Alumínio 5356: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

5356 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio (família Al–Mg), contendo nominalmente cerca de 4,5–5,5% de magnésio e pequenas quantidades de manganês e cromo. Como uma liga da série 5xxx, não é suscetível a tratamento térmico e obtém sua resistência principalmente pelo endurecimento por solução sólida e por deformação mecânica, ao invés de tratamento térmico por precipitação.

As principais características do 5356 incluem resistência relativamente alta para uma liga Al–Mg laminada, excelente soldabilidade (comercialmente fornecida e utilizada como liga de enchimento para soldagem ER5356), boa resistência à corrosão geral e à água do mar, e razoável conformabilidade nos estados recozido e parcialmente endurecido. Setores típicos que utilizam o 5356 são o marítimo e construção naval, vasos de pressão, estruturas de transporte e automotivas, painéis arquitetônicos, e como material de enchimento para soldagem de ligas de alumínio.

Engenheiros escolhem o 5356 quando se requer um equilíbrio entre soldabilidade, resistência à corrosão e desempenho superior ao do alumínio comercialmente puro, especialmente para conjuntos soldados em ambientes marinhos ou expostos a cloretos. Ele é frequentemente escolhido em vez de ligas de menor resistência quando a força da junta soldada e a resistência à corrosão em água do mar são prioridades, e em substituição a algumas ligas tratáveis termicamente quando o tratamento térmico pós-soldagem é impraticável ou quando a estabilidade da solução sólida sob serviço cíclico é importante.

Variedades de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozido; melhor para estampagem profunda e conformação
H111	Moderada	Moderado-Alto	Boa	Excelente	Parcialmente endurecido por deformação; comum para extrusões
H112	Moderado-Alto	Moderado	Boa	Excelente	Estricção permanente por processamento controlado
H14	Moderado-Alto	Moderado	Regular-Boa	Excelente	Quase duro — aumento de resistência por trabalho a frio
H24	Alta	Baixo-Moderado	Limitada	Excelente	Endurecido por deformação e parcialmente recozido para tenacidade
H32 / H34	Alta	Baixa	Limitada	Excelente	Endurecido por deformação e estabilizado; usado quando é necessário controle do retorno elástico

As têmperas no 5356 são obtidas por combinações de trabalho a frio e estabilização, não por ciclos de solução/envelhecimento. O avanço do estado O para números H progressivamente mais altos aumenta a resistência e diminui o alongamento e a conformabilidade; a soldabilidade permanece boa em toda a faixa de têmpera porque a liga não depende de tratamento térmico para desenvolver resistência.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Baixo teor de silício mantém a faixa de solidificação estreita e reduz intermetálicos frágeis.
Fe	≤ 0,40	Impureza típica; ferro em excesso pode degradar a ductilidade e aumentar o conteúdo de inclusões.
Mn	0,20–0,60	Controla a estrutura do grão e contribui modestamente para resistência e resistência à corrosão.
Mg	4,5–5,5	Principal elemento de liga; fornece endurecimento por solução sólida e desempenho contra corrosão.
Cu	≤ 0,10	Mantido baixo, pois cobre reduz a resistência à corrosão em ambientes marinhos.
Zn	≤ 0,20	Baixo teor de zinco preserva o comportamento galvânico em relação ao aço e outras ligas de alumínio.
Cr	0,05–0,25	Adicionado para controlar o crescimento do grão e melhorar a resistência à sensibilização durante exposições térmicas.
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão quando presente em pequenas quantidades.
Outros (cada)	≤ 0,05	Resíduos e elementos residuais; controlados para manter propriedades consistentes.

A química do 5356 enfatiza o magnésio para alcançar endurecimento por solução sólida e melhorar a resistência à água do mar, limitando cobre e zinco para preservar a resistência à corrosão. Manganês e cromo são usados em quantidades controladas para refinar a microestrutura e reduzir a suscetibilidade à corrosão relacionada a contornos de grão durante ciclos térmicos.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 5356 é dominado pelo endurecimento por solução sólida do magnésio e pelo grau de trabalho a frio aplicado no processo de têmpera. Na condição recozida, a liga apresenta fratura dúctil com alongamento relativamente alto, enquanto nos estados endurecidos por deformação a resistência à tração aumenta significativamente, em troca de redução do alongamento. Espessura e acabamento (laminação versus extrusão) têm efeitos mensuráveis: seções mais finas e extrusões com maior trabalho geralmente apresentam maior limite de escoamento e resistência última devido ao maior trabalho a frio e microestrutura mais fina.

