Qual é a diferença entre as ligas de alumínio 6061-T6 e 7075-T651, e qual delas deve escolher para o seu projeto? Este artigo analisa as propriedades, aplicações e principais distinções entre estas duas ligas populares. Desde a sua força e dureza até à sua resistência à corrosão e capacidade de trabalho, ficará a saber como as características únicas de cada liga a tornam adequada para diferentes utilizações. No final, estará equipado para tomar uma decisão informada sobre qual liga de alumínio é a melhor para as suas necessidades específicas.
Na conceção mecânica, utilizamos frequentemente ligas de alumínio. Por exemplo, 6061-T6 e 7075-T651 são as duas ligas de alumínio mais utilizadas.
Uma vez que têm uma boa relação resistência/peso, o que significa que são leves mas também fortes, são popularmente utilizados em áreas sensíveis ao peso, como plataformas de alta velocidade, estruturas de aeronaves e quadros de bicicletas.
Portanto, a questão é: Qual é a diferença entre 6061-T6 e 7075-T651? O que é que as designações "6xxx" e "7xxx" significa? E o que é que "T6" e "T651" indicam?
A propósito, devemos mencionar a classificação e o método de designação das ligas de alumínio.
(1) Forjados e alumínio fundido ligas:
Sabemos que as ligas de alumínio são baseadas em alumínio e adicionadas com um ou dois elementos de liga principais que têm características de metal.
Na maioria das ligas de alumínio, o teor de alumínio situa-se entre 90% e 96%, e outros elementos de liga incluem o cobre, o zinco, o manganês, o magnésio, o silício, etc.
De acordo com o tipo de processo de produção, as ligas de alumínio podem ser classificadas em ligas de alumínio forjadas e alumínio fundido ligas.
As ligas de alumínio forjadas são produzidas sob a forma de lingotes ou biletes e depois processadas através de vários processos, tais como laminagem, extrusão, deformação, estiramento, etc., para produzir ligas que podem ser maquinadas em peças pelos utilizadores finais.
As ligas de alumínio fundido são fabricadas por métodos de fundição para produzir ligas de lingotes.
| Ligas de alumínio forjado de diferentes graus | ||||||
| Grau | Principal elementos de liga | Método de reforço | Força | Resistência à corrosão | Processabilidade/formabilidade | Desempenho da ligação/soldadura |
| 1xxx | Sem liga (99% AI) | endurecimento por deformação | 5 | 1 | 1 | 3 |
| 2xxx | cobre | tratamento térmico | 1 | 4 | 4 | 5 |
| manganês | endurecimento por deformação | 3 | 2 | 1 | 1 | |
| 4xxx | silício | Magnésio endurecido por deformação e que contém elementos tratáveis termicamente | 3 | 4 | 1 | 1 |
| 5xXx | magnésio | endurecimento por deformação | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 6xxx | Magnésio, silício | tratamento térmico | 2 | 3 | 2 | 2 |
| 7xxx | zinco | tratamento térmico | 1 | 1 | 4 | 3 |
| 8xxx | Lítio, estanho | tratamento térmico | ||||
| Ligas de alumínio fundido de diferentes graus | ||||||
| Grau | Principais elementos de liga | Método de reforço | Sensibilidade à fissuração | Resistência à corrosão | Desempenho de acabamento | Desempenho da soldadura |
| 1xx.x | Sem liga (99% A) | endurecimento por deformação | — | 1 | 1 | 1 |
| 2xx.x | cobre | tratamento térmico | 4 | 4 | 1-3 | 2-4 |
| 3xx.x | Silício, magnésio, cobre | tratamento térmico | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 1-3 |
| 4xx.x | silício | endurecimento por deformação | 1 | 2-3 | 4-5 | 1 |
| 5xx.x | magnésio | endurecimento por deformação | 4 | 2 | 1-2 | 3 |
| 6xx.x | nada | nada | — | — | ||
| 7xx.x | zinco | tratamento térmico | 4 | 4 | 1-2 | 4 |
| 8xx.x | Estanho, cobre, níquel | tratamento térmico | 5 | 5 | 3 | 5 |
| Nota: As células sem números são frequentemente deixadas por especificar ou difíceis de resumir. O nível 1 indica uma classificação muito boa, enquanto o nível 5 indica uma classificação má, e os níveis 2-4 situam-se no intervalo intermédio. | ||||||
Ligas de alumínio forjadas e ligas de alumínio fundidas.
As ligas de alumínio forjadas não contêm mais do que 4% de elementos de liga, enquanto as ligas de alumínio fundidas têm uma composição de liga superior a 10%.
Isto deve-se ao facto de o maior teor de elementos de liga levar a uma menor ductilidade, o que pode dificultar o processamento posterior.
Por conseguinte, na prática da engenharia, a maior parte dos casos utiliza ligas de alumínio forjadas, tais como as normalmente utilizadas 6061, 7075, 5083, 1100 e até AL-Li8090-T8771.
