Alumínio e ligas de alumínio
O alumínio é o metal mais comumente usado e disponível comercialmente. Ele é leve peso e a alta relação resistência/peso fazem dele uma boa opção para tudo, desde aeronaves até lanternas, gabaritos e praticamente qualquer outra coisa que você possa fazer com metal. Alumínio puroA qualidade do produto, principalmente na série 1xxx de produtos forjados ligas de alumíniotem pouca resistência, mas possui alta condutividade elétrica, refletividade e resistência à corrosão. Assim, uma grande variedade de ligas de alumínio foi desenvolvida.
O alumínio é um metal branco prateado que tem uma forte resistência a corrosão e, assim como o ouro, é bastante maleável. É um metal relativamente leve em comparação com metais como o aço e o níquel, latãoO alumínio é facilmente usinável e pode ter uma ampla variedade de cores e formas. acabamento da superfície. Ele também tem boas condutividades elétrica e térmica e é altamente reflexivo ao calor e à luz. Em temperaturas extremamente altas (200-250°C), as ligas de alumínio tendem a perder parte de sua resistência. Entretanto, em temperaturas abaixo de zero temperaturaSe o produto for usado em um ambiente de trabalho com baixa temperatura, sua força aumentará, mantendo a ductilidadetornando o alumínio uma liga extremamente útil para baixas temperaturas.
As ligas de alumínio têm uma forte resistência a corrosão que é o resultado de uma camada de óxido que se forma como resultado de reações com a atmosfera. Essa camada corrosiva protege o alumínio da maioria dos produtos químicos, das condições climáticas e até mesmo de muitos ácidos; no entanto, sabe-se que substâncias alcalinas penetram na camada protetora e corroem o metal.
O alumínio também tem uma condutividade elétrica bastante alta, o que o torna útil como condutor. O cobre é o condutor mais amplamente utilizado, com uma condutividade de aproximadamente 161% da do alumínio. Os conectores de alumínio tendem a se soltar após o uso repetido, causando arcos e incêndios, o que exige precaução extra e projeto especial ao usar fiação de alumínio em edifícios.
O alumínio é um metal muito versátil e pode ser fundido em qualquer forma conhecida. Ele pode ser laminado, estampado, trefilado, fiado, laminado, martelado e forjado. O metal pode ser extrudado em uma variedade de formas e pode ser torneado, fresado e perfurado no processo de usinagem. O alumínio pode ser rebitado, soldado, brasado ou colado com resina. Para a maioria das aplicações, o alumínio não precisa de revestimento protetor, pois pode ser acabado para ter uma boa aparência; no entanto, muitas vezes é anodizado para melhorar a cor e a resistência.
1100 | 3003 | 5005 | 5052 | 5083 | 5086 | 5454 | 2011 | 2024 | 6061 | 6101 | 6063 | 6262 | 7075 | Alumínio | Tempers de alumínio | Identificação CEN | Alumínio puro | Endurecimento do trabalho | Tratável termicamente | Propriedades mecânicas das ligas de alumínio | Propriedades físicas das ligas de alumínio | Composição química das ligas de alumínio | Especificações Padrão | Resistência à corrosão do alumínio para trocadores de calor de aletas de placa | Resistência de tubos de alumínio para mecânica | Tabela de comparação de ligas de alumínio | Densidade do alumínio Gravidade específica
Ligas não tratáveis termicamente
1100 - Alumínio comercialmente puro. Excelente resistência à corrosão, trabalhabilidade e soldabilidade. 14.000 a 24.000 psi.
3003 - Liga com manganês 1,2%. Muito boa trabalhabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Resistência à tração faixa de 17.000 a 30.000 psi .
5005 - Liga com magnésio .8%. Excelente trabalhabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Faixa de resistência à tração de 18.000 a 30.000 psi.
