Alumínio 5450: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

5450 é um membro da série 5xxx de ligas de alumínio, uma família caracterizada pelo magnésio como principal elemento de liga. As ligas da série 5xxx são não tratáveis termicamente, cuja alta resistência deriva principalmente do fortalecimento por solução sólida pelo Mg e do encruamento onde aplicável.

Os principais elementos de liga no 5450 são magnésio (nominalmente em níveis médios a altos de dígitos simples em peso) com manganês controlado, ferro e traços de Cu, Si, Zn e Cr para ajustar resistência, estrutura granular e comportamento à corrosão. O mecanismo de fortalecimento é não tratável termicamente: a resistência é obtida pelo Mg em solução sólida e pelo trabalho a frio mecânico; envelhecimento artificial não é usado para aumentar a resistência máxima.

As características principais do 5450 incluem uma combinação de resistência moderadamente alta para uma liga não tratável termicamente, boa resistência geral à corrosão (especialmente em ambientes atmosféricos e marinhos leves), ótima soldabilidade usando metais de adição típicos para alumínio, e boa conformabilidade em condições recozidas. Essas características tornam o 5450 atraente para aplicações estruturais onde a relação resistência-peso, resistência à corrosão e soldabilidade devem ser balanceadas.

Indústrias típicas que utilizam ligas dessa classe incluem construção naval e estruturas marítimas, componentes automotivos e de transporte, vasos de pressão e certas estruturas secundárias aeroespaciais. Engenheiros escolhem o 5450 sobre outras ligas quando é necessária uma resistência maior no estado fabricado e desempenho superior na soldagem e pintura, sem os custos e deformações associados a ligas tratadas termicamente.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozida, ideal para conformação e estampagem profunda
H111	Baixa–Moderada	Alta	Muito Boa	Muito Boa	Encruamento leve e não especificado; mantém boa conformabilidade
H14	Moderada	Moderada	Boa	Muito Boa	Meio endurecida; comum em aplicações com chapa que requer resistência moderada
H22	Moderada	Moderada	Boa	Muito Boa	Encruada e estabilizada por tratamento térmico para maior estabilidade
H32	Moderada–Alta	Moderada	Regular	Muito Boa	Encruada e estabilizada; amplamente usada para chapa estrutural
H34	Alta	Menor	Regular–Baixa	Muito Boa	Condição totalmente endurecida usada onde são aceitos alta rigidez e menor ductilidade

A têmpera escolhida para o 5450 afeta fortemente o comportamento mecânico e de conformação; a têmpera recozida O maximiza a ductilidade e permite conformações complexas, enquanto as têmperas H trocam ductilidade por valores mais altos de limite de escoamento e resistência à tração. A estabilidade durante o processamento, incluindo resistência a relaxamento de tensão e mudanças de têmpera na zona afetada pelo calor na soldagem, é influenciada pela designação H específica e qualquer tratamento de estabilização aplicado.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,40	Desoxidante e troca de resistência; mantido baixo para preservar resistência à corrosão
Fe	≤ 0,50	Elemento impureza; ferro elevado pode formar intermetálicos afetando a conformabilidade
Mn	0,2–1,0	Refina a estrutura granular e melhora resistência e resistência à recristalização
Mg	3,5–5,5	Principal elemento de fortalecimento; controla fortalecimento por solução sólida e comportamento à corrosão
Cu	≤ 0,25	Pequenas adições aumentam resistência, mas podem reduzir resistência à corrosão em níveis mais altos
Zn	≤ 0,25	Mantido baixo para minimizar suscetibilidade à corrosão galvânica e localizada
Cr	0,05–0,25	Controla estrutura granular e melhora resistência à corrosão intergranular
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão para matéria-prima de fundição ou extrusão; tipicamente residual em ligas forjadas
Outros	Equilíbrio Al, impurezas residuais	Adições menores e resíduos controlados para atingir metas mecânicas e de corrosão

A química da liga é ajustada para que o Mg forneça o principal mecanismo de resistência, enquanto Mn e pequenas quantidades de Cr controlam o tamanho de grão, comportamento de recristalização e tenacidade. Níveis baixos de Si, Fe e Cu são mantidos para evitar partículas intermetálicas frágeis e preservar conformabilidade e resistência à corrosão. A janela exata de composição varia entre fornecedores e normas, mas a influência do Mg e do Mn é central para o desempenho do 5450.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 5450 depende fortemente da têmpera. Na condição recozida, apresenta limites de escoamento e resistência à tração relativamente baixos, porém alongamento uniforme elevado, adequado para operações severas de conformação. Nas têmperas encruadas, o limite de escoamento aumenta substancialmente enquanto o alongamento total diminui, proporcionando rigidez útil para componentes estruturais.