(2) Ligas de alumínio tratáveis termicamente e ligas de alumínio não tratáveis termicamente.
As ligas de alumínio também podem ser classificadas em categorias tratáveis e não tratáveis termicamente com base no facto de poderem ser submetidas a tratamento térmico. As ligas de alumínio tratáveis termicamente baseiam-se nos principais elementos de liga (e em alguns elementos menores) para proporcionar uma solução sólida significativa e endurecimento por precipitação durante o processo de envelhecimento, melhorando assim a resistência e dureza da liga.
Isto envolve vários conceitos, como o tratamento térmico em solução sólida e o envelhecimento. Mais tarde, abordaremos outros conceitos relacionados com o reforço de ligas, como o trabalho a frio e o endurecimento por deformação.
O trabalho a frio refere-se à deformação plástica que ocorre nos metais a uma determinada temperatura e taxa, que atinge o endurecimento por deformação - por exemplo, através de laminagem ou estiramento - para aumentar a resistência.
O princípio subjacente ao trabalho a frio é o de criar deslocações e espaços vazios na microestrutura, o que suprime o movimento relativo entre os átomos e, em última análise, aumenta a resistência da liga.
O endurecimento por deformação é uma forma de modificar a estrutura do metal através do trabalho a frio, o que aumenta a resistência e a dureza, mas diminui a ductilidade. Para uma melhor compreensão do endurecimento por deformação, consulte a Figura 4 deste artigo.
O tratamento térmico de soluções sólidas é um método que consiste em aquecer um produto a uma temperatura adequada e mantê-lo nessa temperatura durante um período de tempo suficiente para permitir que os solutos entrem em soluções sólidas, seguido de um arrefecimento rápido para manter os elementos solúveis na solução sólida.
Para ligas de alumínio, o tratamento térmico de solução sólida envolve o aquecimento da liga a uma alta temperatura de 440 ℃ -530 ℃ (a temperatura específica depende dos elementos de liga), que visa dissolver os elementos de liga no alumínio para amolecê-lo.
O material é então tipicamente temperado em água para manter a distribuição dos elementos solúveis dentro da liga.
O envelhecimento refere-se à precipitação de átomos de soluto de uma solução sólida supersaturada após o tratamento térmico da solução sólida. Isto pode ocorrer naturalmente à temperatura ambiente ou artificialmente num forno de baixa temperatura, resultando numa precipitação atómica mais fina e melhorando assim a resistência da liga.
Para as ligas de alumínio, o envelhecimento é o processo de precipitação de uma parte dos elementos de liga ou compostos da solução sólida supersaturada para produzir as propriedades mecânicas desejadas.
Após o tratamento térmico em solução sólida e a têmpera, o material é relativamente macio, o que o torna adequado para ser esticado para reforçar o material.
Se o material for deixado a envelhecer naturalmente no ar após a têmpera, tornar-se-á gradualmente mais duro. No entanto, esta alteração ocorre muito lentamente e algumas ligas podem demorar vários anos a atingir a sua dureza máxima.
Em alternativa, se o material for imediatamente sujeito a um envelhecimento artificial, em que é novamente aquecido a 100-200°C e mantido durante um certo período de tempo, endurecerá devido à precipitação de compostos endurecedores e a sua resistência aumentará consideravelmente.
No processo de envelhecimento, é crucial controlar corretamente a temperatura e o tempo. Uma temperatura elevada com um longo tempo de envelhecimento pode resultar na formação de elementos de precipitação maiores e reduzir significativamente o efeito de endurecimento por precipitação.
Por outro lado, uma temperatura de envelhecimento demasiado baixa consumirá demasiado tempo de precipitação para produzir bons efeitos de reforço. Um tempo mais longo significa menor eficiência e maior custo.
Recozimento: aquecimento e arrefecimento lento para eliminar tensão interna e melhorar a resistência.
Temperar: reaquecer depois de arrefecer. A palavra inglesa "temper" também significa ficar zangado. Quando uma pessoa está calma, o seu temperamento é pequeno, mas quando se zanga, o seu temperamento explode. Pode entender-se que quando alguém se zanga, o seu temperamento volta, daí o termo "tempering" (apenas para facilitar a memória).
Agora que já explicámos uma série de conceitos, vamos continuar.
As ligas de alumínio não tratáveis termicamente não podem proporcionar efeitos significativos de endurecimento por solução sólida e precipitação com os seus elementos de liga primários durante o tratamento térmico por solução e os processos de envelhecimento. Por conseguinte, a sua resistência só pode ser melhorada através de métodos de endurecimento por deformação, como a laminagem a frio ou a trefilagem.
Por exemplo, as ligas de alumínio para forjamento das classes 1, 3 e 5 não são tratáveis termicamente, enquanto as classes 2, 6 e 7 podem ser tratadas termicamente.