5052 - Liga com magnésio 2.5%. Muito boa resistência à corrosão, boa trabalhabilidade, soldabilidade e resistência. Resistência à tração entre 31.000 e 44.000 psi.
5083 - Liga com 4.45% de magnésio, .65 % de manganês e .15% de cromo. Excelente soldabilidade, peso leve e boa =resistência à corrosão. Resistência à tração entre 40.000 e 59.000 psi.
5086 - Liga com 4,0% de magnésio, .45% de manganês e .15% de cromo. Muito bom resistência à corrosãoboa trabalhabilidade. Resistência à tração entre 40.000 e 54.000 psi.
5454 - Liga com 2,7% de magnésio, 0,8% de manganês e 0,12% de cromo. Boa conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Frequentemente usado em vasos de pressão. Resistência à tração entre 36.000 e 47.000 psi.
Ligas tratáveis termicamente
2011- é a mais usinável das ligas de alumínio comumente disponíveis.
2024 - Ligado com cobre 4,5%. Boa trabalhabilidade e resistência à corrosão. Usado para aplicações estruturais. Resistência à tração entre 30.000 e 63.000 psi.
6061 - ligado com 1,0% de magnésio e 0,6% de silício. Boa conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão. Muito boa capacidade de usinagem. Rendimento entre 7.000 e 39.000 psi.
6101 é mais adequado para aplicações que envolvem resistência moderada e máxima condutividade elétrica.
6063 - Boa conformabilidade, geralmente chamado de alumínio arquitetônico
6262 foi projetado como uma liga de alumínio para operações em que é necessária uma usinagem significativa.
7075 - Ligado com zinco e magnésio, cobre e cromo. Baixa conformabilidade, boa capacidade de usinagem. Rendimento entre 32.000 e 76.000 psi.
O propriedades de alumínio que contribuem para seu uso generalizado são:
- O alumínio é leve; sua densidade é apenas um terço da do aço.
- O alumínio é resistente às intempéries, aos gases atmosféricos comuns e a uma ampla gama de líquidos.
- O alumínio pode ser usado em contato com uma grande variedade de alimentos.
- O alumínio tem alta refletividade e, por isso, é usado em várias aplicações decorativas.
- As ligas de alumínio podem igualar ou até mesmo exceder a resistência do aço de construção normal.
- O alumínio tem alta elasticidade, o que é uma vantagem em estruturas submetidas a cargas de choque.
- O alumínio mantém sua resistência até temperaturas muito baixas, sem se tornar quebradiço como o aço carbono.
- O alumínio é facilmente trabalhado e conformado; pode ser laminado até ficar muito fino medidor.
- O alumínio conduz eletricidade e calor quase tão bem quanto o cobre.
O alumínio puro é macio, dúctil, resistente à corrosão e tem alta condutividade elétrica, veja a Tabela 1. Consequentemente, ele é amplamente utilizado em folhas e cabos condutores, mas a liga com outros elementos é necessária para proporcionar as maiores resistências necessárias para outras aplicações.
Tabela 1. Propriedades típicas do alumínio
| Propriedade | Valor |
| Número atômico | 13 |
| Peso atômico (g/mol) | 26.98 |
| Valência | 3 |
| Estrutura cristalina | Cúbico centrado na face |
| Ponto de fusão (°C) | 660.2 |
| Ponto de ebulição (°C) | 2480 |
| Calor específico médio (0-100°C) (cal/g.°C) | 0.219 |
| Condutividade térmica (0-100°C) (cal/cms. °C) | 0.57 |
| Coeficiente de expansão linear (0-100°C) (x10-6/°C) | 23.5 |
| Resistividade elétrica a 20°C (µΩcm) | 2.69 |
| Densidade (g/cm3) | 2.6898 |
| Módulo de elasticidade (GPa) | 68.3 |
| Proporção de poissons | 0.34 |
Designações para ligas de alumínio forjado e fundido
Os principais elementos de liga são o cobre, o zinco, o magnésio, o silício, o manganês e o lítio. Também são feitas pequenas adições de cromo, titânio, zircônio, chumbo, bismuto e níquel, e o ferro está invariavelmente presente em pequenas quantidades. Existem mais de 300 ligas forjadas, sendo que 50 são de uso comum. Normalmente, elas são identificadas por um sistema de quatro dígitos que se originou nos EUA e agora é universalmente aceito. A Tabela 2 descreve o sistema para ligas forjadas. As ligas fundidas têm designações semelhantes e usam um sistema de cinco dígitos (tabela 2). A Tabela 3 lista as designações, as características, os usos comuns e as formas de algumas ligas amplamente utilizadas.