Limite de escoamento e resistência à tração são funções tanto do teor de Mg quanto do trabalho a frio; as têmperas H típicas usadas para chapa estrutural oferecem limites de escoamento significativamente maiores que o material recozido, mas apresentam fenômenos característicos de ponto de escoamento e capacidade limitada de encruamento em conformações subsequentes. A dureza acompanha a mesma tendência, aumentando com o trabalho a frio e estabilizando com qualquer processo térmico de estabilização.

O desempenho em fadiga do 5450 beneficia-se de uma microestrutura limpa e controle adequado da condição superficial; a resistência à fadiga é maior nas têmperas encruadas, mas sensível a soldas e entalhes que introduzem concentrações locais de tensões. Efeitos de espessura são importantes: calibres mais finos são mais facilmente encruados durante a fabricação e apresentarão maior resistência, porém ductilidade transversal reduzida e perfis diferentes de tensões residuais após a soldagem.

Propriedade	O / Recozido	Têmpera Chave (ex.: H32/H34)	Observações
Resistência à Tração	~180–260 MPa (faixa típica para a família de ligas)	~260–360 MPa (depende do nível de trabalho a frio)	Valores variam com calibre, têmpera e fabricante; apresentados como faixas típicas para engenharia
Limite de Escoamento	~60–150 MPa	~150–320 MPa	O limite de escoamento aumenta substancialmente com trabalho a frio; designação da têmpera H controla estabilidade
Alongamento	~20–35%	~8–18%	O estado recozido apresenta maior alongamento; as têmperas H reduzem a ductilidade
Dureza	HB 30–55	HB 60–120	A dureza escala com o trabalho a frio e reflete o histórico de encruamento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,66 g/cm³	Típica para ligas Al-Mg; ligeiramente maior que alumínio de alta pureza devido à liga
Faixa de Fusão	~570–650 °C	Faixa solidus–líquido depende da composição exata e constituintes menores
Condutividade Térmica	~120–160 W/m·K	Menor que o alumínio puro, mas ainda boa para dissipação térmica em componentes estruturais
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido ao Mg e liga; impacta aplicações EMI e condutoras
Calor Específico	~880–910 J/kg·K	Próximo ao alumínio puro; útil para cálculos de massa térmica
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Semelhante à maioria das ligas comerciais de alumínio; importante para cálculo de incompatibilidade térmica

O conjunto de propriedades físicas posiciona o 5450 entre as ligas de alumínio que oferecem uma relação resistência-peso favorável, mantendo condutividades térmica e elétrica úteis. Projetistas devem considerar o coeficiente relativamente alto de dilatação térmica ao unir a materiais distintos e avaliar a redução da condutividade térmica em relação ao alumínio puro para aplicações de dissipação térmica ou gerenciamento térmico. A densidade e o calor específico são benéficos para estruturas leves onde a inércia térmica também é requerida.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Notas
Chapa	0,3–6 mm	Boa em temperas H; recozida para estiramento profundo	O, H14, H32, H34	Forma mais comum; usada para painéis e componentes conformados
Placa	6–150 mm	Resistência diminui com o aumento da espessura para a mesma tempera	O, H111, H32 (limitado)	Seções mais espessas requerem controle da matéria-prima fundida/laminada e histórico do tratamento térmico
Extrusão	Perfis até grandes seções transversais	Resistência depende do resfriamento e subsequente trabalho a frio	O (para conformação), H112 (alguma estabilidade)	Utilizado para elementos estruturais e frames; a liga deve ser ajustada para matéria-prima de extrusão
Tubo	Diâmetro e espessura conforme aplicação	Soldado ou sem costura; propriedades mecânicas influenciadas pelo processamento	O, H32	Comum em aplicações mecânicas e manejo de fluidos; soldas alteram propriedades locais
Barra/Haste	Diâmetros até 200 mm	Endurecimento por trabalho produz altas resistências em hastes trefiladas	O, H14, H34	Usado para componentes usinados, fixadores e peças que requerem maior rigidez