Para ligas de alumínio fundido, os tipos 1, 4 e 5 não são tratáveis termicamente, enquanto os tipos 2, 3, 7 e 8 podem ser tratados termicamente.
As ligas de alumínio não tratáveis termicamente só podem ter a sua resistência aumentada através de processos de endurecimento por trabalho, tais como a laminagem e o estiramento, que criam deslocações e vazios na estrutura, inibindo o movimento atómico relativo e aumentando assim a resistência da liga.
As ligas de alumínio tratáveis termicamente podem ter a sua resistência aumentada através do tratamento térmico e do endurecimento por trabalho.
Por outras palavras, o facto de uma liga de alumínio poder ou não ser tratada termicamente determina o seu método de reforço.
| Resistência das ligas de alumínio forjado | ||||
| Grau | Conteúdo do elemento principal (%) | Método de reforço | Resistência à tração (MPa) | Resistência ao escoamento (MPa) 0,2% |
| 1xxx | Alumínio: 99,00-99,99 | Trabalho a frio | 75-175 | 28-152 |
| 2xxx | Cobre: 2,2-6,8 | tratamento térmico | 170-520 | 76-345 |
| 3xxx | Manganês: 0,3-1,5 | Trabalho a frio | 140-280 | 41-248 |
| 4xxx | Silício: 3.6-13.5 Cobre: 0,1-4,7 Magnésio: 0.05-1.3 | Trabalho a frio, alguns podem ser tratados termicamente | 105-350 | 45-180 |
| 5xxx | Magnésio: 0.5-5.5 | Trabalho a frio | 140-380 | 41-345 |
| 6xXx | Silício: 0.2-1.8 Magnésio: 0.35-1.5 | tratamento térmico | 150-380 | 55.2-276 |
| 7xXx | Zinco: 0,8-8,2 Magnésio: 0.1-3.4 Cobre: 0,05-2,6 | tratamento térmico | 380-620 | 103-503 |
| Nota: A resistência à tração e o limite de elasticidade indicados na tabela são valores médios | ||||
| Resistência das ligas de alumínio fundido | ||||
| Grau | Conteúdo do elemento principal (%) | Método de reforço | Resistência à tração (MPa) | Resistência ao escoamento (MPa) 0,2% |
| 1xx.x | Alumínio: 99-99,99 | Trabalho a frio | 131-448 | 28-152 |
| 2xx.x | Cobre: 4-4,6 | tratamento térmico | 131-276 | 90-345 |
| 3xx.x | Silício: 5-17 | tratamento térmico | 117-172 | 66-172 |
| 4xx.X | Silicone: 5-12 | Trabalho a frio | 117-172 | 41-48 |
| 5xx.x | Magnésio: 5-12 | Trabalho a frio | 131-448 | 62-152 |
| 6xx.x | / | |||
| 7xx.x | Zinco: 6,2-7,5 | tratamento térmico | 207-379 | 117-310 |
| Nota: A resistência à tração e o limite de elasticidade indicados na tabela são valores médios | ||||
As ligas de alumínio são representadas por quatro dígitos seguidos de alguns símbolos, tais como 5083-H112, 7075-T73, etc.
O método de representação também distingue claramente entre as ligas de alumínio forjadas e as ligas de alumínio fundidas.
Há um ponto decimal nos primeiros 4 dígitos das ligas de alumínio fundido, enquanto não há ponto decimal nas ligas de alumínio forjado.
Por exemplo, 1xxx, 3xxx, 5xxx, 7xxx representam ligas de alumínio forjadas, enquanto 1xx.x, 3xx.x, 5xx.x, 7xx.x representam ligas de alumínio fundidas.
Uma vez que as ligas de alumínio forjadas são mais frequentemente utilizadas na engenharia atual, centrar-me-ei principalmente nas ligas de alumínio forjadas.
O primeiro dígito representa o tipo de liga de alumínio, consistindo em dígitos 1-9, com dígitos diferentes representando diferentes composições de liga.
O segundo dígito representa a modificação da composição da liga, em que 0 representa a composição original, 1 representa a primeira modificação, 2 representa a segunda modificação, e assim por diante, indicando as diferenças no conteúdo dos diferentes elementos de liga. Por exemplo, 7075 representa a liga original de alumínio-zinco, enquanto 7175 e 7475 representam ligas modificadas de alumínio-zinco. 7175 e 7475 são graus modificados de 7075.
O terceiro e o quarto algarismos representam ligas específicas da série de ligas. Os valores destes dígitos não têm qualquer significado especial.
Série 1xxx
O 1xxx série de alumínio não são verdadeiras ligas de alumínio, uma vez que o seu teor de alumínio é 99%, o que as torna comercialmente puras.
