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

Visão Geral Abrangente

AlSiMg denota a ampla família de ligas de alumínio ligadas principalmente com silício (Si) e magnésio (Mg). Na forma forjada, essa família se sobrepõe fortemente à série 6xxx (Al-Mg-Si), que são ligas endurecíveis por precipitação e tratáveis termicamente; na prática de fundição, o rótulo AlSiMg também se refere a ligas de Al-Si fundidas modificadas com Mg para maior resistência e resposta ao tratamento térmico. O mecanismo metalúrgico definidor para as ligas forjadas Al-Si-Mg é o endurecimento por envelhecimento através da formação de precipitados metaestáveis Mg2Si após tratamento homogeneizante e envelhecimento artificial; as variantes fundidas ganham resistência a partir da morfologia refinada do silício, além do reforço proporcionado pelo Mg e endurecimento por precipitação limitado.

As principais características técnicas incluem uma combinação de resistência moderada a alta, boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos, ampla extrudabilidade e conformabilidade, além de soldabilidade confiável quando são usados materiais de adição e procedimentos pós-soldagem adequados. Comparadas com as ligas de alta resistência das séries 2xxx ou 7xxx, os graus AlSiMg trocam a máxima resistência de pico por melhor desempenho à corrosão e facilidade de fabricação. Indústrias típicas que utilizam ligas AlSiMg incluem componentes de carroceria e estruturais automotivos, perfis arquitetônicos, acessórios náuticos, carcaças eletrônicas e dissipadores de calor, e certos acessórios aeroespaciais onde é necessário um equilíbrio entre resistência, peso e resistência à corrosão.

Engenheiros escolhem AlSiMg quando uma liga tratável termicamente é necessária, que oferece boa resistência relativa ao peso, excelente extrudabilidade e a capacidade de alcançar níveis de resistência projetados através do processamento térmico. A versatilidade da família — disponível em chapas, placas, extrusões e fundições — além de sua compatibilidade com processos de anodização e revestimento, torna as ligas AlSiMg favoritas para estruturas sensíveis a custos e peças estruturais de média carga onde a manufaturabilidade e resistência à corrosão são prioridades.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (20–35%)	Excelente	Excelente	Totalmente recozido; máxima ductilidade
H14	Baixo-Médio	Moderado (10–20%)	Bom	Excelente	Endurecido por deformação; conformação limitada
T4	Médio	Moderado (12–18%)	Bom	Bom	Tratado por solução e envelhecido naturalmente
T5	Médio	Moderado (10–16%)	Bom	Bom	Resfriado após conformação a quente e envelhecido artificialmente
T6	Alto	Menor (8–14%)	Regular-Bom	Bom	Tratado por solução e envelhecido artificialmente; resistência máxima
T651	Alto	Menor (8–14%)	Regular-Bom	Bom	T6 com alívio de tensões por alongamento
T7	Médio	Moderado (10–16%)	Bom	Bom	Sobreenvelhecido para maior estabilidade e tenacidade à fratura

As têmperas controlam a microestrutura e, portanto, os trade-offs entre resistência, ductilidade e conformabilidade. A condição recozida (O) fornece a melhor conformabilidade em temperatura ambiente para estampagem profunda e dobras complexas, enquanto T6/T651 são usadas quando a máxima e estável resistência é requerida após o tratamento térmico.

O caminho do tratamento térmico e qualquer trabalho a frio intermediário afetam significativamente a recristalização, o tamanho/distribuição dos precipitados e o estado de tensões residuais; os projetistas devem selecionar a têmpera com base nas operações de conformação necessárias, na carga final e no ambiente de corrosão.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,2–1,6	Permite precipitação de Mg2Si; Si mais alto refina a microestrutura da fundição
Fe	0,1–0,7	Impureza; forma intermetálicos que reduzem ductilidade e resistência à corrosão
Mn	0–0,50	Controla a estrutura de grãos e pode formar dispersóides que afetam a resistência
Mg	0,3–1,2	Principal elemento de liga para resistência via precipitados Mg2Si
Cu	0–0,5	Aumenta a resistência, mas pode reduzir resistência à corrosão e resposta ao tratamento térmico
Zn	0–0,25	Geralmente baixo; excesso pode gerar preocupações galvânicas
Cr	0–0,35	Controla precipitados nos contornos de grão e melhora tenacidade/estabilidade
Ti	0–0,15	Refinamento de grão em produtos fundidos e forjados
Outros	Balance Al	Adições traço e resíduos; Zr/Sc podem estar presentes em variantes de alta performance