A escolha da forma do produto afeta a microestrutura, uniformidade de resistência e etapas de fabricação. Chapa e placa são laminadas e podem receber recozimento pós-laminação ou estabilização para ajustar propriedades, enquanto extrusões e formas forjadas requerem controle cuidadoso da composição do tarugo e histórico térmico para evitar óxidos superficiais e garantir estabilidade dimensional. A soldabilidade e propriedades após soldagem são influenciadas pela forma — placas mais espessas frequentemente apresentam maior potencial de amolecimento na ZTA e podem exigir estabilização mecânica ou térmica pós-soldagem.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Notas
AA	5450	USA	Designação de liga forjada no sistema americano
EN AW	5450	Europa	Designação comum europeia; requisitos químicos e mecânicos podem variar por especificação
JIS	A5450 (aprox.)	Japão	Normas locais podem referenciar famílias semelhantes de ligas Al-Mg com tolerâncias regionais
GB/T	5450 (aprox.)	China	Normas chinesas fornecem composições equivalentes, mas verifique especificações locais para faixas exatas

A equivalência direta um a um entre normas pode ser aproximada, pois normas regionais frequentemente permitem diferentes tolerâncias para impurezas, testes de propriedades mecânicas e formas do produto. Engenheiros devem comparar tabelas químicas e mecânicas completas nas especificações relevantes e verificar certificados de usina do fornecedor para placa ou chapa para garantir intercambialidade em aplicações críticas.

Resistência à Corrosão

5450 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica devido à camada protetora de óxido de alumínio e ao balanço de elementos de liga que resistem à corrosão localizada (pitting). Em ambientes marinhos e contendo cloretos, é geralmente robusto, especialmente quando protegido por revestimentos ou anodização, mas ataques localizados podem ocorrer em soldas, locais de fixadores ou riscos se a superfície não for devidamente tratada.

A suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC) é influenciada pelo teor de Mg e tempera; ligas da família 5xxx com Mg acima de aproximadamente 3,5% podem apresentar SCC em temperas de alta resistência ou sensibilizadas sob tensão de tração sustentada em ambientes corrosivos. A soldagem introduz uma ZTA amolecida em muitas temperas endurecidas por trabalho, o que pode diminuir a resistência local à corrosão e o desempenho mecânico se não for considerado.

Interações galvânicas seguem comportamento típico do alumínio: 5450 é anódico em relação a aços inoxidáveis e ligas de cobre, portanto o projeto deve evitar contato direto sem materiais isolantes ou proteção galvânica. Comparado com as séries 6xxx e 7xxx, 5450 tende a oferecer melhor resistência geral à corrosão e soldabilidade, mas menor resistência máxima que ligas 6xxx ou 7xxx em envelhecimento de pico; comparado à série 3xxx apresenta resistência significativamente maior com formabilidade similar ou ligeiramente reduzida.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

5450 é bem indicado para processos comuns de soldagem por fusão como MIG (GMAW) e TIG (GTAW), apresentando bom comportamento na poça de fusão e baixa tendência a trincas a quente quando são usados consumíveis e parâmetros adequados. Ligas consumíveis típicas para membros da família 5xxx soldada incluem ER5183 e ER5356, escolhidas para compatibilidade de resistência, comportamento na corrosão e controle de absorção de hidrogênio; ER5356 é frequentemente preferido para juntas estéticas e superfícies anodizadas. O amolecimento da ZTA é um problema prático em temperas endurecidas por deformação e os projetistas devem considerar o desenho da junta, estabilização mecânica pré/pós-soldagem e possíveis estratégias de reforço pós-soldagem.

Usinabilidade

A usinabilidade do 5450 é moderada a razoável; como muitas ligas Al-Mg pode gerar cavacos contínuos e apresentar aspecto "gossypéreo" sem quebras, salvo com uso de quebra-cavacos ou estratégias de interrupção. Ferramentas de carboneto com ângulo positivo e geometrias afiadas são recomendadas, junto com velocidades de corte moderadas e refrigeração abundante para evitar arestas acumuladas e controlar calor. O acabamento superficial e precisão dimensional são geralmente bons quando alimentações e materiais de ferramenta apropriados são usados para a ductilidade da liga.

Formabilidade

A conformação é melhor executada na tempera recozida (O), onde mínimos raios de dobra e operações de estampagem profunda são alcançáveis. Em temperas H, os raios de dobra devem ser aumentados e as operações de conformação consideram elongação reduzida e comportamento de retorno elástico; raios mínimos típicos internos para temperas H14–H32 ficam na faixa de 1–2× a espessura do material dependendo da ferramenta e geometria da peça. Se for necessária conformação significativa após soldagem ou trabalho a frio, um recozimento intermediário pode restaurar a ductilidade, mas deve ser especificado no fluxo do processo.