Tabela 2. Designações para ligas de alumínio forjado e fundido.
| Elemento de liga principal | Forjado | Elenco |
| Nenhum (99%+ Alumínio) | 1XXX | 1XXX0 |
| Cobre | 2XXX | 2XXX0 |
| Manganês | 3XXX | |
| Silício | 4XXX | 4XXX0 |
| Magnésio | 5XXX | 5XXX0 |
| Magnésio + Silício | 6XXX | 6XXX0 |
| Zinco | 7XXX | 7XXX0 |
| Lítio | 8XXX | |
| Não utilizado | 9XXX0 |
Tabela 3. Algumas ligas de alumínio comuns, suas características e usos comuns.
| Liga metálica | Características | Usos comuns | Formulário |
| 1050/1200 | Boa conformabilidade, soldabilidade e resistência à corrosão | Indústria química e de alimentos. | S,P |
| 2014A | Tratável termicamente, de alta resistência, não soldável e com baixa resistência à corrosão. | Células. | E,P |
| 3103/3003 | Não tratável termicamente. Liga de endurecimento por trabalho de média resistência. Boa soldabilidade, conformabilidade e resistência à corrosão. | Revestimento de veículos, estruturas expostas a atmosferas marinhas, gaiolas de minas. | S,P,E |
| 5251/5052 | Não tratável termicamente. Liga de endurecimento por trabalho de média resistência. Boa soldabilidade, conformabilidade e resistência à corrosão. | Revestimento de veículos, estruturas expostas a atmosferas marinhas, gaiolas de minas. | S,P |
| 5454* | Não tratável termicamente. Usado em temperaturas de 65 a 200°C. Boa soldabilidade e resistência à corrosão. | Vasos de pressão e caminhões-tanque rodoviários. Transporte de nitrato de amônio, petróleo, plantas químicas. | S,P |
| 5083*/5182 | Não tratável termicamente. Boa soldabilidade e resistência à corrosão. Muito resistente à água do mar e a atmosferas industriais. Uma liga superior para uso criogênico (na condição recozida). | Vasos de pressão e aplicações de transporte rodoviário abaixo de 65°C. Estruturas de construção naval em geral. | S,P,E |
| 6063* | Liga de média resistência, boa soldabilidade e resistência à corrosão, usada para perfis complexos. | Extrusões arquitetônicas (internas e externas), molduras de janelas, tubos de irrigação. | E |
| 6061*/6082* | Liga de média resistência, boa soldabilidade e resistência à corrosão. | Membros estruturais estressados, pontes, guindastes, treliças de telhado, barris de cerveja. | S,P,E |
| 6005A | Propriedades muito semelhantes às do 6082. Preferível como resfriável a ar, portanto, tem menos problemas de distorção. | Extrusões largas com paredes finas. | E |
| 7020 | Tratável termicamente. Endurece com a idade naturalmente, portanto, recupera as propriedades na zona afetada pelo calor após a soldagem. Suscetível à corrosão sob tensão. | Veículos blindados, pontes militares, quadros de motocicletas e bicicletas. | P,E |
| 7075 | Tratável termicamente, com altíssima resistência, não soldável e com baixa resistência à corrosão. | Células. | E,P |
Onde: * = ligas mais comumente usadas, S = folha, P = placa e E = extrusõesDesignações para ligas forjadas
Essas ligas se enquadram em duas categorias distintas
1. Aqueles que derivam suas propriedades do endurecimento por trabalho.
2. Aqueles que dependem do tratamento térmico por solução e do endurecimento por envelhecimento. Ligas de alumínio endurecidas por trabalho
As ligas das séries 1000, 3000 e 5000 têm suas propriedades ajustadas por trabalho a frio, geralmente por laminação a frio.