Os teores de Si e Mg são os principais parâmetros para ajuste da resistência: combinados produzem precipitados de Mg2Si durante o envelhecimento que dominam as propriedades de escoamento e tração. Elementos menores e impurezas, como Fe e Cu, influenciam a tenacidade, usinabilidade e comportamento à corrosão; níveis mais baixos de Fe melhoram a ductilidade e aparência, enquanto Cu aumenta a resistência, às custas de alguma resistência à corrosão. Variantes fundidas de AlSiMg geralmente apresentam Si mais alto (até ~12% em algumas ligas de fundição) e diferentes tolerâncias à impurezas se comparadas às ligas 6xxx forjadas.

Propriedades Mecânicas

AlSiMg forjados (família 6xxx) exibem uma curva característica de tração por envelhecimento: começando com limite de escoamento relativamente baixo na condição recozida ou T4, o limite de escoamento e resistência à tração aumentam substancialmente após envelhecimento artificial, com a formação de precipitados finos de Mg2Si. O limite de escoamento na condição T6 tipicamente atinge a faixa prática de projeto para componentes estruturais de média carga, enquanto o alongamento diminui em comparação à condição recozida; os modos de fratura são geralmente dúcteis com alguma coalescência de microvoids, a menos que intermetálicos grosseiros estejam presentes. O desempenho à fadiga é favorável para peças com acabamento superficial adequado e controle de limpeza metalúrgica; a vida útil é sensível a defeitos de superfície, trabalho a frio e concentradores de tensões.

A espessura influencia a resposta mecânica porque as taxas de resfriamento após o tratamento de solução e têmpera podem variar; seções mais espessas resfriam mais lentamente, o que pode reduzir a sobresaturação e o subsequente endurecimento por envelhecimento, diminuindo a resistência alcançável e aumentando a susceptibilidade à formação de precipitados grosseiros. A dureza acompanha o comportamento à tração e é comumente reportada em valores Brinell ou Vickers; durezas típicas T6 para ligas comuns 6xxx estão na faixa que suporta operações de usinagem e conformação, mas requerem controle do processo para evitar sobreenvelhecimento.

A tenacidade à fratura e sensibilidade à entalhe dependem da limpeza da liga e da têmpera. Os graus fundidos AlSiMg apresentam perfil mecânico diferente: maior teor de silício melhora desgaste e usinabilidade em alguns casos, mas torna a liga menos dúctil, com menor alongamento e diferente comportamento de iniciação de trincas por fadiga em comparação às ligas forjadas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6)	Observações
Resistência à Tração	110–160 MPa	200–320 MPa	Faixa depende da liga específica (ex.: 6061 vs 6063) e espessura da seção
Limite de Escoamento	55–120 MPa	120–280 MPa	Escoamento aumenta substancialmente após T6; resistências de projeto devem considerar têmpera
Alongamento	20–35%	8–14%	Ductilidade reduzida em têmperas de pico; maior em estados recozidos e T4
Dureza	30–50 HB	70–130 HB	Dureza correlaciona com distribuição de precipitados e química da liga

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,68–2,70 g/cm³	Densidade típica do alumínio; varia negligivelmente com a liga
Faixa de Fusão	~555–650 °C	Solidus/liquidus variam com teor de Si e outras adições de liga
Condutividade Térmica	130–160 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; depende da liga e têmpera
Condutividade Elétrica	25–45 % IACS	Reduzida em relação a alumínio puro devido à liga; varia com têmpera e trabalho a frio
Calor Específico	~900 J/kg·K	Típico para ligas de alumínio em temperaturas ambientes
Coeficiente de Dilatação Térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente de expansão térmica para projeto estrutural

As ligas AlSiMg mantêm grande parte do desempenho térmico e elétrico favorável do alumínio, tornando-as atraentes para aplicações de dissipação de calor, enquanto ainda proporcionam resistência melhorada. A redução na condutividade térmica em relação ao alumínio puro é modesta e geralmente aceitável para peças estruturais que também funcionam como espalhadores de calor.