Em termos de mecânica, este tipo de liga tem uma boa ductilidade. Por exemplo, o 1100 é normalmente utilizado para chapa metálica e para embalagens comuns de folhas de alumínio para produtos farmacêuticos e alimentares, que também são fabricadas a partir de ligas da série 1xxx.
Para além disso, as ligas da série 1xxx têm uma boa resistência à corrosão, capacidade de processamento e podem ser endurecidas por processamento para aumentar a sua resistência.
Devido à sua excelente condutividade e condutividade térmica, estas ligas são amplamente utilizadas no domínio da transmissão de energia.
Série 2xxx
O principal elemento de liga da série 2xxx é o cobre, com uma pequena quantidade de magnésio.
Como o cobre pode dissolver-se no alumínio a altas temperaturas, este tipo de liga reage ao fortalecimento da solução sólida e é chamado de liga de alumínio tratável termicamente.
Após tratamento térmico, pode ter uma excelente resistência, comparável à do aço de baixo carbono.
Naturalmente, devido à presença de cobre, é também mais suscetível à corrosão.
2024 é uma liga de alumínio típica e amplamente utilizada da série 2xxx.
Série 3xxx
O principal elemento de liga das ligas de alumínio da classe 3 é o manganês.
Estas ligas têm uma resistência moderada e uma excelente trabalhabilidade.
Por exemplo, a liga de alumínio 3003 desta classe é normalmente utilizada para dispositivos de dissipação de calor devido à sua boa formabilidade.
Outro exemplo é a liga de alumínio 3004, que tem boa ductilidade e trabalhabilidade e é frequentemente utilizada para o fabrico de latas de bebidas.
Série 4xxx
O principal elemento de liga das ligas de alumínio da classe 4 é o silício.
A adição de silício pode baixar o ponto de fusão sem afetar a ductilidade. Por conseguinte, estas ligas são normalmente utilizadas como fios de soldadura para ligar outros materiais de alumínio.
Além disso, a camada de óxido das ligas da classe 4 é esteticamente agradável, tornando-as populares em aplicações de construção. A liga mais representativa desta classe é a 4047, que tem boa condutividade térmica e eléctrica, bem como resistência à corrosão.
Estas ligas não são normalmente tratáveis termicamente, mas dependendo do teor de silício e de outros elementos de liga, algumas podem ser sujeitas a um certo grau de tratamento térmico.
Série 5xxx
O elemento principal das ligas de alumínio da classe 5 é o magnésio, com uma pequena quantidade de manganês em ligas específicas.
Estas ligas podem ser reforçadas por endurecimento por deformação, são fáceis de soldar e têm uma excelente resistência à corrosão, o que as torna adequadas para ambientes marítimos, como cascos de navios, passadiços e outros equipamentos marítimos.
Por exemplo, a liga 5052 tem uma boa resistência à corrosão da água do mar e uma excelente formabilidade, o que a torna comummente utilizada em embarcações marítimas. A liga 5083 é adequada para tanques e aviões de combate, enquanto a liga 5005 é frequentemente utilizada em estruturas de edifícios.
A série 6xxx
Os principais elementos de liga da liga de alumínio da série 6xxx são o magnésio e o silício, que formarão Mg2Si durante o tratamento térmico em solução sólida.
Este tipo de liga pode melhorar a sua resistência através de tratamento térmico. Embora não tenha a elevada resistência das ligas de alumínio das séries 2xxx e 7xxx, combina boa resistência e trabalhabilidade, soldabilidade, formabilidade e resistência à corrosão.
A liga da série 6xxx produzida por extrusão é a primeira escolha nos domínios da engenharia mecânica e estrutural.
Por exemplo, Liga de alumínio 6061 é a liga de alumínio tratável termicamente mais flexível, que mantém a maioria das excelentes características do alumínio. Por conseguinte, é também a liga de alumínio mais frequentemente utilizada nos nossos projectos. Este tipo tem uma vasta gama de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, excelente trabalhabilidade em condições recozidas, pode ser processado através de métodos convencionais e também pode ser soldado.
Ligas de alumínio da série 7xxx
O principal elemento de liga das ligas de alumínio da série 7xxx é o zinco, geralmente com uma certa quantidade de cobre e magnésio.
Devido à utilização do zinco, este tipo de liga é a mais forte de todas as ligas de forjamento, e a sua resistência pode mesmo exceder a de alguns aços.
Por esta razão, as ligas 7xxx são normalmente utilizadas na indústria aeronáutica. Embora a adição de zinco reduza a sua trabalhabilidade, a sua excelente resistência compensa estas deficiências.
Por exemplo, a liga de alumínio 7075, por ter uma excelente relação resistência/peso, é a escolha ideal para peças de alta tensão. Pode ser formada e processada de acordo com as necessidades, bem como tratada termicamente e outras operações.
Ligas de alumínio da série 8xxx
As ligas de alumínio da série 8xxx utilizam elementos invulgares como elementos de liga, como o lítio, o estanho ou o ferro.
