabalho a frio controlado para atingir os níveis de resistência desejados, às vezes com estabilização (cura a baixa temperatura) para reduzir alterações futuras nas propriedades.

O recozimento padrão para ligas 5xxx é realizado em temperaturas que restauram uma estrutura recristalizada sem formação de intermetálicos indesejáveis; o estado O é obtido por recozimento completo e resfriamento controlado. Tentativas de aplicar ciclos T de solubilização/envelhecimento não produzem endurecimento significativo no 5152 e, portanto, não são usados para aumento de resistência.

Desempenho em Alta Temperatura

O 5152 perde resistência progressivamente com o aumento da temperatura; a resistência estrutural útil diminui além de aproximadamente 100–150 °C e a exposição térmica acima de cerca de 200 °C acelera o recozimento e o relaxamento das propriedades. A oxidação do alumínio em si é mínima nas condições de serviço, a menos que as temperaturas sejam elevadas e o ambiente agressivo esteja presente, mas temperaturas elevadas podem alterar a microestrutura e reduzir a vida útil à fadiga.

As zonas afetadas pelo calor da solda podem apresentar amolecimento localizado quando expostas posteriormente a temperaturas elevadas combinadas com esforços mecânicos, portanto, projete para reduzir a exposição térmica em juntas soldadas críticas. Para operação contínua em alta temperatura, deve-se considerar uma família diferente de ligas (por exemplo, certas ligas Al-Si ou Al-Zn-Mg).

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Usar 5152
Automotivo	Tanques de combustível e painéis da carroceria	Resistência à corrosão e formabilidade para formas complexas
Marinha	Chapas do casco, componentes do convés	Excelente resistência à água do mar e sais de degelo
Aeroespacial	Revestimentos internos e fairings	Boa relação resistência/peso e facilidade de fabricação
Eletrônica	Chassis e painéis	Condutividade térmica e resistência à corrosão
Vasilhames de Pressão	Tanques e cilindros de GLP	Ductilidade, soldabilidade e resistência à fadiga

O 5152 é comumente escolhido onde a combinação de resistência à corrosão em água do mar e a capacidade de ser conformado e soldado em oficina ou linha de produção é mais importante do que obter a máxima resistência possível. O equilíbrio de propriedades da liga apoia uma ampla gama de soluções de projeto para transporte, marinha e hardware industrial.

Considerações para Seleção

Ao selecionar o 5152, priorize aplicações que necessitem resistência a ambientes marinhos, resistência estrutural moderada e boa formabilidade. Use 5152 em vez de ligas comerciais puras mais macias quando se requer aumento do limite de escoamento e resistência à tração sem sacrificar o desempenho contra corrosão.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (por exemplo, 1100), o 5152 troca parte da condutividade elétrica e da formabilidade máxima por resistência significativamente maior e melhor resistência à corrosão. Em relação às ligas endurecidas por trabalho comuns, como 3003 ou 5052, o 5152 oferece geralmente resistência igual ou ligeiramente superior e resistência à corrosão em ambientes com cloretos. Comparado a ligas tratáveis termicamente como 6061/6063, o 5152 não alcança as mesmas resistências máximas, mas é frequentemente preferido onde soldagem, formabilidade e resistência à corrosão marinha são mais críticos do que a resistência máxima.

Resumo Final

O alumínio 5152 continua sendo uma liga prática e equilibrada para a engenharia moderna, onde são necessárias resistência à corrosão, boa soldabilidade e facilidade econômica de conformação. Sua resposta ao encruamento e desempenho estável em ambientes marinhos e atmosféricos o mantêm relevante para aplicações em transporte, marinha e estruturas onde durabilidade e facilidade de manutenção a longo prazo são prioridades.