Para o projeto térmico, os engenheiros devem levar em conta o coeficiente de dilatação térmica ao acoplar AlSiMg a materiais diferentes; a expansão diferencial pode criar tensões térmicas em conjuntos e juntas.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Uniforme; a espessura afeta a resposta ao envelhecimento	O, H14, T4, T5, T6	Amplamente utilizada para painéis de carroceria, arquitetura, fachadas
Placa	>6,0 mm até 150 mm	Menor têmpera em seções espessas	O, T6 (limitado)	A resistência em seções espessas é reduzida pelo resfriamento lento
Extrusão	Perfis de vários metros	Excelente resistência direcional	T5, T6, T651	A extrudabilidade é uma vantagem chave das ligas 6xxx
Tubo	Parede de 0,5–20 mm	Estrutural/padrão de desempenho	O, T4, T6	Tubos soldados e sem costura são comuns
Barra/Haste	Diâmetro 3–150 mm	Isotrópico na seção transversal	O, T6	Usado para componentes usinados e fixadores

A forma afeta a microestrutura: perfis extrudados se beneficiam da recristalização dinâmica e podem ser envelhecidos artificialmente para propriedades consistentes, enquanto placas/forjados requerem controle cuidadoso da têmpera para atingir a resistência projetada. Chapas e extrusões finas têm resfriamento rápido e normalmente alcançam propriedades próximas ao pico T6, enquanto placas mais espessas podem precisar de métodos de projeto alternativos ou temperas sobre envelhecidas para garantir estabilidade.

As escolhas na fabricação — laminação, extrusão, fundição — também influenciam o acabamento superficial, limpeza interna e tensões residuais, todos os quais afetam processos subsequentes como soldagem, anodização e usinagem.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	Série 6xxx (ex: 6061, 6063)	EUA	Ligas forjadas de Al‑Mg‑Si representativas usadas em aplicações estruturais/extrusão
EN AW	AlSiMg (fundição) / EN AW‑6060 / EN AW‑6082 (forjado)	Europa	"AlSiMg" aparece em graus para fundição; EN AW‑60xx são equivalentes comuns forjados
JIS	A6061, A6063	Japão	Graus JIS para ligas típicas Al‑Mg‑Si usadas em extrusões e estruturas
GB/T	6061, AlSi9Mg (fundição)	China	Normas chinesas cobrem liga 6xxx forjada e série AlSiMg para fundição

Não há equivalência única para o rótulo AlSiMg: ele pode designar tanto uma família de ligas 6xxx forjadas quanto uma gama de ligas Al‑Si para fundição modificadas com Mg. Normas para ligas forjadas (ex: 6061/6063/6082) têm composições e propriedades mecânicas rigorosamente especificadas, enquanto graus AlSiMg para fundição são designados para uso em fundição e apresentam perfis mecânicos/corrosivos diferentes.

Os engenheiros devem analisar especificações normativas específicas e designações de tempera T para equivalência direta, ao invés de depender somente do nome da família AlSiMg no momento da compra.

Resistência à Corrosão

As ligas AlSiMg apresentam geralmente boa resistência à corrosão atmosférica devido à camada protetora natural de óxido de alumínio, respondendo bem à anodização para proteção superficial e acabamento estético aprimorado. Em ambientes moderadamente corrosivos e atmosféricos industriais, apresentam desempenho comparável a outras ligas 6xxx, com resistência beneficiada por baixos teores de cobre e a seleção adequada de tempera; corrosão por pites e frestas são preocupações em ambientes ricos em cloretos se houver defeitos superficiais ou comprometimento dos revestimentos.

O desempenho marítimo é aceitável para muitos acessórios estruturais e extrusões, porém para exposição prolongada em água do mar ou zonas de respingos, projetistas preferem geralmente ligas 5xxx com maior teor de Mg ou aplicam revestimentos sacrificial e proteção catódica, pois as taxas locais de corrosão e presença de cloretos aceleram o ataque. A suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) nas ligas da família 6xxx é geralmente baixa comparada às ligas 2xxx ou 7xxx, mas temperas sobre envelhecidas e altas tensões residuais podem aumentar o risco; portanto, seleção adequada da tempera e tratamentos térmicos pós-solda ou alívio de tensões são importantes.

