1. Eu tenho uma pergunta
Em projetos mecânicos, costumamos usar ligas de alumínio. Por exemplo, 6061-T6 e 7075-T651 são as duas ligas de alumínio mais utilizadas.
Por terem uma boa relação resistência-peso, o que significa que são leves, mas também fortes, são popularmente usados em áreas sensíveis ao peso, como plataformas de alta velocidade, estruturas de aeronaves e quadros de bicicletas.
Então, a questão é: Qual é a diferença entre 6061-T6 e 7075-T651? O que significam as designações “6xxx” e “7xxx”? E o que “T6” e “T651” indicam?
Falando nisso, devemos citar o método de classificação e nomenclatura das ligas de alumínio.
2. Classificação de ligas de alumínio
(1) Ligas de alumínio forjado e fundido:
Sabemos que as ligas de alumínio são baseadas em alumínio e adicionadas de um ou dois elementos de liga principais que possuem características metálicas.
Na maioria das ligas de alumínio, o teor de alumínio está entre 90% a 96%, e outros elementos de liga incluem cobre, zinco, manganês, magnésio, silício, etc.
De acordo com o tipo de processo de produção, as ligas de alumínio podem ser classificadas em ligas de alumínio forjado e ligas de alumínio fundido.
As ligas de alumínio forjadas são produzidas na forma de lingotes ou tarugos e depois processadas através de vários processos, como laminação, extrusão, deformação, trefilação, etc., para produzir ligas que podem ser usinadas em peças pelos usuários finais.
As ligas de alumínio fundido são feitas por métodos de fundição para produzir ligas de lingotes.
| Ligas de alumínio forjado de diferentes graus | ||||||
| Nota | Principais elementos de liga | Método de fortalecimento | Força | Resistência à corrosão | Processabilidade/formabilidade | Desempenho de conexão/soldagem |
| 1xxx | Não ligado (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 contendo tratável 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 | ||||||
| Nota | Principais elementos de liga | Método de fortalecimento | Sensibilidade à quebra | Resistência à corrosão | Desempenho final | Desempenho de soldagem |
| 1xx.x | Não ligado (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 geralmente não são especificadas ou são difíceis de resumir. O nível 1 indica uma classificação muito boa, enquanto o nível 5 indica uma classificação fraca e os níveis 2 a 4 enquadram-se na faixa intermediária. | ||||||
Ligas de alumínio forjado e ligas de alumínio fundido.
As ligas de alumínio forjado não contêm mais de 4% de elementos de liga, enquanto as ligas de alumínio fundido têm uma composição de liga superior a 10%.
Isso ocorre porque o maior teor de elementos de liga leva a uma menor ductilidade, o que pode dificultar o processamento posterior.
Portanto, na engenharia prática, a maioria dos casos usa ligas de alumínio forjado, como as comumente usadas 6061, 7075, 5083, 1100 e até mesmo 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 termicamente e não tratáveis termicamente, com base na possibilidade de serem submetidas a tratamento térmico. As ligas de alumínio tratáveis termicamente dependem dos principais elementos de liga (e alguns menores) para fornecer solução sólida significativa e endurecimento por precipitação durante o processo de envelhecimento, melhorando assim a resistência e a dureza da liga.
Isto envolve vários conceitos, como tratamento térmico em solução sólida e envelhecimento. Posteriormente, abordaremos outros conceitos relacionados ao reforço de ligas, como trabalho a frio e endurecimento por deformação.
O trabalho a frio refere-se à deformação plástica que ocorre em metais a uma determinada temperatura e taxa, que atinge o endurecimento por deformação – por exemplo, através de laminação ou trefilação – para aumentar a resistência.
O princípio por trás do trabalho a frio é que ele cria deslocamentos e lacunas 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 metálica por trabalho a frio, o que aumenta a resistência e a dureza, mas diminui a ductilidade. Consulte a Figura 4 neste artigo para uma melhor compreensão do endurecimento por deformação.
O tratamento térmico em solução sólida é um método de aquecer um produto a uma temperatura apropriada e mantê-lo ali por um período de tempo suficiente para permitir que os solutos entrem em soluções sólidas, seguido de resfriamento rápido para manter os elementos do soluto na solução sólida.