Limite de escoamento e alongamento dependem da têmpera e da espessura; estados de têmpera H mais elevados aumentam o limite de escoamento e a resistência última, mas reduzem o alongamento uniforme e total. A dureza correlaciona-se com o nível de trabalho a frio e é comumente reportada como valores Vickers ou Brinell, que aumentam progressivamente com números H mais altos. O desempenho à fadiga é geralmente favorável para o 5356 em ambientes atmosféricos e marinhos, mas juntas soldadas e zonas afetadas pelo calor devem ser projetadas para evitar concentração de tensões e tensões residuais de tração que reduzem a vida à fadiga.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex: H111/H14)	Observações
Resistência à Tração (MPa)	180–240	240–320	Valores variam com espessura e têmpera específica; faixas listadas são típicas para produto laminado.
Limite de Escoamento (MPa)	70–140	150–260	Têmperas endurecidas apresentam limite elevado correlacionado com a redução a frio.
Alongamento (%)	18–30	6–18	Recozido exibe a maior ductilidade; têmperas endurecidas reduzem o alongamento.
Dureza (HB)	35–60	60–95	Dureza aumenta aproximadamente linearmente com o trabalho a frio; valores indicativos para têmperas comuns.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,66 g/cm³	Típica para ligas Al–Mg; útil para cálculos de resistência-relativo ao peso.
Faixa de Fusão	~570–645 °C	Faixa solidus–líquido depende da liga e do nível de inclusões; eutéticos mínimos.
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda boa para aplicações de dissipação térmica.
Condutividade Elétrica	~28–38 % IACS	Reduzida em relação ao Al puro devido ao magnésio em solução.
Calor Específico	~0,90 J/g·K (900 J/kg·K)	Calor específico típico do alumínio para cálculos de massa térmica.
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para ligas de alumínio em temperatura ambiente.

O 5356 mantém muitas das características físicas atraentes do alumínio: boa condutividade térmica, baixa densidade e fácil reciclabilidade. As propriedades térmicas e elétricas são reduzidas em relação ao alumínio puro em função do teor de magnésio; projetistas devem considerar essas diminuições ao especificar para aplicações críticas de gerenciamento térmico ou condutividade elétrica.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,5–6,0 mm	O desempenho varia com a redução do trabalho a frio na laminação	O, H111, H14	Ampliamente usada em painéis e fabricações soldadas; frequentemente revestida para aplicações arquitetônicas.
Placa	6–50 mm	Efeito de endurecimento por trabalho a frio menor em seções grossas	H111, H112	Seções mais espessas são mais difíceis de trabalhar a frio; propriedades mecânicas dependem do histórico de processamento.
Extrusão	Perfis complexos, espessura de parede de 1–20 mm	Boa resistência em perfis formados devido ao trabalho a frio	H111, H14, H32	Comum para elementos estruturais e quadros soldados; acabamento superficial de boa qualidade.
Tubo	Ø10–300 mm, espessura de parede variável	Resistência influenciada pelos processos de extrusão e trefilação	H111, H14	Usado para linhas de fluido, guarda-corpos marítimos e tubos estruturais; resistência à corrosão é vantajosa.
Barra/Haste	Diâmetros 3–50 mm	Comportamento depende da trefilação a frio	H111, H14	Também fornecido como varões/fios para soldagem (ER5356) para aplicações como material de enchimento.

Diferenças no processamento entre chapa, placa e extrusão são significativas: laminação e trefilação introduzem endurecimento por deformação que aumenta a resistência em produtos mais finos, enquanto a fabricação de placas tende a produzir grãos mais grossos e menor resistência na condição como fabricado. A disponibilidade de material de enchimento para soldagem (varões/fios) é um motivo importante para o 5356 ser produzido em diversas formas de produto; isso facilita a compatibilidade metalúrgica em conjuntos soldados.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	5356	EUA	Designação principal de liga forjada; ER5356 é comum como arame de soldagem.
UNS	A95356	Internacional	Designação do registro UNS correspondente ao AA 5356 para especificações de engenharia.
ISO / EN	AlMg5	Europa / Internacional	Designação genérica da família Al–Mg5; verificar norma local para detalhes completos da especificação.
JIS	A5356 (típico)	Japão	A numeração regional varia; verificar cláusulas mecânicas e químicas.
GB/T	AlMg5 / 5356	China	Normas chinesas frequentemente listam como AlMg5 com limites químicos nacionais.