Interações galvânicas devem ser consideradas ao juntar AlSiMg com metais mais nobres (ex: aço inoxidável, ligas de cobre); materiais isolantes ou revestimentos são usados comumente para evitar corrosão acelerada. Em comparação com a família 5xxx, AlSiMg (6xxx) geralmente oferece melhor equilíbrio entre aparência da anodização e estabilidade dimensional, porém apresenta ductilidade ligeiramente inferior e menor resistência absoluta à corrosão em água do mar.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Ligas AlSiMg forjadas soldam bem por métodos comuns de fusão (TIG, MIG/MAG) com microestruturas previsíveis na zona fundida; ligas de adição como ER4043 (Al‑Si) ou ER5356 (Al‑Mg) são as mais usadas dependendo do equilíbrio desejado entre resistência e resistência à corrosão. O risco de trinca a quente é baixo para juntas bem preparadas, embora a segregação de silício em ligas fundidas AlSiMg possa promover trincas que exigem pré-aquecimento ou projeto modificado da junta. A zona afetada pelo calor (ZAC) normalmente sofre amolecimento relativo ao metal base T6 envelhecido, por isso envelhecimento pós-solda ou uso de temperas sobre envelhecidas (T7) são frequentemente especificados para aplicações estruturais.

Usinabilidade

A usinabilidade das ligas AlSiMg é moderada a boa; o comportamento de corte livre melhora com maior teor de Si e com distribuições finas e homogêneas de precipitados. Ferramentas de metal duro ou metal duro revestido são comumente usadas em altas taxas de avanço e velocidades moderadas; o alumínio tende a produzir cavacos longos, aderentes e criação de bordas acumuladas, portanto geometria da ferramenta, lubrificação/refrigeração adequada e quebra-cavacos são importantes. Ligas com maior teor de silício ou de morfologia de fundição apresentam desgaste aumentado, especialmente quando o silício aparece como placas duras ou partículas eutéticas.

Formabilidade

A formabilidade é excelente nos estados recozidos e naturalmente envelhecidos, e permanece boa nos estados T4/T5 para muitas operações de estampagem e conformação por extrusão. Raios mínimos de dobra dependem da tempera, espessura e geometria da peça; diretrizes típicas para chapas em T4/T6 recomendam raios internos de 1,5–3× a espessura para conformação moderada a fim de evitar trincas. O trabalho a frio (temperas H) aumenta a resistência por encruamento, mas reduz a elongação e o controle de retorno elástico, portanto a tempera final e as tolerâncias dimensionais requeridas devem ser planejadas junto com as etapas de conformação.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O tratamento de solubilização para AlSiMg (6xxx forjado) é realizado próximo ao solvus do Mg2Si, tipicamente na faixa de 510–550 °C para ligas comuns, mantido tempo suficiente para dissolver partículas de fase e homogenizar a solução sólida. A têmpera rápida até temperatura ambiente é essencial para reter Mg e Si em solução sólida supersaturada e permitir precipitação subsequente durante o envelhecimento artificial; a sensibilidade à têmpera aumenta com a espessura da seção. O envelhecimento artificial (T6) é tipicamente feito entre 160–185 °C por várias horas, produzindo precipitados finos e coerentes que elevam limites de escoamento e resistência à tração; parâmetros de envelhecimento são ajustados para equilibrar resistência máxima com tenacidade e alívio de tensões.

Transições de tempera T incluem T5 (resfriado do trabalho a quente e depois envelhecido), T6 (solução tratada e envelhecida artificialmente), T651 (T6 com estiramento/retificação), e T7 (sobreenvelhecido para maior estabilidade e resistência à SCC). Ligas AlSiMg fundidas geralmente dependem mais da modificação de Mg e de rotas térmicas adaptadas à microestrutura fundida; os passos de solução e envelhecimento podem ser ajustados para menor solubilidade e difusão mais lenta em grandes fundidos.