Para ligas de alumínio, o tratamento térmico em solução sólida envolve o aquecimento da liga a uma alta temperatura de 440°C-530°C (a temperatura específica depende dos elementos de liga), que visa dissolver os elementos de liga no alumínio para amolecê-lo.
O material é normalmente então temperado em água para manter a distribuição dos elementos solutos dentro da liga.
O envelhecimento refere-se à precipitação de átomos de soluto de uma solução sólida supersaturada após tratamento térmico de solução sólida. Isto pode ocorrer naturalmente à temperatura ambiente ou artificialmente em um forno de baixa temperatura, resultando em precipitação atômica mais fina e melhorando assim a resistência da liga.
Para ligas de alumínio, o envelhecimento é o processo de precipitação de uma porção dos elementos ou compostos de liga da solução sólida supersaturada para produzir as propriedades mecânicas desejadas.
Após tratamento térmico e têmpera em solução sólida, o material é relativamente macio, tornando-o adequado para alongamento para fortalecer o material.
Se o material envelhecer naturalmente ao ar após a têmpera, ele se tornará gradualmente mais duro. No entanto, esta mudança ocorre muito lentamente e algumas ligas podem levar vários anos para atingir a sua dureza máxima.
Alternativamente, se o material for imediatamente submetido a envelhecimento artificial, pelo qual é aquecido novamente a 100-200°C e mantido durante um determinado período de tempo, ele irá endurecer devido à precipitação de compostos de endurecimento e a sua resistência será grandemente aumentada.
No processo de envelhecimento, é fundamental controlar adequadamente a temperatura e o tempo. Uma alta temperatura com um longo tempo de envelhecimento pode resultar na formação de elementos de precipitação maiores e reduzir bastante o efeito de endurecimento por precipitação.
Por outro lado, uma temperatura de envelhecimento muito baixa consumirá muito tempo de precipitação para produzir bons efeitos de fortalecimento. Um tempo mais longo significa menor eficiência e maior custo.
Recozimento: aquecimento e resfriamento lento para eliminar tensões internas e melhorar a tenacidade.
Têmpera: reaquecimento após têmpera. A palavra inglesa “temper” também significa ficar com raiva. Quando alguém está calmo, seu temperamento é pequeno, mas quando fica com raiva, seu temperamento aumenta. Pode-se entender que quando alguém fica com raiva, seu temperamento volta, daí o termo “temperamento” (apenas para facilitar a memória).
Agora que explicamos vários conceitos, vamos continuar.
As ligas de alumínio não tratáveis termicamente não podem fornecer efeitos significativos de solução sólida e endurecimento por precipitação com seus elementos de liga primários durante o tratamento térmico de solução e processos de envelhecimento. Portanto, sua resistência só pode ser melhorada através de métodos de endurecimento por deformação, como laminação a frio ou trefilação.
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 sua resistência aumentada através de processos de endurecimento, como laminação e trefilação, que criam deslocamentos e lacunas na estrutura, inibindo o movimento atômico relativo e aumentando assim a resistência da liga.
As ligas de alumínio tratáveis termicamente podem ter sua resistência aumentada tanto através do tratamento térmico quanto do endurecimento por trabalho.
Em outras palavras, se uma liga de alumínio pode ou não ser tratada termicamente determina seu método de reforço.
| Resistência de ligas de alumínio forjado | ||||
| Nota | Conteúdo do elemento principal (%) |
Método de fortalecimento | Resistência à tracção (MPa) |
Força de rendimento (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 a resistência ao escoamento na tabela são valores médios | ||||
| Resistência de ligas de alumínio fundido | ||||
| Nota | Conteúdo do elemento principal (%) |
Método de fortalecimento | Resistência à tracção (MPa) |
Força de rendimento (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 | Silício: 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 a resistência ao escoamento na tabela são valores médios | ||||
3. Representação de Ligas de Alumínio
As ligas de alumínio são representadas por quatro dígitos seguidos de alguns símbolos, como 5083-H112, 7075-T73, etc.