Este tipo de liga é geralmente utilizado em aplicações específicas, tais como desempenho a altas temperaturas, menor densidade, maior rigidez e outros requisitos.
Por exemplo, a liga de alumínio-lítio 8090-T8771 é utilizada para rotação a alta velocidade, baixo momento de inércia e grande rigidez da mesa giratória.
As ligas 8xxx também são normalmente utilizadas em componentes de helicópteros e noutras aplicações aeroespaciais.
As ligas de alumínio são agrupadas e representadas por números de quatro dígitos, sendo que dígitos diferentes representam composições de ligas diferentes.
Por exemplo, o principal elemento de liga das ligas 2xxx é o cobre, enquanto os principais elementos de liga das ligas de alumínio 6xxx são o magnésio e o silício, e o principal elemento das ligas de alumínio 7xxx é o zinco.
Tratamento térmico da liga de alumínio é representado por letras maiúsculas e números.
As letras maiúsculas, tais como F, O, H, W, T, etc., representam diferentes tipos de tratamentos térmicos.
Por exemplo, 6061-T6: Esta liga de alumínio pertence à liga de alumínio da série 6xxx, que é uma liga de alumínio-magnésio-silício, foi submetida a um tratamento térmico de solução sólida e, em seguida, a um envelhecimento artificial: T6.
Outro exemplo é o 7075-T651, que é basicamente temperado como T6. Isso significa que foi submetido a um tratamento térmico de solução sólida, têmpera e, em seguida, envelhecimento artificial. O número 5 representa o alívio de tensões, e o número 1 indica que o alongamento após o alívio de tensões está entre 0,5-2%.
| Métodos de têmpera e de reforço para ligas de alumínio | ||||
| F | – | F=As Fabricated, indicando um produto fabricado através de um processo de moldagem. Por exemplo, os produtos de ligas forjadas ou fundidas são fabricados por processos como a laminagem, extrusão, forjamento, estiramento ou fundição, que não têm controlo especial sobre as condições térmicas durante o processamento ou o endurecimento por deformação. Por exemplo, 2014-F representa a forma de produto processado da liga de alumínio 2014, que pode representar qualquer processo de produto ou forma de produto, tal como produtos produzidos através de processos de laminagem, extrusão, forjamento ou combinações destes processos. | ||
| O | – | Recozido. Este símbolo indica produtos de liga forjada ou fundida fabricados por determinados processos de conformaçãoO processo de fabrico de ligas de aço é realizado através de processos como a laminagem, a extrusão, o forjamento, o estiramento ou a fundição. Utilizado para atingir o estado de resistência mínima da liga relevante, melhorar a maquinabilidade subsequente ou melhorar a ductilidade e a tenacidade. | ||
| H | – | Endurecido por deformação por trabalho a frio. Para ligas de alumínio não tratáveis termicamente, a resistência é normalmente melhorada por endurecimento por deformação à temperatura ambiente. O H é normalmente seguido de dois ou três símbolos para indicar a quantidade de trabalho a frio e o tratamento térmico subsequente. | ||
| H1 | Endurecimento por deformação. Aplicado a produtos que não são submetidos a tratamento térmico, mas que apenas obtêm a resistência necessária através do endurecimento por deformação. O número a seguir a H1 indica a quantidade de endurecimento por deformação. | |||
| H2 | Endurecimento por deformação e recozimento parcial. Quando se utiliza este tipo de têmpera, a liga é intencionalmente submetida a uma tensão excessiva e depois parcialmente recozida para reduzir a sua resistência ao valor requerido. O número após H2 indica a quantidade de endurecimento por deformação remanescente após o recozimento parcial. | |||
| H3 | Endurecimento por deformação seguido de tratamento de estabilização térmica. Aplica-se a produtos que sofrem endurecimento por deformação e depois estabilizam o tecido pelo calor gerado por tratamento térmico a baixa temperatura ou processamento. O tratamento de estabilização pode geralmente melhorar a ductilidade. A têmpera H3 só é utilizada para ligas que sofrem um envelhecimento natural à temperatura ambiente e, por conseguinte, amolecem, como as ligas que contêm magnésio. O número após H3 indica a quantidade de endurecimento por deformação restante após a estabilização. | |||
| H4 | Endurecimento por deformação e pintura. Aplicar a produtos que são pintados após o endurecimento por deformação. Durante o processo de pintura, é introduzido algum calor, o que pode reduzir a quantidade de endurecimento residual na liga e melhorar a estabilidade da liga. | |||
| O número a seguir a H4 indica a quantidade de endurecimento por deformação remanescente após a pintura. | ||||
| HX2 | 2/8=1/4 vezes o reforço, com um aumento da resistência à tração de 25% da quantidade total de endurecimento em comparação com o recozimento | |||
