Alumínio 535: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga de alumínio 535 pertence à série 5xxx de ligas de alumínio-magnésio forjadas, caracterizada pelo magnésio como principal elemento de liga. As ligas da série 5xx não são tratáveis termicamente e obtêm propriedades mecânicas elevadas principalmente por endurecimento por solução sólida e encruamento, com pequenas adições de manganês e cromo para controlar a estrutura do grão e melhorar a resistência à corrosão.

O elemento de liga predominante no 535 é o magnésio, em faixa de percentual de dígitos médios simples, apoiado por baixos teores de manganês e elementos traço que refinam a microestrutura e influenciam a resposta ao encruamento. Entre as características principais estão boa resistência média a alta para uma liga não tratável termicamente, robusta resistência geral e marítima à corrosão, boa soldabilidade com algumas escolhas de metais de aporte e boa conformabilidade a frio em condição recozida.

Indústrias que comumente utilizam o 535 incluem setor marítimo e construção naval, estruturas de transporte e automotivas onde economia de peso e resistência à corrosão são importantes, além de fabricação geral para vasos de pressão e painéis arquitetônicos. A liga é escolhida quando os projetistas necessitam de combinação entre maior resistência que o alumínio puro e excelente durabilidade ambiental sem a complexidade ou custo dos tratamentos térmicos.

Em comparação com ligas tratáveis termicamente, o 535 evita ciclos de solubilização e envelhecimento, mantendo propriedades estáveis após soldagem e longo tempo de uso em atmosferas contendo cloretos. A seleção dessa liga frequentemente é motivada pelo equilíbrio entre resistência, soldabilidade e custo, onde se requer resistência estática de moderada a alta e boa resistência à fadiga em condições corrosivas.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (18–25%)	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida para conformação e estampagem profunda
H111 / H112	Médio-Baixo	Médio-Alto (12–18%)	Muito boa	Muito boa	Levemente encruado, têmpera de uso geral
H14 / H18	Médio	Médio (8–14%)	Boa	Boa	Endurecido comercialmente até resistência moderada
H22 / H24	Médio-Alto	Médio (8–12%)	Aceitável	Boa	Maior encruamento para peças estruturais
H32 / H116	Alto	Inferior (6–12%)	Limitada	Boa	Estabilizado ou aliviado de tensões para serviço soldado e marítimo
T5 / T6 / T651	Não aplicável / Incomum	Variável	Variável	Variável	Designações de tratamento térmico não são usadas para série 5xxx; listadas apenas para referência

A têmpera selecionada para o 535 controla diretamente a interação entre resistência e ductilidade: tempers recozidos (O) maximizam a formabilidade enquanto os níveis H aumentam progressivamente o limite de escoamento e resistência à tração em detrimento do alongamento. Estabilizações para uso marítimo, como H116 ou H321, são empregadas para minimizar o amolecimento pós-soldagem e garantir comportamento consistente em estruturas soldadas.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Mantido baixo para evitar intermetálicos deletérios, melhora compatibilidade para fundição
Fe	≤ 0,50	Elemento impureza; excesso de Fe forma intermetálicos frágeis que comprometem ductilidade
Mn	0,3–1,0	Refinador de grão; melhora resistência e reduz suscetibilidade à corrosão localizada
Mg	3,0–4,5	Principal elemento de endurecimento; aumenta resistência e resistência à corrosão
Cu	≤ 0,10	Minimizado para preservar resistência à corrosão e reduzir risco de SCC
Zn	≤ 0,25	Níveis baixos tolerados; Zn elevado pode reduzir resistência à corrosão
Cr	0,05–0,25	Controla estrutura do grão e melhora estabilidade da resistência a exposições térmicas
Ti	≤ 0,10	Adição traço para refino de grão em produtos fundidos ou de grande seção
Outros	Equilíbrio Al	Alumínio é o restante com elementos traço permitidos segundo especificação

O nível moderado de magnésio é o principal responsável pelo endurecimento por solução sólida no 535 e melhora resistência à corrosão anódica, especialmente em ambientes com cloretos. Manganês e cromo atuam como estabilizadores da microestrutura, evitando crescimento excessivo de grãos durante fabricação e soldagem, mantendo tenacidade e reduzindo suscetibilidade à corrosão intergranular.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 535 depende fortemente da têmpera e do histórico de processamento. Na condição recozida O, a liga apresenta alta ductilidade e resistência à tração moderada, permitindo operações de estampagem profunda e conformação complexa. O encruamento para níveis H aumenta significativamente o limite de escoamento, reduzindo o alongamento, aspecto importante para aplicações estruturais que requerem rigidez e resistência à deformação permanente.