As normas regionais costumam usar a nomenclatura Al–Mg5 para a mesma química nominal, mas os limites para elementos traço, impurezas permitidas e designações de estado podem variar ligeiramente. ER5356 (arame de soldagem) é uma designação onipresente entre as regiões, porém os compradores devem sempre confirmar propriedades dependentes da espessura e quaisquer tratamentos adicionais indicados no certificado do laminador.

Resistência à Corrosão

O 5356 apresenta excelente resistência geral à corrosão em ambientes atmosféricos e marinhos devido ao magnésio em solução sólida que forma uma película passiva estável e à presença mínima de cobre na liga. Em água do mar e zonas de respingos, desempenha muito bem para cascos, conveses e acessórios quando devidamente detalhado e mantido; tratamentos superficiais e revestimentos ampliam ainda mais sua vida útil. A corrosão por pite é menos agressiva do que em algumas ligas de alto teor de cobre, mas a corrosão por fresta pode ocorrer em ambientes estagnados ricos em cloretos se se formarem depósitos ou células de aeração diferencial.

Ligas com aproximadamente 5% de Mg, incluindo o 5356, são mais suscetíveis à sensibilização e corrosão intergranular se expostas a temperaturas na faixa de 65–160 °C por períodos prolongados; isso é relevante para conjuntos soldados onde excursões térmicas e zona termicamente afetada (ZTA) podem causar anodização local nos contornos dos grãos. A trinca por corrosão sob tensão (SCC) é uma preocupação potencial sob tensão de tração sustentada em certos ambientes, especialmente onde a concentração de cloretos e temperatura são elevadas, portanto o projeto deve minimizar tensões residuais e evitar acoplamentos galvânicos que induzam reações anódicas. Comparado com a série 3xxx e alumínio comercialmente puro, o 5356 sacrifica ligeiramente a conformabilidade para oferecer resistência à corrosão e resistência mecânica substancialmente melhores; em relação a algumas ligas 6xxx tratados termicamente, o 5356 costuma ser mais robusto em ambientes marinhos com cloretos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 5356 é considerado um excelente arame de soldagem e liga base para a maioria dos processos de soldagem por fusão, incluindo GTAW (TIG), GMAW (MIG) e SAW. Arames e varetas ER5356 são comumente especificados para união de metais base Al–Mg, e as soldas geralmente apresentam boa resistência à tração e ductilidade. O risco de trinca quente é baixo em comparação com alguns arames Al–Si, mas a composição do metal depositado e o projeto da junta devem ser controlados; soldagem dissímil em ligas de alto teor de cobre ou certas ligas da série 6xxx pode introduzir problemas galvânicos e de SCC. A ZTA pode apresentar amolecimento relativo ao material matriz em condição de trabalho a frio devido à recuperação do encruamento; projetistas devem prever reduções locais no limite de escoamento próximas às soldas.

Usinabilidade

A usinagem do 5356 é classificada de razoável a moderada em comparação a ligas de alumínio com alta usinabilidade; ele usina melhor em temperaturas mais macias e com ferramentas de carboneto. Ferramentas recomendadas incluem fresas e pastilhas de carboneto com ângulos de inclinação moderados para evitar acúmulo de cavaco; velocidades de corte são relativamente altas em relação aos aços, e avanços devem ser otimizados para produzir cavacos curtos e controláveis. Uso de fluido refrigerante ou ar comprimido ajuda na evacuação dos cavacos e no controle térmico; passadas de acabamento e cortes leves melhoram o acabamento superficial devido à ductilidade da liga.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente na condição O, permitindo raios de curvatura pequenos; estados parcialmente encruados reduzem a conformabilidade e aumentam a reação elástica (springback). Raios internos típicos práticos de curvatura na condição recozida podem ser tão pequenos quanto 1–2× a espessura para operações em chapa, enquanto os estados H14–H32 geralmente requerem raios maiores de 2–4× a espessura dependendo da ferramenta. Para estampagem profunda ou conformação complexa, recomenda-se iniciar na condição O e aplicar encruamento controlado ou estabilizar para o estado H desejado após a conformação.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 5356 é uma liga de alumínio não tratável termicamente; tratamentos convencionais de solubilização e envelhecimento artificial não são empregados para aumento de resistência. Alterações de resistência são obtidas por deformação mecânica (encruamento) e, quando necessário, recozimentos de estabilização para alivio de tensões. Exposição térmica acima de ~65 °C pode causar difusão de magnésio e formação de precipitados ricos em Mg nos contornos de grão (sensibilização), afetando a resistência à corrosão; portanto, ciclos térmicos pós-fabricação devem ser minimizados ou controlados.