As propriedades dessas ligas dependem do grau de trabalho a frio e do fato de haver recozimento ou tratamento térmico estabilizador após o trabalho a frio. Uma nomenclatura padronizada é usada para descrever essas condições.
Ele usa uma letra, O, F ou H, seguida de um ou mais números. Ele é apresentado de forma resumida na Tabela 4 e definido na Tabela 6.
Tabela 4. Nomenclatura padrão para ligas de alumínio endurecidas por trabalho.
| Novo símbolo | Descrição | BS antigo Símbolo |
| O | Recozido, macio | O |
| F | Como fabricado | M |
| H12 | Endurecido por tensão, com um quarto de dureza | H2 |
| H14 | Endurecido por tensão, meio duro | H4 |
| H16 | Endurecido por tensão, com três quartos de resistência | H6 |
| H18 | Endurecido por tensão, totalmente duro | H8 |
| H22 | Endurecido por deformação, parcialmente recozido com um quarto de dureza | H2 |
| H24 | Endurecido por tensão, parcialmente recozido e semiduro | H4 |
| H26 | Endurecido por tensão, parcialmente recozido com três quartos de dureza | H6 |
| H28 | Endurecido por tensão, parcialmente recozido e totalmente duro | H8 |
| H32 | Endurecido por tensão e estabilizado, com um quarto de dureza | H2 |
| H34 | Endurecido por tensão e estabilizado, meio duro | H4 |
| H36 | Endurecido por tensão e estabilizado, com três quartos de dureza | H6 |
| H38 | Endurecido por tensão e estabilizado, totalmente duro | H8 |
Tabela 5. Explicações sobre os símbolos usados na tabela 4.
| Prazo | Descrição |
| Trabalho a frio | A nomenclatura indica o grau de trabalho a frio imposto ao metal usando a letra H seguida de números. O primeiro número indica como a têmpera é obtida. |
| H1x | Endurecido por deformação apenas para obter a resistência desejada sem tratamento térmico adicional. |
| H2x | Endurecido por tensão e parcialmente recozido. Essas designações se aplicam a produtos que são endurecidos por deformação mais do que a quantidade final desejada e, em seguida, reduzidos em resistência ao nível desejado por recozimento parcial. Para ligas que amolecem com o tempo em temperatura ambiente, as têmperas H2x têm a mesma resistência à tração mínima final que as têmperas H3x correspondentes. Para outras ligas, as têmperas H2x têm a mesma resistência à tração mínima final que as têmperas H1x correspondentes e alongamento ligeiramente maior. |
| H3x | Endurecido por tensão e estabilizado. Essas designações se aplicam a produtos que são endurecidos por deformação e cujas propriedades mecânicas são estabilizadas por um tratamento térmico de baixa temperatura ou como resultado do calor introduzido durante a fabricação. A estabilização geralmente melhora a ductilidade. Essa designação se aplica somente às ligas que, a menos que sejam estabilizadas, amolecem gradualmente à temperatura ambiente. |
| H4x | H4x Endurecido por tensão e laqueado ou pintado. Essas designações se aplicam a produtos que são endurecidos por tensão e que podem ser submetidos a algum recozimento parcial durante a cura térmica que se segue à operação de pintura ou laqueamento. O segundo número após H indica o grau final de endurecimento por deformação, sendo o número 8 o mais duro normalmente indicado. O terceiro dígito após H, quando usado, indica uma variação de uma têmpera de dois dígitos. É usado quando o grau de controle da têmpera ou as propriedades mecânicas, ou ambos, diferem, mas estão próximos, da (ou das) designação da têmpera H de dois dígitos à qual é adicionado, ou quando alguma outra característica é significativamente afetada. A condição recozida totalmente macia é indicada pela letra O e o material "como fabricado", ou seja, que não recebeu nenhum tratamento posterior, é indicado como F. Para ilustrar, pode-se ver que 3103-0 indica uma determinada liga de alumínio e manganês na condição recozida e macia, enquanto 3103-H16 indica a mesma liga endurecida por deformação até três quartos de sua dureza. |
Para ilustrar isso, consultando as Tabelas 2 e 4, podemos ver que a 3103-0 é uma liga de alumínio e manganês na condição de recozimento suave e a 3103-H16 é a mesma liga com três quartos de dureza.