O método de representação também distingue claramente entre ligas de alumínio forjado e ligas de alumínio fundido.
Há um ponto decimal nos primeiros 4 dígitos das ligas de alumínio fundido, enquanto não há ponto decimal nas ligas de alumínio forjadas.
Por exemplo, 1xxx, 3xxx, 5xxx, 7xxx representam ligas de alumínio forjado, enquanto 1xx.x, 3xx.x, 5xx.x, 7xx.x representam ligas de alumínio fundido.
Como as ligas de alumínio forjado são mais comumente usadas na engenharia real, focarei principalmente nas ligas de alumínio forjado abaixo.
O primeiro dígito representa o tipo de liga de alumínio, composto pelos dígitos 1 a 9, com diferentes dígitos representando diferentes composições de liga.
O segundo dígito representa a modificação da composição da liga, onde 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 da 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 classes modificadas de 7075.
O terceiro e quarto dígitos representam ligas específicas da série de ligas. Os valores desses dígitos não têm significado especial.
Série 1xxx
A série 1xxx de ligas de alumínio não é realmente uma verdadeira liga de alumínio, pois seu teor de alumínio é de 99%, o que as torna alumínio comercialmente puro.
Do ponto de vista mecânico, esse tipo de liga apresenta boa ductilidade. Por exemplo, 1100 é comumente usado para formação de chapas metálicas e para embalagens comuns de folhas de alumínio farmacêuticas e alimentícias, que também são feitas de ligas da série 1xxx.
Além disso, as ligas da série 1xxx têm boa resistência à corrosão, processabilidade e podem ser endurecidas por processamento para aumentar sua resistência.
Devido à sua excelente condutividade e condutividade térmica, essas ligas são amplamente utilizadas na área de 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 se dissolver no alumínio em altas temperaturas, esse tipo de liga reage ao fortalecimento da solução sólida e é chamada de liga de alumínio tratável termicamente.
Após o tratamento térmico, pode apresentar excelente resistência, comparável ao aço de baixo carbono.
Naturalmente, devido à presença de cobre, também é mais suscetível à corrosão.
2024 é uma liga de alumínio da série 2xxx típica e amplamente utilizada.
Série 3xxx
O principal elemento de liga das ligas de alumínio classe 3 é o manganês.
Essas ligas apresentam resistência moderada e excelente trabalhabilidade.
Por exemplo, a liga de alumínio 3003 desta classe é comumente usada para dispositivos de dissipação de calor devido à sua boa conformabilidade.
Outro exemplo é a liga de alumínio 3004, que apresenta boa ductilidade e trabalhabilidade e é frequentemente utilizada na fabricação de latas de bebidas.
Série 4xxx
O principal elemento de liga das ligas de alumínio classe 4 é o silício.
A adição de silício pode diminuir o ponto de fusão sem afetar a ductilidade. Portanto, essas ligas são geralmente usadas como fios de soldagem para conectar outros materiais de alumínio.
Além disso, a camada de óxido das ligas de classe 4 é esteticamente agradável, tornando-as populares em aplicações de construção. A liga mais representativa desta classe é a 4047, que apresenta boa condutividade térmica e elétrica, além de resistência à corrosão.
Estas ligas geralmente não são tratáveis termicamente, mas dependendo do teor de silício e de outros elementos de liga, algumas podem ser submetidas a um certo grau de tratamento térmico.
Série 5xxx
O elemento principal das ligas de alumínio classe 5 é o magnésio, com uma pequena quantidade de manganês em ligas específicas.
Essas ligas podem ser reforçadas por endurecimento por deformação, são fáceis de soldar e possuem excelente resistência à corrosão, tornando-as adequadas para ambientes marítimos, como cascos de navios, passarelas e outros equipamentos marítimos.
Por exemplo, a liga 5052 tem boa resistência à corrosão da água do mar e excelente conformabilidade, tornando-a comumente utilizada em embarcações marítimas. A liga 5083 é adequada para tanques e aviões de combate, enquanto a liga 5005 é frequentemente usada em estruturas de construção.