O recozimento (condição O) amolece a liga por recuperação e recristalização, restaurando a ductilidade e conformabilidade. Tratamentos de estabilização (recozimentos a baixa temperatura) são por vezes aplicados para reduzir tensões residuais após conformação ou soldagem, mas não produzem o endurecimento por precipitação observado em ligas de alumínio tratáveis termicamente. O projeto e o controle do processo, portanto, dependem das programações de encruamento e do controle da exposição térmica em vez dos ciclos T.

Desempenho em Alta Temperatura

Como a maioria das ligas Al–Mg, o 5356 sofre perda significativa de resistência em temperaturas elevadas; temperaturas contínuas de serviço são tipicamente limitadas a cerca de 100–120 °C para componentes estruturais. Acima de ~150 °C a liga passa por recuperação microestrutural e precipitação nos contornos de grão que reduzem as propriedades mecânicas e podem aumentar a suscetibilidade à corrosão intergranular. A oxidação em ar é mínima comparada aos aços, mas a exposição prolongada a altas temperaturas acelera mudanças microestruturais que degradam resistência à fadiga e SCC.

As zonas termicamente afetadas da solda são particularmente críticas em aplicações de alta temperatura, uma vez que os ciclos térmicos podem tanto amolecer o material base encruado quanto acelerar processos de sensibilização nos contornos de grãos. Para exposições de curta duração típicas de soldagem ou conformação, o efeito geralmente é controlável; para serviço prolongado em alta temperatura, deve-se considerar uma classe de liga diferente.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Usar 5356
Marinha	Chapas de casco, guarda-corpos, ferragens de convés	Excelente resistência à corrosão em água do mar e soldabilidade; consumível comum para reparos de solda
Transporte	Estruturas, tanques de combustível, trailers	Boa relação resistência/peso e juntas soldadas robustas
Aeroespacial & Defesa	Estruturas secundárias, suportes, acessórios	Combinação favorável de soldabilidade, resistência à fadiga e desempenho contra corrosão
Vasos de Pressão / Criogenia	Tanques de armazenamento, vasos soldados	Consumível de soldagem confiável e propriedades estáveis em baixas temperaturas
Soldagem / Fabricação	Varetas/arames de soldagem (ER5356), revestimentos	ER5356 amplamente utilizado como consumível para ligas base Al–Mg e Al–Si
Arquitetura	Paredes-cortina, painéis de toldo	Resistência à corrosão e compatibilidade para anodização garantindo aparência durável

O papel do 5356 na engenharia moderna foca geralmente em conjuntos soldados onde é necessária uma liga consumível ou base resistente à corrosão e soldável. A combinação da liga de conformabilidade (condição O), resistência (nos estados H) e disponibilidade como consumível de soldagem torna-a uma escolha prática para múltiplos setores.

Insights para Seleção

Para projetos que requerem resistência superior ao alumínio comercialmente puro (ex.: 1100) mantendo boa soldabilidade e resistência à corrosão, o 5356 é um passo lógico; ele sacrifica um pouco de condutividade elétrica e térmica para obter desempenho mecânico mais elevado. Comparado às ligas encruadas como 3003 ou 5052, geralmente oferece maior resistência e melhor resistência à corrosão em água do mar, embora o 5052 mantenha excelente conformabilidade e possa ser preferível quando a estampagem profunda é prioridade. Em relação a ligas tratáveis termicamente como 6061/6063, o 5356 é escolhido quando tratamentos térmicos pós-soldagem ou em serviço são impraticáveis, ou quando é necessária resistência superior a cloretos, apesar de menor pico de resistência.

Selecione o 5356 quando propriedades da junta soldada e resistência marinha à corrosão forem critério principal, quando o uso de uma liga consumível à base de magnésio melhorar a metalurgia da junta, ou quando se preferir uma rota de processamento não tratável termicamente. Se a resistência máxima por peso for o requisito primordial e tratamento térmico pós-fabricação for aceitável, uma liga T6 tratável termicamente pode oferecer maior resistência última; se a estampagem profunda for essencial, uma liga mais macia como a série 3xxx em condição O pode ser preferível.

Resumo Final

O 5356 continua sendo uma liga Al–Mg amplamente utilizada e relevante pois oferece equilíbrio eficaz entre soldabilidade, resistência à corrosão e resistência mecânica útil sem depender de tratamentos térmicos. Sua disponibilidade comum tanto como produto forjado quanto consumível de soldagem (ER5356) torna-o uma escolha prática para engenheiros que atuam em estruturas soldadas nos setores marítimo, transporte e arquitetura, onde desempenho confiável e vida útil em ambientes com cloretos são essenciais.