ASTM B211 Grau 5154 H38 - Alumínio: Propriedades e Especificações Principais

Visão Geral

A liga ASTM B211 Grau 5154 H38 representa o temper "full-hard" (duro total) estabilizado da liga 5154. Com resistência à tração de 310 MPa, é o temper de maior resistência padrão para esta liga, amplamente utilizado em aplicações estruturais navais e de transporte que exigem alta resistência com excelente soldabilidade.

Propriedades Gerais

Propriedade	Valor	Comentário
Densidade	2,65 - 2,70 g/cm³	Típico para alumínio forjado série 5000

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Valor	Condição	Norma Relacionada	Forma	Comentário
Módulo de elasticidade	69,0 - 70,0 GPa	-	-	-	Típico para alumínio forjado série 5000
Tenacidade à fratura (plane-strain)	22,0 - 35,0 MPa·√m	-	-	-	Típico para alumínio forjado série 5000
Coeficiente de Poisson	0,33	-	-	-	Típico para alumínio forjado série 5000
Módulo de cisalhamento	26,0 - 26,5 GPa	-	-	-	Típico para alumínio forjado série 5000
Resistência à tração	310,0 MPa	H38	ASTM B211	Barra, Vergalhão, Fio	-

Propriedades Térmicas, Elétricas e Composição Química

Idênticas aos outros tempers do 5154. Composição típica (ASTM B211):

Elemento	Teor (% massa)	Papel na Liga
Alumínio (Al)	Restante	Base
Magnésio (Mg)	3,1 - 3,9	Endurecimento em solução sólida, resistência à corrosão
Cromo (Cr)	0,15 - 0,35	Refinamento de grão, inibição de recristalização
Manganês (Mn)	0,10 máx.	Resistência, controle de estrutura
Titânio (Ti)	0,20 máx.	Refinador de grão (especialmente em fundição)
Ferro (Fe)	0,40 máx.	Impureza controlada
Silício (Si)	0,25 máx.	Impureza controlada
Cobre (Cu)	0,10 máx.	Impureza controlada (crítico para corrosão)
Zinco (Zn)	0,20 máx.	Impureza controlada

Propriedades Tecnológicas

Propriedade	Avaliação
Trabalhabilidade / Usinabilidade	Boa (com ferramentas de metal duro)

O Temper H38 em Detalhe

Designação H38 = H (encruado) + 3 (estabilizado termicamente) + 8 (full hard / duro total).

• Máximo encruamento comercial padrão com estabilização
• Resistência à tração: 310 MPa (mín. especificado ASTM B211)
• Alongamento típico: 4-8%
• Dureza Brinell típica: ~90-100 HB

Comparação: 5154 H38 vs Outras Ligas Comuns (Temper H38/H38)

Liga	Resistência Tração (MPa)	Mg (%)	Soldabilidade	Corrosão Marinha	Custo Relativo
5154-H38	310	3,1-3,9	Excelente	Muito Boa	Base
5052-H38	290	2,2-2,8	Excelente	Boa	Menor
5083-H321/H116	310-350	4,0-4,9	Muito Boa	Excelente	Maior
5086-H38	310	3,5-4,5	Muito Boa	Muito Boa	Similar
5454-H38	310	2,4-3,0	Excelente	Boa	Similar
5056-H38	380	4,5-5,6	Boa	Excelente	Maior

Aplicações Principais do 5154 H38

Indústria Naval e Offshore

• Painéis de casco, anteparas, convés (chapas perfilladas)
• Estruturas de superestrutura
• Tanques de lastro e carga
• Certificação DNV-GL, ABS, BV, LR, RINA

Transporte

• Carrocerias de caminhões e reboques (painéis laterais, teto)
• Vagões ferroviários (estrutura, revestimento)
• Contêineres ISO
• Chassis e componentes de suspensão

Vasos de Pressão e Tubulação (Código ASME)

• Tanques de armazenamento criogênico (GNL, oxigênio, nitrogênio)
• Vasos de processo químico
• Tubulações soldadas de grande diâmetro
• Limite de temperatura ASME: -196°C a +150°C

Arquitetura e Construção

• Fachadas ventiladas e cortinas de vidro
• Coberturas e estruturas de suporte
• Pontes pedonais e ciclovias

Soldagem do 5154 H38 - Considerações Críticas

Aspecto	Recomendação
Metal de adição	ER5356 (resistência), ER4043 (aparência, menor resistência)
Resistência junta soldada (ZTA)	~150-180 MPa (base: 310 MPa)
Eficiência da junta	~50-60%
Pré-aquecimento	Não necessário (exceto espessuras > 25mm ou restrição alta)
Temperatura interpass	Máx. 150°C
Tratamento pós-solda	Não recomendado (perde resistência do encruamento)
Processos	GMAW (MIG), GTAW (TIG), FSW (Friction Stir Welding - excelente)

Corrosão e Proteção de Superfície

• Atmosférica/Marinha: Muito boa - forma filme protetor de MgO/Al2O3
• SCC (Corrosão sob tensão): Boa resistência no H38 (limite ~3,5% Mg para suscetibilidade significativa)
• Exfoliação: Resistente (microestrutura controlada por Cr/Ti)
• Anodização: Boa para proteção (espessura 15-25 µm), aceitável para decorativo
• Pintura: Excelente aderência com primer epóxi/poliuretano
• Revestimentos metálicos: Zinc spray, alumínio spray para proteção catódica

Tratamento Térmico e Recuperação

• Recozimento total (O): 345-400°C / 1-3h / resfriamento lento → ~180 MPa
• Alívio de tensão: 150-200°C / 1-2h → perda parcial de resistência
• Estabilização (H3x): Já realizada na produção do temper
• Não é tratável termicamente (não heat-treatable) - não responde a solução + envelhecimento

Normas e Certificações

• ASTM B211 - Barras, vergalhões, fios
• ASTM B221 - Perfis extrudados
• ASTM B209 - Chapas e placas (forma mais comum)
• ASME SB-209 / SB-221 - Seção II, Parte B (vasos de pressão)
• AMS 4026 - Chapa 5154-O / H32 / H34 / H36 / H38
• AMS 4027 - Perfil extrudado 5154
• ISO 6361 - Chapas, tiras, placas
• EN 573-3 - Composição química (liga EN AW-5154 / AlMg3,5)
• EN 755-2 - Perfis extrudados - propriedades mecânicas
• DNV-GL-OS-B101 - Regras para materiais navais
• ABS Guide for Aluminum Hulls - Certificação American Bureau of Shipping

Resumo: Por que Escolher 5154 H38?

Vantagem	Benefício
Resistência 310 MPa	Estruturas leves, alta carga
Soldabilidade excelente	Juntas confiáveis, menor custo fabricação
Baixa fissuração a quente	Soldagem de chapas grossas sem trincas
Boa conformabilidade (para H38)	Perfis complexos, dobras de raio moderado
Resistência corrosão marinha	Vida longa sem proteção catódica
Disponibilidade ampla	Chapas, perfis, tubos, barras - estoque global
Custo competitivo	Menor que 5083/5086, performance similar em muitos casos