A série 6xxx
Os principais elementos de liga da liga de alumínio da série 6xxx são magnésio e silício, que formarão Mg2Si durante o tratamento térmico em solução sólida.
Este tipo de liga pode melhorar sua resistência por meio de tratamento térmico. Embora não tenha a alta resistência das ligas de alumínio das séries 2xxx e 7xxx, combina boa resistência, trabalhabilidade, soldabilidade, conformabilidade e resistência à corrosão.
A liga da série 6xxx produzida por extrusão é a primeira escolha nas áreas de engenharia mecânica e estrutural.
Por exemplo, a liga de alumínio 6061 é a liga de alumínio tratável termicamente mais flexível, que mantém a maioria das excelentes características do alumínio. Portanto, é também a liga de alumínio mais utilizada em nossos projetos. Esta classe possui uma ampla gama de propriedades mecânicas e resistência à corrosão, excelente trabalhabilidade sob condições recozidas, pode ser processada usando métodos convencionais e também pode ser soldada.
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 ao uso do zinco, esse tipo de liga é a mais forte entre todas as ligas de forjamento e sua resistência pode até exceder a de alguns aços.
Por esta razão, as ligas 7xxx são comumente 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 alto estresse. Pode ser formado e processado de acordo com a necessidade, bem como tratado termicamente e outras operações.
Ligas de alumínio da série 8xxx
As ligas de alumínio da série 8xxx usam elementos incomuns como elementos de liga, como lítio, estanho ou ferro.
Este tipo de liga é geralmente usado em aplicações específicas, como desempenho em altas temperaturas, menor densidade, maior rigidez e outros requisitos.
Por exemplo, a liga de alumínio-lítio 8090-T8771 é usada para rotação em alta velocidade, baixo momento de inércia e grande plataforma giratória de alta rigidez.
As ligas 8xxx também são comumente usadas em componentes de helicópteros e outras aplicações aeroespaciais.
4. Tratamento de têmpera de ligas de alumínio
As ligas de alumínio são agrupadas e representadas por números de quatro dígitos, com diferentes dígitos representando diferentes composições de liga.
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.
O tratamento térmico da liga de alumínio é representado por letras maiúsculas e números.
Letras maiúsculas, 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, passou por tratamento térmico em solução sólida e depois envelhecimento artificial: T6.
Outro exemplo é o 7075-T651, que é basicamente temperado como T6. Isso significa que foi submetido a tratamento térmico com solução sólida, têmpera e depois envelhecimento artificial. O número 5 representa o alívio da tensão e o número 1 indica que o alongamento após o alívio da tensão está entre 0,5-2%.
| Métodos de têmpera e reforço para ligas de alumínio | ||||
| F | – | F=As Fabricated, indicando um produto feito através de um processo de moldagem. Por exemplo, produtos de liga forjada ou fundida são fabricados por processos como laminação, extrusão, forjamento, trefilação ou fundição, que não têm controle especial sobre as condições térmicas durante o processamento ou endurecimento por deformação. Por exemplo, 2014-F representa a forma de produto processado da liga de alumínio 2014, que pode representar qualquer processo ou forma de produto, como produtos produzidos utilizando processos de laminação, extrusão, forjamento ou combinações desses processos. | ||
| Ó | – | Recozido. Este símbolo indica produtos de liga forjada ou fundida feitos por determinados processos de conformação, como laminação, extrusão, forjamento, trefilação ou fundição. Usado para atingir o estado de resistência mínimo da liga relevante, melhorar a usinabilidade subsequente ou melhorar a ductilidade e a tenacidade. | ||
| H | – | Tensão endurecida por trabalho a frio. Para ligas de alumínio não tratáveis termicamente, a resistência é geralmente melhorada pelo endurecimento por deformação à temperatura ambiente. H geralmente é seguido por dois ou três símbolos para indicar a quantidade de trabalho a frio e subsequente tratamento térmico. | ||
| H1 | Endurecimento por tensão. Aplicado a produtos que não passam por tratamento térmico, mas apenas obtêm a resistência necessária através do endurecimento por deformação. O número após H1 indica a quantidade de endurecimento por deformação. | |||