O limite de escoamento e a resistência máxima também são influenciados pela espessura; calibres mais finos normalmente apresentam maior encruamento e resistência ligeiramente superior após o mesmo trabalho a frio em comparação com placas mais espessas, devido a diferenças no processamento. A dureza correlaciona-se com a têmpera e serve como métrica prática para avaliação do grau de encruamento e potencial amolecimento após exposição térmica. O desempenho à fadiga é geralmente bom para uma liga de alumínio não tratável termicamente, especialmente quando deformada de modo a evitar concentradores de tensão e mantendo a proteção contra corrosão.

Propriedade	O / Recozido	Têmpera Principal (ex. H32 / H116)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	200–260 MPa	320–360 MPa	UTS aumenta substancialmente com encruamento; valores exatos dependem do calibre
Limite de Escoamento (offset 0,2%)	80–120 MPa	210–260 MPa	O limite é muito sensível à têmpera e histórico de trabalho a frio
Alongamento	18–25%	6–14%	Ductilidade reduzida em têmperas H mais elevadas; modo de fratura permanece dúctil
Dureza (HB)	40–55 HB	75–95 HB	Dureza aumenta com encruamento e é usada para controles de qualidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,66–2,70 g/cm³	Levemente inferior a muitos aços, permitindo economia de peso
Faixa de Fusão	~570–645 °C	Faixa do sólido para o líquido típica para ligas de alumínio-magnésio forjadas
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Boa condução térmica; depende do nível de liga e têmpera
Condutividade Elétrica	~28–42 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido à liga; ainda adequada para partes condutoras
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Comparável a outras ligas de alumínio; importante para cálculos de capacidade térmica
Expansão Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Expansão térmica moderada; previsões dimensionais necessárias para ciclos térmicos

A condutividade térmica relativamente alta e condutividade elétrica moderada tornam o 535 uma escolha razoável para componentes de gerenciamento térmico onde a resistência à corrosão é necessária. A densidade combinada com alta resistência específica proporciona relação força-peso favorável para peças estruturais. A expansão térmica deve ser considerada em conjuntos com materiais díspares para evitar distorções ou problemas de vedação durante variações de temperatura em serviço.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Maior resistência em calibres laminados a frio	O, H111, H32	Amplamente usada para componentes conformados e painéis
Placa	6–150 mm	Menor ductilidade em seções espessas; aporte térmico durante fabricação é relevante	O, H116	Comum em cascos e peças estruturais
Extrusão	Espessura de parede >1 mm	Resistência varia com seção e resfriamento	O, H111	Usada para perfis estruturais e armações
Tubo	Parede de 0,5–10 mm	Endireitamento e conformação afetam propriedades finais	O, H32	Tubulação para pressão e tubos estruturais para uso marítimo
Barra / Vareta	Ø 6–100 mm	Encruamento limitado em seções grandes	O, H112	Usado para peças usinadas e fixadores

Chapas e produtos finos são normalmente laminados a frio e podem ser envelhecidos ou estabilizados para melhorar resistência à corrosão sob tensão, enquanto a produção de placas foca no controle da laminação e histórico de solução para manter tenacidade. Extrusões exigem projeto cuidadoso das matrizes para gerir tensões residuais e minimizar distorções durante endireitamento, e a soldagem de placas ou estruturas extrudadas geralmente requer ligas de metais de aporte compatíveis com o teor de magnésio.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	535	EUA	Designação usada em alguns catálogos de fornecedores; pertence à família Al-Mg
EN AW	~5xxx	Europa	Altamente relacionado às ligas da série EN AW 5xxx; correspondência exata depende do teor de Mg
JIS	série A5xxx	Japão	Existem equivalentes nas famílias japonesas de ligas trabalhadas Al-Mg
GB/T	série Al-Mg	China	Graus padrão chineses aproximam composições da série 5xxx