Para variantes não tratáveis termicamente ou sobreenvelhecidas, encruamento e recozimento permanecem os métodos primários para ajustar propriedades; recozimento total (O) a ~350–420 °C seguido de resfriamento lento restaura ductilidade mas elimina o endurecimento por envelhecimento.

Desempenho em Alta Temperatura

As ligas AlSiMg perdem resistência progressivamente com o aumento da temperatura conforme a estabilidade dos precipitados diminui e as interações de discordâncias enfraquecem; limites práticos para serviço estrutural de longo prazo são comumente definidos abaixo de 150 °C para evitar amolecimento significativo e perda das propriedades mecânicas. Acima de ~150–200 °C, ocorre o crescimento dos precipitados Mg2Si levando a sobreenvelhecimento e reduções irreversíveis na resistência ao escoamento e dureza, tornando essas ligas inadequadas para cargas sustentadas em alta temperatura.

A oxidação é limitada em comparação a aços, mas a exposição a temperaturas elevadas pode alterar a espessura e cor da camada de óxido superficial e afetar a aderência de tintas e revestimentos; revestimentos protetores ou anodização devem ser selecionados para estabilidade em temperatura elevada. Em conjuntos soldados, a ZAC pode apresentar amolecimento local e menor resistência ao creep; projetistas devem evitar temperaturas elevadas em regiões soldadas críticas ou especificar tratamento térmico pós-solda e temperas sobre envelhecidas para estabilidade.

Aplicações

Setor	Componente Exemplo	Razões para Uso de AlSiMg
Automotivo	Painéis de carroceria, para-choques, extrusões estruturais	Equilíbrio entre formabilidade, extrudabilidade e resistência por envelhecimento
Marítimo	Fixações de convés, estruturas	Boa resistência à corrosão atmosférica e baixo peso
Aeroespacial	Acessórios estruturais secundários, armações internas	Boa relação resistência/peso e compatibilidade com anodização
Eletrônica	Dispositivos de dissipação térmica, caixas	Condutividade térmica combinada com facilidade de usinagem/extrusão

As ligas AlSiMg são selecionadas quando se requer combinação de manufaturabilidade e desempenho em serviço; sua adaptabilidade em chapas, extrusão e fundição permite uso multidisciplinar nos setores de veículos, marítimo e equipamentos industriais.

Insights para Seleção

AlSiMg é uma escolha de engenharia quando os projetistas precisam de um alumínio tratável termicamente com boa extrudabilidade e resistência à corrosão equilibrada. Comparado com o alumínio comercialmente puro (1100), o AlSiMg troca um pouco da condutividade elétrica e conformabilidade por uma resistência ao escoamento e à tração muito maior, tornando-o melhor para peças estruturais onde alguma conformabilidade ainda é necessária.

Em comparação com ligas endurecidas por deformação como 3003 ou 5052, o AlSiMg tipicamente oferece maior resistência alcançável após envelhecimento com resistência à corrosão similar ou um pouco inferior em ambientes agressivos contendo cloretos; escolha AlSiMg quando maior resistência estrutural e melhor acabamento de anodização forem prioridades. Comparado com ligas tratáveis termicamente de alta resistência (ex.: séries 2xxx ou 7xxx) e variantes comuns da série 6xxx como 6061/6063, os graus AlSiMg são frequentemente preferidos quando a manufaturabilidade, extrudabilidade e desempenho contra corrosão são mais importantes que a resistência máxima absoluta; para requisitos de muito alta resistência, outras famílias de ligas podem ser necessárias.

Na seleção de um grau e têmpera específicos, equilibre os valores necessários de resistência à tração/escoamento, o ambiente de serviço esperado (especialmente exposição a cloretos), rota de fabricação (forjado vs fundido) e disponibilidade na forma do produto desejada; sempre verifique as especificações padrão e certificação do fornecedor para aplicações críticas.

Resumo Final

As ligas AlSiMg continuam sendo uma classe versátil e amplamente utilizada de materiais de alumínio porque combinam resistência por envelhecimento, boas características de fabricação e resistência à corrosão respeitável em um amplo conjunto de formas de produto, tornando-os uma escolha prática para muitas aplicações automotivas, marítimas, arquitetônicas e eletrônicas onde desempenho equilibrado e manufaturabilidade são exigidos.