Alumínio A356: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A356 é uma liga fundida Al-Si-Mg da série 3xx.x de ligas de alumínio para fundição, geralmente referida como AlSi7Mg na nomenclatura internacional. Pertence à série Al–Si–Mg, onde o silício é o principal elemento de liga (proporcionando fundibilidade e fluidez) e o magnésio possibilita o endurecimento por precipitação através da formação de Mg2Si durante o tratamento térmico.

Essa liga é tratável termicamente e adquire a maior parte de sua resistência por meio de tratamento de solubilização, têmpera e envelhecimento artificial (variantes T5/T6), embora também possa ser fornecida no estado fundido e aliviado de tensões, onde a ductilidade é priorizada. Suas principais características incluem boa fluidez de fundição, resistência moderada a alta após envelhecimento, resistência à corrosão razoável para muitos ambientes e soldabilidade adequada quando preparada corretamente; contudo, sua conformabilidade é limitada em comparação com ligas forjadas, sendo utilizada principalmente como liga para fundição.

Os principais setores que utilizam A356 incluem o automotivo (rodas, fundidos estruturais), aeroespacial e defesa (fundidos usinados e conexões), bens de consumo (carcaças de compressores, corpos de bombas) e eletrônicos (invólucros e peças fundidas dissipadoras de calor). Engenheiros escolhem A356 quando se busca um equilíbrio entre leveza, boa fundibilidade e propriedades mecânicas endurecíveis por envelhecimento, além de quando formas complexas são produzidas de maneira mais econômica por fundição do que por processamento forjado.

Variantes de Tratamento Térmico (Temper)

Temperamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente (para peças fundidas)	Excelente	Totalmente recozido / sobreenvelhecido; máxima ductilidade e alívio de tensões para usinagem.
T5	Moderado	Moderado	Regular	Bom	Resfriado após fundição e envelhecido artificialmente; prático para componentes no estado fundido.
T6	Alto	Baixo a Moderado	Limitado	Bom (com cuidados)	Tratado por solubilização, têmpera e envelhecido artificialmente; maior resistência para A356.
T651	Alto	Baixo a Moderado	Limitado	Bom (com cuidados)	T6 mais alívio de tensões por estiramento ou vibração; reduz distorções na usinagem.
H14 (ligeiramente encruado)	Baixo a Moderado	Moderado	Moderado	Bom	Trabalhado a frio ligeiramente; incomum para peças apenas fundidas, aplicável para formas forjadas.

A escolha do temperamento altera criticamente o equilíbrio resistência-ductilidade e a estabilidade dimensional das fundições A356. Os estados O e sobreenvelhecido maximizam a usinabilidade e o alongamento em detrimento da resistência, enquanto T5/T6/T651 transformam a microestrutura da liga precipitando Mg2Si e promovendo a agregação da morfologia do silício para elevar os limites de escoamento e resistência à tração, frequentemente reduzindo o alongamento e aumentando o risco de trincas sob altas restrições.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	6,5–7,5	Principal elemento de liga; melhora a fluidez, reduz a contração e modifica a resistência.
Fe	≤0,20–0,35 (especificação típica depende do fornecedor)	Elemento impureza que forma intermetálicos frágeis; controlado para minimizar porosidade e fissuração à quente.
Mn	≤0,10	Limita a morfologia dos intermetálicos de ferro; pequenas adições melhoram a tenacidade.
Mg	0,20–0,45	Proporciona endurecimento por envelhecimento via precipitados de Mg2Si; fundamental para resposta ao tratamento T6.
Cu	≤0,20	Pequenas adições podem aumentar a resistência, mas podem reduzir a resistência à corrosão e aumentar tendência à fissuração por calor.
Zn	≤0,10	Geralmente mantido baixo; contribui pouco para o endurecimento nesta liga.
Cr	≤0,10	Controle da estrutura de grão e melhora marginal da estabilidade em altas temperaturas.
Ti	≤0,20	Refinador de grão em fundições; melhora microestrutura e alimentação no estado fundido.
Outros	≤0,05 cada, ≤0,15 total	Elementos traço e impurezas; limites garantem comportamento previsto da fundição e mecânico.

A química do A356 é otimizada para equilibrar a fundibilidade e a resposta ao tratamento térmico. O silício define a eutética e controla as características de solidificação, enquanto o nível de magnésio determina a fração volumétrica e a distribuição dos precipitados de Mg2Si que conferem à liga sua capacidade de endurecimento por envelhecimento; o rigoroso controle do ferro e elementos traço é essencial para evitar intermetálicos deletérios que prejudicam a ductilidade e a resistência à fadiga.