Comportamento ao Tratamento Térmico

5450 é uma liga não tratável termicamente; as propriedades mecânicas não são aumentadas apreciavelmente por tratamentos clássicos de solubilização e envelhecimento artificial. O fortalecimento é obtido pela solução sólida de Mg e pelo trabalho a frio onde aplicável. Recozimento (amolecimento completo para a tempera O) é realizado pelo aquecimento a temperaturas apropriadas para reduzir tensões residuais e restaurar ductilidade; ciclos específicos de recozimento dependem da espessura e forma do produto.

Estabilização térmica (e.g., sobreenvelhecimento controlado em baixa temperatura ou exposições térmicas leves) pode ser aplicada para estabilizar temperas H contra envelhecimento por deformação e reduzir o grau de amolecimento no serviço ou durante soldagem. Tentativas de tratar termicamente conforme T (projetados para ligas endurecíveis por precipitação) não produzem resistências máximas vistas em ligas 6xxx ou 7xxx para o 5450, portanto não são usadas como via de fortalecimento.

Desempenho em Alta Temperatura

Como a maioria das ligas de alumínio, 5450 apresenta perda progressiva de resistência com o aumento da temperatura; o serviço contínuo é tipicamente limitado bem abaixo de 200 °C para evitar reduções significativas no limite de escoamento e resistência ao fluência. Para muitas aplicações estruturais, uma temperatura máxima conservadora de serviço é escolhida na faixa de 100–150 °C para manter margens mecânicas adequadas.

A oxidação em temperaturas elevadas é limitada pela camada protetora de alumina, mas exposições prolongadas em temperaturas altas podem alterar a microestrutura próxima a contornos de grão e acelerar fenômenos de corrosão localizada em ambientes agressivos. A zona afetada pelo calor da solda e regiões previamente trabalhadas a frio são particularmente sensíveis a excursões térmicas e devem ser avaliadas para degradação de propriedades segundo o perfil térmico esperado no serviço.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 5450 é Usado
Automotiva e Transporte	Reforços estruturais, componentes de controle de colisão	Combinação de maior resistência como fabricado e boa soldabilidade para conjuntos soldados
Marinha	Painéis de casco, estruturas de convés, suportes	Boa resistência à corrosão em ambientes marinhos e alta compatibilidade com rebites/soldas
Aeroespacial (secundário)	Fittings, painéis de acesso, elementos do sistema de piso	Relação favorável resistência-peso e boas propriedades de fabricação para estruturas não primárias
Vasos e Tanques de Pressão	Casco de tanques, conexões	Balanço entre resistência e ductilidade com boa soldabilidade para peças soldadas sob pressão
Eletrônica e Gestão Térmica	Suportes, caixas com necessidade de espalhamento de calor	Condutividade térmica adequada com resistência mecânica superior ao alumínio puro

5450 é escolhido para componentes onde se requer resistência superior a ligas endurecidas por trabalho convencionais sem impacto no cronograma e riscos de distorção dos tratamentos térmicos de precipitação. Seu conjunto equilibrado de propriedades permite peças soldadas, conformadas e usinadas em várias aplicações de transporte e marinha.

Orientações para Seleção

Para engenheiros na seleção de materiais, 5450 é uma escolha pragmática quando resistência moderada a alta, excelente soldabilidade e boa resistência à corrosão são priorizadas em vez da máxima condutividade ou resistências máximas tratáveis termicamente. Comparado ao alumínio comercialmente puro como o 1100, 5450 troca condutividade elétrica/térmica e facilidade de conformação por resistência ao escoamento e tração muito maiores.

Comparado com ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 5450 geralmente oferece resistência estática significativamente maior, mantendo resistência à corrosão comparável; a desvantagem é menor conformabilidade em têmperas com trabalho a frio e potencial custo de material mais elevado. Em comparação com ligas tratáveis termicamente, como 6061 ou 6063, o 5450 não atinge a resistência máxima por envelhecimento, mas é frequentemente preferido quando excelente soldabilidade, menor risco de distorção e melhor desempenho contra corrosão marinha são mais importantes que a resistência máxima à tração alcançável.

Use o 5450 quando as prioridades do projeto favorecem fabricação soldada, robustez contra corrosão em ambientes atmosféricos/marítimos e uma resistência base mais elevada que pode ser ajustada via têmpera e trabalho a frio, em vez de tratamento térmico.

Resumo Final

O 5450 permanece relevante como uma liga robusta da série 5xxx que oferece um equilíbrio atraente entre resistência, resistência à corrosão e facilidade de fabricação para aplicações estruturais soldadas e conformadas. Sua natureza não tratável termicamente simplifica a produção e inspeção, tornando-o uma escolha eficiente quando se exige desempenho mecânico reproduzível na condição como fabricado e durabilidade em serviço.