| H2 | Endurecimento por deformação e recozimento parcial. Ao usar este tipo de revenido, a liga é intencionalmente sobre-tensionada e então parcialmente recozida para reduzir sua resistência ao valor requerido. O número após H2 indica a quantidade restante de endurecimento por deformação após o recozimento parcial. | |||
| H3 | Endurecimento por deformação seguido de tratamento de estabilização térmica. É aplicado em produtos que sofrem endurecimento por deformação e depois estabilizam o tecido pelo calor gerado pelo tratamento ou processamento térmico em baixa temperatura. O tratamento de estabilização geralmente pode melhorar a ductilidade. O revenido H3 é usado apenas para ligas que sofrem envelhecimento natural à temperatura ambiente e, portanto, amolecem, como ligas contendo magnésio. O número após H3 indica a quantidade restante de endurecimento por deformação após a estabilização. | |||
| H4 | Endurecimento por deformação e pintura. Aplicar em produtos pintados após 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 após H4 indica a quantidade restante de endurecimento por deformação após a pintura. | ||||
| HX2 | 2/8 = 1/4 vezes o reforço, com um aumento de 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 de 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. Use 8 para reforço básico. | |||
| HX9 | Extremamente reforçado, geralmente 14 Mpa maior que o HX8, ou mais | |||
| H111 | Indica que após o recozimento, um leve endurecimento por deformação é realizado durante o alongamento e é normalmente aplicado a perfis extrudados que devem ser endireitados após o recozimento para obter uma tolerância de retilineidade. | |||
| H112 | Usado para produtos que alcançaram uma pequena quantidade de revenimento por meio de um processo de moldagem em alta temperatura e não têm controle especial sobre endurecimento por deformação e tratamento térmico, mas possuem certos requisitos para propriedades mecânicas ou testes mecânicos. | |||
| HX11 | Adequado para produtos que podem produzir endurecimento por deformação suficiente após o recozimento final. | |||
| T | Tratamento térmico | |||
| T1 | Após moldagem em alta temperatura (laminação ou extrusão) e resfriamento, envelhece naturalmente até um estado estável. | |||
| T2 | Moldagem e resfriamento em alta temperatura, seguido de processamento a frio e envelhecimento natural até o 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 de 2 séries, como 2024. | |||
| T4 | Após o tratamento térmico da solução, envelhece naturalmente até um estado estável. É usado principalmente para ligas de 2 séries. | |||
| T5 | Após moldagem e resfriamento em alta temperatura, é realizado o envelhecimento artificial. | |||
| TX51 | O estresse é liberado pelo alongamento, normalmente entre 1% e 3%. Adequado para produtos extrudados de placas e varetas laminadas, ocasionalmente usados para moldes ou anéis forjados. | |||
| TX510 | ||||
| TX511 | ||||
| TX52 | “O alívio de tensão por meio de compressão é comumente usado para forjamentos manuais e de matrizes.”. | |||
| TX54 | Alivie o estresse alongando e comprimindo. | |||
| T6 | Após o tratamento térmico em solução, o envelhecimento artificial é realizado para obter o endurecimento por precipitação. | |||
| T651 | Após o tratamento T6, o estresse interno é eliminado pelo alongamento de 0,5% – 2%. | |||
| T7 | Tratamento térmico em solução seguido de envelhecimento em um forno até um estado de envelhecimento excessivo (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 moldagem e resfriamento em alta temperatura, o processamento a frio é realizado e, em seguida, o envelhecimento artificial é realizado para obter o endurecimento por precipitação | |||
| C | – | Solução tratada termicamente | ||
Métodos de têmpera e reforço para ligas de alumínio
Os significados específicos de diferentes letras são os seguintes:
F = As Fabricated, representando produtos fabricados através de processos de conformação.
Estas ligas não possuem requisitos especiais para endurecimento por deformação e tratamento térmico, e podem receber algum revenimento durante o processo de conformação. Não há limitações nas propriedades mecânicas.
Por exemplo, 2014-F representa um produto formado de liga de alumínio 2014, que pode ser formado por laminação, extrusão, forjamento, trefilação ou fundição, e esses processos não possuem controle especial sobre as condições térmicas.