| HX4 | 4/8=1/2 vezes o reforço, com um aumento da resistência à tração de 50% da quantidade total de endurecimento em comparação com o recozimento | |||
| HX6 | 6/8=3/4 vezes o reforço, a resistência à tração aumentou em 75% da quantidade total de endurecimento em comparação com o recozimento | |||
| HX8 | Totalmente endurecido. Utilizar 8 para reforço básico. | |||
| HX9 | Extremamente reforçado, normalmente 14 Mpa mais elevado do que o HX8, ou mais | |||
| H111 | Indica que, após o recozimento, é efectuado um ligeiro endurecimento por deformação durante o estiramento e é normalmente aplicado a perfis extrudidos que têm de ser endireitados após o recozimento para obter uma tolerância de retidão. | |||
| H112 | Utilizado para produtos que atingiram uma pequena quantidade de têmpera através de um processo de moldagem a alta temperatura e que não têm qualquer controlo especial sobre o endurecimento por deformação e o tratamento térmico, mas que têm determinados requisitos em termos de propriedades mecânicas ou de ensaios mecânicos. | |||
| HX11 | Adequado para produtos que podem produzir um endurecimento por deformação suficiente após o recozimento final. | |||
| T | Tratamento térmico | |||
| T1 | Após moldagem a alta temperatura (laminagem ou extrusão) e arrefecimento, o envelhecimento natural atinge um estado estável. | |||
| T2 | Moldagem e arrefecimento a alta temperatura, seguido de processamento a frio e envelhecimento natural até ao estado estacionário. | |||
| T3 | Tratamento térmico em solução seguido de processamento a frio seguido de envelhecimento natural até um estado estável. Amplamente utilizado em ligas de alumínio da série 2, como a 2024. | |||
| T4 | Após tratamento térmico em solução, envelhece naturalmente até atingir um estado estável. É utilizado principalmente para ligas de 2 séries. | |||
| T5 | Após a moldagem a alta temperatura e o arrefecimento, é efectuado o envelhecimento artificial. | |||
| TX51 | A tensão é libertada por estiramento, normalmente entre 1% e 3%. Adequado para produtos extrudidos de chapas e barras laminadas, ocasionalmente utilizado para peças forjadas em moldes ou anéis. | |||
| TX510 | ||||
| TX511 | ||||
| TX52 | "O alívio de tensões por compressão é normalmente utilizado em peças forjadas à mão e sob pressão". | |||
| TX54 | Aliviar o stress através do alongamento e da compressão. | |||
| T6 | Após o tratamento térmico em solução, é efectuado um envelhecimento artificial para obter o endurecimento por precipitação. | |||
| T651 | Após o tratamento T6, tensão interna é eliminado por estiramento 0,5% - 2%. | |||
| T7 | Tratamento térmico em solução seguido de envelhecimento num forno até um estado de sobreenvelhecimento (ou estado estacionário). | |||
| T8 | Tratamento térmico em solução, endurecimento por trabalho a frio e, em seguida, tratamento de envelhecimento artificial. | |||
| T9 | O tratamento térmico em solução, o endurecimento artificial por envelhecimento e o trabalho a frio aumentam a resistência. | |||
| T10 | Após a moldagem a alta temperatura e o arrefecimento, é efectuado o processamento a frio e, em seguida, é efectuado o envelhecimento artificial para obter o endurecimento por precipitação | |||
| W | – | Tratamento térmico em solução | ||
Métodos de têmpera e de reforço para ligas de alumínio
Os significados específicos das diferentes letras são os seguintes:
F = Como fabricado, representando produtos fabricados através de processos de conformação.
Estas ligas não têm requisitos especiais para endurecimento por deformação e tratamento térmico, e podem receber alguma têmpera durante o processo de conformação. Não há limitações quanto às propriedades mecânicas.
Por exemplo, 2014-F representa um produto formado de liga de alumínio 2014, que pode ser formado por laminagem, extrusão, forjamento, estiramento ou fundição, e estes processos não têm um controlo especial sobre as condições térmicas.
O: Recozido
O principal objetivo do recozimento é melhorar a trabalhabilidade, a ductilidade e o alongamento, e levar as ligas de alumínio ao seu estado de resistência mais baixo.
Por exemplo, 5083-O representa qualquer forma de produto de 5083, cujo tratamento mais recente foi o aquecimento a uma temperatura elevada de 345°C, e depois o arrefecimento natural até à temperatura ambiente.
H: Endurecido por deformação
Para ligas de alumínio não tratáveis termicamente, a resistência é normalmente aumentada por endurecimento por deformação à temperatura ambiente. H tem normalmente 2 ou 3 símbolos, indicando a quantidade de trabalho a frio e o tratamento térmico subsequente.
Por exemplo, o primeiro número a seguir a H, H1 representa apenas o endurecimento por deformação, H2 representa o endurecimento por deformação e o recozimento parcial, H3 representa o endurecimento por deformação seguido de estabilização a baixa temperatura e H4 representa o endurecimento por deformação e a pintura.