As designações numéricas equivalentes entre as normas são aproximadas porque os limites exatos de elementos e o controle de impurezas variam conforme a especificação. Ao substituir materiais entre normas, os engenheiros devem verificar limites específicos de Mg, Mn e elementos-traço, assim como a condição do tratamento (temper), para garantir equivalência de desempenho mecânico e resistência à corrosão.

Resistência à Corrosão

O alumínio 535 apresenta resistência robusta à corrosão geral em ambientes atmosféricos e industriais devido à película protetora de óxido de alumínio, reforçada pelo efeito benéfico do magnésio na estabilidade do filme passivo. Em ambientes marinhos e contendo cloretos, o 535 tem bom desempenho comparado a muitas ligas tratáveis termicamente, embora pites localizados possam ocorrer onde revestimentos protetores são rompidos e em configurações de frestas.

A susceptibilidade à corrosão sob tensão (SCC) é baixa em relação às ligas de alta resistência da série 2xxx contendo cobre, e é controlada pelo baixo teor de cobre e pela seleção adequada do temper; entretanto, temperas fortemente encruadas podem apresentar risco aumentado sob tensão de tração em ambientes agressivos. Interações galvânicas com materiais mais nobres, como aço inoxidável, podem acelerar a corrosão local no 535 a menos que haja isolamento elétrico ou proteção anódica.

Em comparação com as famílias 6xxx e 7xxx, o 535 oferece resistência superior a cloretos, porém resistência mecânica inferior à das ligas 6xxx/7xxx em envelhecimento máximo. Projetistas frequentemente preferem o 535 para componentes estruturais marinhos porque ele equilibra resistência à corrosão com soldabilidade, e não sofre o amolecimento pós-soldagem dependente do temper típico de muitas ligas tratáveis termicamente.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 535 é facilmente soldado por processos comuns de fusão como TIG e MIG, com baixo risco de trincas a quente quando são usados metal de enchimento e projeto de junta adequados. Recomendam-se metais de enchimento compatíveis com composições Al-Mg (por exemplo, séries ER5356/5183) para preservar a resistência à corrosão e minimizar fases intergranulares. A zona afetada pelo calor pode sofrer algum amolecimento em temperas altamente encruadas, assim o alívio de tensões pós-soldagem ou a seleção de temperas estabilizadas é frequentemente adotada em aplicações estruturais.

Usinabilidade

Sendo uma liga Al-Mg não tratável termicamente, o 535 tem usinabilidade razoável, geralmente melhor que muitas ligas de alta resistência, porém não tão boa quanto algumas ligas de fundição Al-Si de fácil corte. Ferramentas de carboneto, velocidades moderadas de corte e uso abundante de fluido refrigerante proporcionam o melhor equilíbrio entre vida útil da ferramenta e acabamento superficial. A formação de cavacos tende a ser contínua e dúctil; controle e evacuação dos cavacos são essenciais para operações de avanço elevado.

Conformabilidade

Na condição recozida O, o 535 exibe excelente conformabilidade e suporta operações de estampo profundo, dobra e estampagem complexa com raios de curvatura pequenos em relação à espessura. O encruamento por trabalho a frio para temperas do tipo H aumenta a resistência, mas reduz a conformabilidade; projetistas devem especificar O ou H111 para peças que requerem conformação significativa, e prever compensação de retorno elástico (springback) ao usar temperas H32/H116. Conformação quente é raramente necessária, mas pode ser aplicada para melhorar a profundidade de estampagem em seções espessas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como membro da família 5xxx, o 535 não responde a tratamentos clássicos de solubilização-envelhecimento e não apresenta endurecimento por envelhecimento típico T6. Ajustes de resistência são obtidos principalmente por controle do trabalho a frio e pela seleção adequada de temperas H, às vezes combinados com estabilização a baixa temperatura para reduzir sensibilização.