O: recozido
O principal objetivo do recozimento é melhorar a trabalhabilidade, ductilidade e 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 aquecimento a alta temperatura de 345°C e depois resfriamento natural até a temperatura ambiente.
H: Endurecido por Deformação
Para ligas de alumínio não tratáveis termicamente, a resistência geralmente é aumentada pelo endurecimento por deformação à temperatura ambiente. H geralmente possui 2 ou 3 símbolos, indicando a quantidade de trabalho a frio e posterior tratamento térmico.
Por exemplo, o primeiro número após 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 em baixa temperatura e H4 representa o endurecimento por deformação e pintura.
Os significados específicos de H1-H4 são os seguintes:
H1: Nenhum processo de tratamento térmico, apenas endurecimento por deformação para aumentar a resistência. O valor numérico após este código representa o grau de endurecimento.
H2: Endurecimento por deformação e recozimento parcial. Usado para produtos que sofreram endurecimento excessivo por deformação e depois parcialmente recozidos para reduzir a resistência ao nível exigido. O número após H2 representa o endurecimento por deformação restante após o recozimento.
H3: Endurecimento por deformação e estabilização em baixa temperatura. Usado para produtos que foram submetidos a endurecimento por deformação e depois estabilizados em baixa temperatura para reduzir a resistência e aumentar a ductilidade. O número após este símbolo representa o endurecimento restante após o endurecimento por deformação e a estabilização em baixa temperatura.
O segundo número após H, como X em H1X, representa o nível real de endurecimento por deformação da liga.
Por exemplo, X em H2X representa a quantidade efetiva de trabalho a frio restante após exceder a quantidade necessária de trabalho a frio e recozimento parcial.
X em H3X representa a quantidade efetiva de trabalho a frio restante após o trabalho a frio e o tratamento de estabilização de temperatura.
X em H4X representa a quantidade efetiva de trabalho a frio restante após o trabalho a frio, subsequente formação e processos de pintura envolvendo exposição ao calor.
Como mencionado acima, o segundo dígito após H representa o grau de endurecimento por deformação. Se um número seguir 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 dígito após H representa a quantidade restante de trabalho a frio.
O terceiro dígito após H, como HXX1, é uma variação do revenido de dois dígitos, que é usado para controlar propriedades mecânicas ou usinagem de precisão, mas as diferenças geralmente não são significativas.
Por exemplo, H111 representa recozimento seguido de leve endurecimento por deformação durante o estiramento, que é normalmente usado para perfis extrudados que devem ser endireitados após o recozimento para obter tolerância de retilineidade.
H112 é usado para produtos que foram submetidos a um leve revenimento por meio de processos de conformação em alta temperatura e não têm controle especial sobre o endurecimento por deformação e as quantidades de tratamento térmico, mas possuem certos requisitos para propriedades mecânicas.
H111, H311 e H321 são usados para ligas com menos endurecimento que H11, H31 e H32.
W: Solução tratada termicamente
Esta é uma têmpera instável e só é aplicada a ligas que passaram por tratamento térmico de solução e depois envelhecimento natural à temperatura ambiente. Este símbolo só é utilizado quando é necessário um período de envelhecimento natural especificado.
T: Tratado Térmico, Tratado Térmico
T representa o tratamento térmico, que produz um revenido estável diferente de F, O ou H após o tratamento térmico.
T é o símbolo mais amplamente utilizado em ligas tratáveis termicamente e pode ser usado para qualquer liga tratável termicamente.
Após o tratamento térmico em solução, as ligas tratáveis termicamente são geralmente temperadas rapidamente e envelhecidas natural ou artificialmente.
Há sempre um ou mais números após T para definir os diferentes tratamentos subsequentes.
T1: Após formação e resfriamento em alta temperatura, envelhecimento natural até o estado básico estabilizado.
Usado para produtos que passam por processos de conformação em alta temperatura (como fundição ou extrusão) e, em seguida, tratamento de envelhecimento em temperatura ambiente de acordo com uma taxa de resfriamento suficiente para aumentar a resistência.