Os significados específicos de H1-H4 são os seguintes:
H1: Sem processo de tratamento térmico, apenas endurecimento por deformação para aumentar a resistência. O valor numérico a seguir a este código representa o grau de endurecimento.
H2: Endurecimento por deformação e recozimento parcial. Utilizado para produtos que sofreram um excesso de endurecimento por deformação e, em seguida, foram parcialmente recozidos para reduzir a resistência ao nível exigido. O número a seguir a H2 representa o endurecimento por deformação restante após o recozimento.
H3: Endurecimento por deformação e estabilização a baixa temperatura. Utilizado para produtos que foram submetidos a endurecimento por deformação e depois estabilizados a baixa temperatura para reduzir a resistência e aumentar a ductilidade. O número após este símbolo representa o endurecimento remanescente após o endurecimento por deformação e a estabilização a baixa temperatura.
O segundo número a seguir a H, como X em H1X, representa o nível efetivo de endurecimento por deformação da liga.
Por exemplo, X em H2X representa a quantidade efectiva de trabalho a frio remanescente após ter excedido a quantidade necessária de trabalho a frio e de recozimento parcial.
X em H3X representa a quantidade efectiva de trabalho a frio remanescente após o trabalho a frio e o tratamento de estabilização da temperatura.
X em H4X representa a quantidade efectiva de trabalho a frio remanescente após o trabalho a frio, a enformação subsequente e os processos de pintura que envolvem exposição ao calor.
Como já foi referido, o segundo algarismo a seguir a H representa o grau de endurecimento por deformação. Se um número se seguir a HX (X = 1, 2, 3, 4), o significado específico é o seguinte:
2: 1/4 da quantidade de endurecimento.
4: 1/2 quantidade de endurecimento.
6: 3/4 da quantidade de endurecimento.
8: Quantidade total de endurecimento.
9: Quantidade excessiva de endurecimento.
Em resumo, o segundo algarismo a seguir a H representa a quantidade restante de trabalho a frio.
O terceiro dígito a seguir a H, como HXX1, é uma variação da têmpera de dois dígitos, que é utilizada para controlar as propriedades mecânicas ou a maquinagem de precisão, mas as diferenças não são normalmente significativas.
Por exemplo, H111 representa o recozimento seguido de um ligeiro endurecimento por deformação durante o estiramento, que é normalmente utilizado para perfis extrudidos que têm de ser endireitados após o recozimento para obter tolerância de retidão.
O H112 é utilizado para produtos que foram submetidos a uma ligeira têmpera através de processos de conformação a alta temperatura e que não têm um controlo especial sobre as quantidades de endurecimento por deformação e de tratamento térmico, mas que têm determinados requisitos em termos de propriedades mecânicas.
H111, H311 e H321 são utilizados para ligas com menor endurecimento do que H11, H31 e H32.
W: Solução tratada termicamente
Trata-se de uma têmpera instável e só é aplicada a ligas que foram submetidas a um tratamento térmico de solução e, em seguida, a um envelhecimento natural à temperatura ambiente. Este símbolo só é utilizado quando é necessário um período de envelhecimento natural especificado.
T: Tratado termicamente, Tratado termicamente
T representa o tratamento térmico, que produz uma têmpera estável diferente de F, O ou H após o tratamento térmico.
T é o símbolo mais utilizado nas ligas tratáveis termicamente e pode ser utilizado para qualquer liga tratável termicamente.
Após o tratamento térmico em solução, as ligas tratáveis termicamente são normalmente temperadas rapidamente e envelhecidas natural ou artificialmente.
Há sempre um ou mais números depois de T para definir os diferentes tratamentos subsequentes.
T1: Após a conformação e arrefecimento a alta temperatura, envelhecimento natural até ao estado básico estabilizado.
Utilizado para produtos que são submetidos a um processo de moldagem a alta temperatura (como fundição ou extrusão) e, em seguida, a um tratamento de envelhecimento à temperatura ambiente de acordo com uma taxa de arrefecimento suficiente para aumentar a resistência.
Aplicável a produtos que não tenham sido trabalhados a frio após enformação e arrefecimento a alta temperatura, ou a produtos cujo efeito nas propriedades mecânicas, como o achatamento ou o estiramento, não seja significativo.
T2: Após formação e arrefecimento a alta temperatura, trabalho a frio e envelhecimento natural até ao estado estabilizado.
T3: Solução tratada termicamente, depois trabalhada a frio e, por fim, envelhecida naturalmente até ao estado estável. Utilizado para produtos que podem ser reforçados pelo trabalho a frio, como o achatamento ou o estiramento.
T4: Tratamento térmico em solução, depois envelhecido naturalmente até ao estado estabilizado. Utilizado para produtos que não foram trabalhados a frio após o tratamento térmico em solução, ou produtos cujo trabalho a frio não pode aumentar a resistência.