Propriedades Mecânicas

No estado recozido (O), o A356 apresenta resistência à tração relativamente baixa com alto alongamento devido à morfologia esferoidizada do silício e endurecimento por precipitação mínimo. Após tratamento de solubilização e envelhecimento artificial (T6), as resistências à tração e ao escoamento aumentam significativamente devido aos precipitados finamente dispersos de Mg2Si e à distribuição refinada das partículas de silício, porém a ductilidade diminui proporcionalmente. O desempenho à fadiga é sensível a defeitos da fundição (porosidade, contração) e condição superficial; jateamento por esferas e prensagem isostática a quente (HIP) são métodos comuns para melhorar a vida útil à fadiga em fundidos estruturais.

A espessura e a taxa de resfriamento durante a fundição influenciam a microestrutura no estado fundido: seções mais espessas solidificam mais lentamente, resultando em partículas de silício mais grosseiras e resistência reduzida em comparação com fundidos de parede fina. A dureza correlaciona-se com o estado do temperamento e é frequentemente usada para controle rápido do processo; a dureza Brinell típica varia de valores baixos no estado O a valores significativamente mais altos em T6. Exposição térmica próxima ou acima das temperaturas de envelhecimento poderá alterar o estado dos precipitados e pode causar sobreenvelhecimento (amaciar) ou endurecimento adicional da liga, dependendo do tempo e do histórico térmico.

Propriedade	Estado O / Recozido	Temperamento Principal (T6 / T651)	Observações
Resistência à Tração	90–160 MPa (típico)	230–320 MPa (típico)	Intervalos amplos refletem espessura da seção, método de fundição e níveis de porosidade.
Limite de Escoamento	35–80 MPa (típico)	140–240 MPa (típico)	Limite de escoamento aumenta substancialmente após solubilização e envelhecimento; T651 melhora estabilidade dimensional.
Alongamento	10–30% (típico)	2–10% (típico)	Ductilidade diminui com o aumento da resistência; alongamento depende da população de defeitos.
Dureza (HB)	30–50 HB	70–100 HB	Dureza usada para controle de qualidade; correlaciona com endurecimento por envelhecimento e escala microestrutural.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,68 g/cm³	Típico para ligas de alumínio-silício para fundição; mais leve que aço e muitos outros metais.
Faixa de Fusão	~557–640 °C	Faixa eutética/micelular influenciada pelo teor de Si e taxa de resfriamento da fundição.
Condutividade Térmica	~120–150 W/(m·K)	Inferior ao alumínio puro devido à presença de silício e intermetálicos; ainda boa para peças dissipadoras de calor.
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Reduzida comparada com ligas de alumínio mais puras por causa do Si e outros solutos.
Calor Específico	~0,88–0,90 J/(g·K)	Típico das ligas de alumínio; útil para projeto térmico em eletrônicos e componentes dissipadores.
Coeficiente de Dilatação Térmica	21–24 µm/(m·K)	Coeficiente moderado; importante para compatibilização com aços ou compósitos em montagens.

A356 oferece uma combinação favorável de baixa densidade e boa condutividade térmica, tornando-a atraente para aplicações estruturais leves e de gerenciamento térmico. A presença de silício reduz a condutividade elétrica e térmica em relação ao alumínio puro, mas mantém condutividade suficiente para muitas aplicações de dissipação de calor e invólucros eletrônicos, ao mesmo tempo que oferece resistência superior à fundição.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Fundição (Areia)	Seções de poucos mm até várias centenas de mm	Resistência varia fortemente com o tamanho da seção	O, T5, T6, T651	Amplamente usada para protótipos e peças de baixo volume; resfriamento mais lento → microestrutura mais grosseira.
Fundição (Molde Permanente / Matriz)	Seções finas a moderadas (≤100 mm)	Resistência como fundida mais alta devido ao resfriamento mais rápido	T5, T6	Melhor acabamento superficial e controle dimensional; comum para rodas, carcaças.
Extrusão	Limitado / não típico	N/A para prática padrão de extrusão	Variantes em tempera H, se produzidas	A356 não é uma liga primária para extrusão; ligas AlSi extrudadas existem, mas são menos comuns.
Tubo	Tubos fundidos e fabricados	Variável; depende de conformação/processamento	O, T5	Possibilidade de tubos fundidos próximos à forma final (near-net-shape) ou componentes formados por fluxo.
Barra / Vareta / Tarugo	Tarugos forjados ou fundidos para usinagem	Usinável; propriedades provenientes de tratamento térmico subsequente	O, T6 (após solução/envelhecimento)	Usado como matéria-prima para componentes usinados CNC a partir de tarugos fundidos ou blanks forjados.