Aplicável a produtos que não foram trabalhados a frio após conformação e resfriamento em alta temperatura, ou produtos cujo efeito nas propriedades mecânicas, como achatamento ou estiramento, não é significativo.
T2: Após formação e resfriamento em alta temperatura, trabalho a frio e envelhecimento natural até o estado estabilizado.
T3: Solução tratada termicamente, depois trabalhada a frio e finalmente envelhecida naturalmente até um estado estável. Utilizado para produtos que podem ser reforçados por trabalho a frio, como alisamento ou alongamento.
T4: Solução tratada termicamente e depois envelhecida naturalmente até o estado estabilizado. Usado para produtos que não foram trabalhados a frio após tratamento térmico em solução ou produtos cujo trabalho a frio não pode aumentar a resistência.
T5: Após formação e resfriamento em alta temperatura, envelhecido artificialmente. Usado para produtos que passam por conformação em alta temperatura (como fundição ou extrusão) e resfriamento e, em seguida, envelhecidos artificialmente para melhorar a resistência mecânica e a estabilidade dimensional.
T6: Solução tratada termicamente e depois envelhecida artificialmente. Utilizado para produtos que não foram trabalhados a frio após tratamento térmico de solução ou para produtos cujo trabalho a frio não pode aumentar a resistência.
T7: Solução tratada termicamente e depois envelhecida no forno para estabilização. O objetivo da estabilização é aumentar sua resistência à tração.
T8: Solução tratada termicamente, depois trabalhada a frio para endurecer e finalmente envelhecida artificialmente. Utilizado para produtos que podem ser reforçados por trabalho a frio, como alisamento ou alongamento.
T9: Solução tratada termicamente, depois envelhecida artificialmente para endurecer e, finalmente, trabalhada a frio para aumentar a resistência.
T10: Após formação e resfriamento em alta temperatura, trabalhado a frio e depois envelhecido artificialmente para obter o endurecimento por precipitação.
5. A diferença entre 6061-T6 e 7075-T651.
Ok, neste ponto temos uma compreensão global dos sistemas de liga de alumínio.
Então agora vamos falar sobre 6061 e 7075, que devem ser relativamente fáceis de entender.
Vamos primeiro apresentar os resultados e depois nos aprofundar nos detalhes.
| Comparação de propriedades de materiais entre ligas de alumínio 60617075 | ||
| 6061-T6/6061-T651 | 7075-T6/7075-T651 | |
| Força de rendimento (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 | Um pouco pobre (mais difícil) |
| Soldabilidade | Soldável | Não soldável |
| Desempenho do tratamento térmico | Tratável termicamente | Tratável termicamente |
| Resistência à corrosão | Alta resistência à corrosão, resistente à corrosão sob tensão | Um pouco mais baixo. Propenso a corrosão sob tensão e rachaduras. |
| aplicativo | Plataforma esportiva, quadro de bicicleta, prédio e outras estruturas. | Engrenagens de aviação, hastes e outras aplicações de alto estresse. |
| 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 de desempenho entre 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 tratamento de envelhecimento artificial: T6.
T6″ indica que a liga de alumínio passou por 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°C e mantida por cerca de 1 hora para dissolver os elementos da liga no alumínio e distribuí-los uniformemente no alumínio.
Em seguida, a liga é removida e rapidamente temperada em água fria para reter os elementos da liga, como magnésio e silício, em uma posição fixa. Se a peça for resfriada lentamente, geralmente ocorre precipitação do elemento de liga.
A segunda etapa, tratamento de envelhecimento, é reaquecer a peça a 177°C e mantê-la aquecida por 1 a 18 horas (o tempo de retenção específico é determinado de acordo com fatores como tamanho, formato e aplicação da peça). 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.
Seu tipo de tratamento térmico é semelhante ao 6061-T6, e o revenido básico é o T6, indicando tratamento térmico em solução, seguido de têmpera e finalmente envelhecimento artificial. Os elementos fortalecedores do envelhecimento são Mg e ZnAlCu2.
Uma diferença é que “5” indica que foi alongado para liberar o estresse, e “1” indica que a quantidade de estresse liberado pelo alongamento é de 0,5-2%.