Com a flexibilidade das composições, o grau de trabalho a frio e a variação do recozimento e da temperatura, é possível obter uma ampla gama de propriedades mecânicas, especialmente em produtos de chapa.
As ligas das séries 2000, 4000, 6000, 7000 e 8000 respondem dessa forma.
A ampla variedade de composições de ligas, temperaturas e tempos de tratamento térmico de solução, taxas de resfriamento a partir da temperatura, escolha do tratamento de envelhecimento artificial e grau de deformação do produto final permitem a obtenção de uma ampla gama de propriedades. Um sistema de designações padrão é usado, com base na letra T seguida de um número após a designação da liga, para descrever as várias condições. Elas estão definidas na Tabela 6.
Tabela 6. Definição das designações de tratamento térmico para alumínio e ligas de alumínio.
| Prazo | Descrição |
| T1 | Resfriado de um processo de modelagem de temperatura elevada e envelhecido naturalmente até uma condição substancialmente estável. Essa designação se aplica a produtos que não são trabalhados a frio após o resfriamento de um processo de modelagem de temperatura elevada, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou endireitamento não tem efeito sobre as propriedades mecânicas |
| T2 | Resfriado de um processo de modelagem de temperatura elevada, trabalhado a frio e envelhecido naturalmente até uma condição substancialmente estável. Essa designação se aplica a produtos que são trabalhados a frio para melhorar a resistência após o resfriamento de um processo de modelagem de temperatura elevada, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou no endireitamento tem efeito sobre as propriedades mecânicas. |
| T3 | Solução tratada termicamente, trabalhada a frio e envelhecida naturalmente até uma condição substancialmente estável. Essa designação se aplica a produtos que são trabalhados a frio para melhorar a resistência após o tratamento térmico de solução, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou endireitamento tem efeito sobre as propriedades mecânicas. |
| T4 | Solução tratada termicamente e envelhecida naturalmente até uma condição substancialmente estável. Essa designação se aplica a produtos que não são trabalhados a frio após o tratamento térmico de solução, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou endireitamento não afeta as propriedades mecânicas. |
| T5 | Resfriado de um processo de modelagem de temperatura elevada e, em seguida, envelhecido artificialmente. Essa designação se aplica a produtos que não são trabalhados a frio após o resfriamento de um processo de modelagem de temperatura elevada, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou endireitamento não afeta as propriedades mecânicas. |
| T6 | Solução tratada termicamente e depois envelhecida artificialmente. Essa designação se aplica a produtos que não são trabalhados a frio após o tratamento térmico de solução, ou nos quais o efeito do trabalho a frio no achatamento ou endireitamento não afeta as propriedades mecânicas. |
| T7 | T7 Solução tratada termicamente e envelhecida em excesso/estabilizada Essa designação se aplica a produtos que são envelhecidos artificialmente após o tratamento térmico em solução para levá-los além de um ponto de resistência máxima, a fim de proporcionar o controle de alguma característica significativa que não seja as propriedades mecânicas. |