A356 é principalmente uma liga para fundição; a rota de produção (areia, molde permanente, injeção sob alta pressão) influencia fortemente a microestrutura e o comportamento mecânico resultante. Tratamentos térmicos pós-fundição e procedimentos de alívio de tensões controlam adicionalmente as propriedades finais e estabilidade dimensional, e a escolha entre os processos de fundição depende do volume, tolerâncias, acabamento superficial e histórico térmico.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	A356 / A356.0	EUA	Designação comum da Aluminum Association para liga fundida AlSi7Mg.
EN AW	AlSi7Mg0.3 (≈ EN AW-226)	Europa	Designação europeia padronizada que aproxima composição e desempenho do A356.
JIS	AC-AlSi7Mg (aprox.)	Japão	Equivalentes japoneses de ligas fundidas com níveis similares de Si e Mg, porém diferenças nos limites de impurezas.
GB/T	AlSi7Mg ou A356 (aprox.)	China	Normas chinesas com janelas de composição similares; prática de fundição e limites de impurezas podem variar.

Os graus equivalentes entre normas são amplamente intercambiáveis para muitas aplicações, porém diferenças sutis nos níveis permitidos de impurezas (especialmente ferro e cobre) e a faixa precisa de Mg influenciam a resposta ao envelhecimento e o comportamento na fundição. Compradores devem comparar fichas químicas e mecânicas certificadas e, se crítico, exigir testes de amostras ou ensaios de processamento, pois técnicas de fundição e controle de qualidade podem gerar variabilidade maior do que diferenças nominais entre graus.

Resistência à Corrosão

A356 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica devido à camada natural de Al2O3 formada, e tem desempenho satisfatório em atmosferas urbanas e industriais, desde que a superfície seja mantida e a exposição a cloretos seja limitada. Em ambientes marinhos e ricos em cloretos, corrosão por pite e fendas pode ocorrer preferencialmente em fases ricas em silício ou defeitos de fundição, portanto revestimentos protetores, anodização ou proteção catódica são frequentemente empregados para uso de longo prazo.

Trincas por corrosão sob tensão são menos comuns em A356 que em ligas Al–Cu de alta resistência, mas a suscetibilidade aumenta com tempers de resistência maior, tensões residuais elevadas em tração e presença de defeitos microestruturais; projetistas devem evitar sobrecarga tracionada e considerar alívio de tensões pós-tratamento térmico (T651). Interações galvânicas com materiais mais nobres (aços inoxidáveis, cobre) promovem corrosão do alumínio no papel anodizado; camadas isolantes ou ânodos sacrificiais são estratégias típicas de mitigação.

Comparado com ligas 5xxx (Al–Mg), A356 tem resistência à corrosão similar em muitos ambientes, mas geralmente terá desempenho inferior às ligas altamente ligadas da série 6xxx, anodizáveis, em ambientes agressivos com cloretos; a seleção deve considerar propriedades mecânicas requeridas, condições de exposição e disponibilidade de revestimentos ou pós-processamento.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A356 pode ser soldada usando processos convencionais como TIG e MIG, embora a soldagem de A356 fundido exija atenção a riscos de porosidade e trincas por calor. Pré-aquecimento e uso de ligas de adição compatíveis (por exemplo, ligas Al-Si como 4043 ou Al-Mg-Si como 5356 em casos específicos) reduzem porosidade por hidrogênio e incompatibilidade térmica; tratamento térmico pós-soldagem é frequentemente necessário para restaurar a têmpera por envelhecimento. Zonas afetadas pelo calor (ZAC) apresentam amolecimento localizado e requerem controle de processo para evitar distorções e degradação de propriedades em seções críticas.

Usinabilidade

A356 como fundida apresenta boa usinabilidade para uma liga de fundição, especialmente nas condições O ou semi-recozidas; ferramentas de metal duro e velocidades/avanços moderados são recomendados para lidar com partículas duras de silício. O desgaste da ferramenta é causado pelo silício abrasivo e intermetálicos, portanto geometria de ferramenta com ângulo positivo e uso de fluido de corte são benéficos; cortes interrompidos devem ser minimizados quando possível e a evacuação de cavacos gerida para evitar danos superficiais. Superfícies usinadas e tolerâncias melhoram com o uso de matérias-primas provenientes de fundição em molde permanente ou injeção devido à microestrutura mais fina.

Conformabilidade

A conformabilidade a frio do A356 é limitada em comparação com ligas de alumínio conformadas; dobramento e estampagem são raramente aplicados a peças como fundidas, exceto para peças finas fundidas em molde permanente. Melhor comportamento de conformação é alcançado em condições sobrematuradas (overaged) ou O, mas projetistas geralmente preferem criar geometria via fundição ao invés de conformação pós-fundição. Quando alguma conformação é necessária, aquecimento local ou solução térmica prévia à conformação, seguido de envelhecimento adequado, pode permitir modelagem limitada preservando resistência após re-envelhecimento.