O recozimento completo para a condição O é realizado pelo aquecimento na faixa específica de recozimento da liga, normalmente entre 300–415 °C, seguido de resfriamento controlado para restaurar ductilidade e amolecer o material. Projetistas normalmente adotam ciclos de estabilização por envelhecimento por deformação (strain-aging) ou exposição térmica moderada para aliviar tensões residuais mantendo a resistência à corrosão, em vez de buscar aumento da resistência máxima.

Desempenho em Alta Temperatura

A retenção de resistência do 535 decai com o aumento da temperatura; ocorre perda perceptível das propriedades de limite de escoamento e resistência à tração acima de aproximadamente 100–150 °C sob carregamento sustentado. Para exposições intermitentes até cerca de 200 °C, durações curtas podem ser aceitáveis, mas serviço prolongado em temperaturas elevadas promove recuperação das microestruturas encruadas e redução das propriedades mecânicas.

A oxidação em temperaturas elevadas é limitada pela camada protetora de alumina, mas exposição prolongada pode causar formação de escamas e coarsening microestrutural que degradam o desempenho à fadiga. Regiões soldadas são particularmente sensíveis aos ciclos térmicos, portanto o gerenciamento térmico e a estabilização pós-tratamento térmico devem ser considerados para conjuntos expostos a temperaturas elevadas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar o 535
Automotiva	Painéis estruturais e reforços	Boa relação resistência/peso e conformabilidade para componentes estampados
Marítima	Painéis do casco, elementos da superestrutura	Excelente resistência à corrosão por água do mar e soldabilidade
Aeroespacial	Fixadores secundários e suportes	Alta resistência à corrosão com resistência competitiva para peças não críticas
Eletrônica	Caixas e painéis dissipadores de calor	Condutividade térmica razoável e resistência à corrosão

O 535 é comumente selecionado para aplicações que exigem desempenho durável contra corrosão combinado com boa capacidade de fabricação. Sua capacidade de ser soldado, conformado e usinado sem ciclos térmicos complexos o torna atraente para usos marítimos e estruturais gerais onde longevidade e custo de ciclo de vida são importantes.

Orientações para Seleção

Escolha o 535 quando precisar de um alumínio de resistência média e resistente à corrosão que possa ser facilmente soldado e conformado sem tratamentos térmicos. É uma escolha prática para estruturas marinhas e de transporte onde a resistência a cloretos e a integridade da solda são prioridades.

Comparado com alumínio comercialmente puro como o 1100, o 535 sacrifica um pouco de condutividade elétrica e térmica e tem conformabilidade ligeiramente reduzida em troca de resistência substancialmente maior e melhor desempenho estrutural. Contra ligas encruadas comuns como 3003 ou 5052, o 535 geralmente oferece resistência superior com resistência à corrosão comparável ou melhor, porém pode ser um pouco menos conformável que o 3003 em certos temperos. Em relação às ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 535 é frequentemente preferido onde as propriedades pós-soldagem e resistência à corrosão marinha são mais importantes do que atingir a máxima resistência possível.

Ao decidir, priorize a necessidade de soldagem e resistência à corrosão em serviço ao selecionar o 535 e considere a escolha do temper H para equilibrar conformação e resistência final. Custo e disponibilidade são geralmente favoráveis ao 535, mas confirme os temperes e tamanhos de chapa/placa localmente para compatibilidade com processos de fabricação.

Resumo Final

A liga de alumínio 535 permanece um material relevante na engenharia ao combinar o endurecimento por solução sólida do magnésio com alta resistência à corrosão e excelente soldabilidade, oferecendo uma alternativa prática tanto às ligas comerciais de baixa resistência quanto às ligas tratáveis termicamente de alta resistência. Sua resposta previsível ao encruamento e disponibilidade em uma variedade de temperas fazem dela uma escolha versátil para aplicações marítimas, de transporte e de fabricação geral onde durabilidade e capacidade produtiva são fundamentais.