T5: Após enformação e arrefecimento a alta temperatura, envelhecido artificialmente. Utilizado para produtos que são submetidos a moldagem a alta temperatura (como fundição ou extrusão) e arrefecimento, e depois envelhecidos artificialmente para melhorar a resistência mecânica e a estabilidade dimensional.
T6: Tratamento térmico em solução, depois envelhecido artificialmente. Utilizado para produtos que não foram trabalhados a frio após o tratamento térmico em solução ou para produtos cujo trabalho a frio não pode aumentar a resistência.
T7: Tratamento térmico em solução, depois envelhecido no forno para estabilizar. O objetivo da estabilização é aumentar a sua resistência à tração.
T8: Tratamento térmico em solução, depois trabalhado a frio para endurecer e, por fim, envelhecido artificialmente. Utilizado para produtos que podem ser reforçados por trabalho a frio, como o achatamento ou o estiramento.
T9: Tratamento térmico em solução, depois envelhecido artificialmente para endurecer e, por fim, trabalhado a frio para aumentar a resistência.
T10: Após conformação e arrefecimento a alta temperatura, trabalhado a frio, e depois envelhecido artificialmente para atingir o endurecimento por precipitação.
Nesta altura, temos um conhecimento global dos sistemas de ligas de alumínio.
Falemos agora de 6061 e 7075, que devem ser relativamente fáceis de compreender.
Vamos primeiro apresentar os resultados e depois aprofundar os pormenores.
| Comparação de propriedades dos materiais entre 60617075 ligas de alumínio | ||
| 6061-T6/6061-T651 | 7075-T6/7075-T651 | |
| Resistência ao escoamento (Mpa) 0.2% | 276 | 503 |
| Resistência à tração (Mpa) | 310 | 572 |
| Resistência ao cisalhamento (Mpa) | 207 | 330 |
| Módulo de elasticidade (Gpa) | 68.9 | 71.7 |
| Dureza Brinell (HB) | 95 | 150 |
| Alongamento (%) a 24 ℃ | 17 | 11 |
| Densidade (g/cm3) | 2.7 | 2.81 |
| Processabilidade | bom | Ligeiramente pobre (mais difícil) |
| Soldabilidade | Soldável | Não soldável |
| Desempenho do tratamento térmico | Tratável termicamente | Tratável termicamente |
| Resistência à corrosão | Elevada resistência à corrosão, resistente à corrosão sob tensão | Ligeiramente inferior. Propenso à corrosão sob tensão e à fissuração. |
| aplicação | Plataforma desportiva, quadro de bicicleta, edifício e outras estruturas. | Engrenagens de aviação, hastes e outras aplicações de alta tensão. |
| Coeficiente de expansão térmica (um/m/C) @ 20-100 ℃ | 23.6 | 23.4 |
| Condutividade térmica (W/m/K) | 167 | 130 |
| Ponto de fusão (C) | 582-652 | 477-635 |
| Resistividade (ohmcm) | três vírgula nove nove × 10-6 | 515×10-6 |
Comparação do desempenho entre a liga de alumínio 6061 e 7075.
6061-T6: Esta liga de alumínio pertence à sexta categoria de ligas de alumínio-magnésio-silício e foi submetida a um tratamento térmico de solução e a um tratamento de envelhecimento artificial: T6.
T6″ indica que a liga de alumínio foi submetida a tratamento térmico de têmpera.
Este tratamento térmico é dividido em duas etapas. Na primeira etapa, a liga é aquecida a uma temperatura constante de cerca de 527 ℃ e mantida por cerca de 1 hora para dissolver os elementos de liga no alumínio e distribuí-los uniformemente no alumínio.
Em seguida, a liga é removida e rapidamente arrefecida em água fria para manter os elementos de liga, como o magnésio e o silício, numa posição fixa. Se a peça for arrefecida lentamente, ocorre normalmente a precipitação dos elementos de liga.
A segunda etapa, o tratamento de envelhecimento, é reaquecer a peça de trabalho a 177 ℃ e mantê-la aquecida por 1-18 horas (o tempo de espera específico é determinado de acordo com fatores como o tamanho, a forma e a aplicação da peça de trabalho). O objetivo desta etapa é precipitar e fortalecer o elemento de endurecimento Mg2Si na liga de alumínio.
7075-T651: Esta é uma liga típica da série 7, que é uma liga de alumínio com zinco como principal elemento de liga.
O seu tipo de tratamento térmico é semelhante ao 6061-T6, e a têmpera básica é T6, indicando tratamento térmico de solução, seguido de têmpera e, finalmente, envelhecimento artificial. Os elementos de reforço do envelhecimento são o Mg e o ZnAlCu2.
Uma diferença é que "5" indica que foi esticado para libertar tensão, e "1" indica que a quantidade de tensão libertada pelo estiramento é 0,5-2%.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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