Comportamento ao Tratamento Térmico

A356 é uma liga tratável termicamente que responde a tratamento de solubilização seguido por têmpera e envelhecimento artificial para alcançar a condição T6. O tratamento típico de solubilização ocorre próximo a 525–540 °C para dissolver o Mg e criar solução sólida supersaturada; têmpera rápida minimiza precipitação durante o resfriamento e envelhecimento artificial subsequente em ~150–180 °C por várias horas precipita partículas finas de Mg2Si para aumentar resistência. T5 é um envelhecimento artificial mais curto aplicado a fundidos não solubilizados; oferece melhora moderada de resistência sem tratamento completo de solução.

Sobrenvelhecimento, exposição prolongada a temperaturas elevadas ou taxas inadequadas de têmpera coarsificam precipitados e reduzem resistência, portanto controle do processo é crítico. Para comportamento não tratável termicamente (relevante a lotes não padrão ou certas modificações conformadas), o endurecimento ocorre por trabalho a frio e deformação plástica, enquanto recozimento ou tratamentos completos de solução são usados para recuperar ductilidade e aliviar tensões antes da usinagem final.

Desempenho em Alta Temperatura

A356 sofre perda progressiva de resistência acima das temperaturas típicas de envelhecimento; temperaturas de serviço acima de ~150 °C reduzem a eficácia da estrutura precipitada de Mg2Si e causam amolecimento com o tempo. Creep em temperatura elevada é limitado em comparação com ligas para alta temperatura, portanto A356 é geralmente restrita a aplicações de temperatura moderada ou exposição térmica intermitente; fatores de projeto devem considerar a exposição prolongada e possível sobrenvelhecimento. Oxidação é mínima em temperaturas normais de operação devido à camada protetora de alumina, porém exposição prolongada a altas temperaturas acelera coarsificação microestrutural e pode promover fragilização de fases intermetálicas da fundição.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que A356 é Usado
Automotiva	Rodas, carcaças de transmissão, tampas de cárter de motor	Boa fundibilidade, redução de peso e resistência por envelhecimento para fundidos estruturais.
Aeroespacial	Fundidos estruturais, suportes, acessórios	Relação força-peso favorável e capacidade de produzir peças complexas próximo à forma final.
Marinha	Accessórios de casco, carcaças de bombas, componentes de popa	Resistência razoável à corrosão e capacidade de fundir formas complexas resistentes à água do mar com acabamentos protetores.
Eletrônicos	Gabinetes, carcaças de dissipadores térmicos	Combinação de condutividade térmica, fundibilidade e usinabilidade para componentes de gerenciamento térmico.

A356 é comumente selecionado quando projetistas precisam produzir geometria complexa com bom desempenho mecânico após tratamento térmico, minimizando pós-usinagem e trabalho de montagem. Seu equilíbrio entre fundibilidade, usinabilidade e resposta ao envelhecimento permite produção econômica de componentes fundidos de resistência média em múltiplas indústrias.

Considerações para Seleção

Escolha A356 quando formas fundidas complexas ou de parede fina forem requeridas com desempenho mecânico pós-processamento e quando a redução de peso for importante mas as resistências das ligas conformadas mais altas não forem necessárias. É particularmente atrativa para componentes que se beneficiam de boa fundibilidade e envelhecimento moderado (rodas, carcaças, acessórios).

Comparado com o alumínio comercialmente puro (1100), o A356 troca condutividade elétrica e térmica e conformabilidade inerente por resistência muito maior após o tratamento térmico e estabilidade dimensional em formas fundidas. Comparado com ligas de trabalho encruadas comuns (3003, 5052), o A356 oferece maior resistência por envelhecimento, mas tipicamente menor ductilidade e resistência à corrosão semelhante ou ligeiramente reduzida em ambientes com cloretos. Comparado com ligas forjadas comumente usadas e tratáveis termicamente (6061, 6063), o A356 pode ser preferido quando geometrias fundidas complexas e superior economia de fundição superam a resistência máxima mais alta e melhor soldabilidade dessas ligas forjadas.

Resumo Final

O A356 permanece como uma liga de fundição robusta para engenheiros que exigem uma combinação prática de fundibilidade, baixa densidade e uma resposta eficaz ao envelhecimento, tornando-se especialmente valioso em aplicações automotivas, aeroespaciais, marítimas e térmicas onde formas complexas e resistência moderada a alta são necessárias a custo razoável.