Alumínio 2007: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

2007 é um membro da série 2xxx de ligas de alumínio, uma família dominada pelo cobre como principal elemento de liga. As ligas desta série são categorizadas como ligas de alumínio-cobre(-magnésio/manganês) tratáveis termicamente e são projetadas para alcançar alta resistência por meio do envelhecimento por precipitação, e não apenas por trabalho a frio.

Os principais elementos de liga no 2007 são cobre (elemento principal de reforço), com adições controladas de magnésio e manganês para controle da cinética de precipitação e da estrutura granular; ferro, silício, cromo e titânio aparecem tipicamente como impurezas controladas ou microelementos de liga. O mecanismo de reforço é o envelhecimento clássico: tratamento térmico por solubilização, têmpera e envelhecimento artificial produzem precipitados finos de theta (Al2Cu) e associados, que elevam significativamente os limites de escoamento e resistência à tração.

As características principais do 2007 incluem elevada relação resistência/peso, usinabilidade moderada e condutividade térmica razoável em comparação com outras ligas da série 2xxx. A resistência à corrosão é inferior às ligas das séries 5xxx e 6xxx, e a soldabilidade é limitada sem seleção especial de material de adição e tratamentos pós-soldagem; a conformabilidade é boa em estados recozidos e com envelhecimento natural, mas se deteriora conforme a resistência é aumentada pelo envelhecimento artificial.

Indústrias que utilizam o 2007 tipicamente incluem subestruturas e fixações aeroespaciais onde são requeridas alta resistência e resistência à fadiga, sistemas de defesa e armamentos para componentes estruturais, e aplicações automotivas especiais onde o aumento localizado de resistência é necessário. Engenheiros selecionam o 2007 quando uma combinação de relativamente alta resistência estática e à fadiga é requerida, sem o custo elevado ou a complexidade de processamento das ligas mais exóticas alumínio-lítio ou das ligas 7xxx de alta resistência.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Estado totalmente recozido, ductilidade máxima para conformação
H14	Médio	Baixo a Moderado	Ruim a Razoável	Moderada	Endurecido por deformação até resistência moderada; maleabilidade limitada
T4	Médio	Moderado	Bom	Moderada	Tratado termicamente por solubilização e envelhecido naturalmente; equilíbrio entre resistência e conformabilidade
T5	Médio a Alto	Baixo a Moderado	Razoável	Moderada	Resfriado após processamento a temperatura elevada e envelhecido artificialmente
T6	Alto	Baixo	Ruim a Razoável	Desafiadora	Tratado termicamente por solubilização e envelhecido artificialmente para resistência máxima
T651	Alto	Baixo	Ruim a Razoável	Desafiadora	T6 com relaxamento de tensões por estiramento para minimizar tensões residuais

A têmpera selecionada para o 2007 controla fortemente o equilíbrio entre resistência e ductilidade. Temperas recozidas (O) e envelhecidas naturalmente (T4) possibilitam estampagem profunda e conformação complexa, enquanto temperas envelhecidas artificialmente (T5/T6/T651) oferecem as maiores resistências estática e à fadiga, em detrimento da maleabilidade e controle de retorno elástico.

Tratamentos térmicos e mecânicos também afetam a soldabilidade e as tensões residuais. Temperas de maior resistência tendem a amolecer na zona afetada pelo calor (HAZ) e podem requerer envelhecimento pós-soldagem ou reforço local para restaurar a capacidade de carga.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,5	Silício controlado para limitar fases de fundição/alimentação; níveis mais altos reduzem a ductilidade
Fe	≤ 0,5	Ferro é uma impureza; excesso forma intermetálicos frágeis
Mn	0,3–1,0	Controle da estrutura granular, formador de dispersóides; melhora a tenacidade e o comportamento na recristalização
Mg	0,2–1,0	Auxilia o endurecimento por precipitação e eleva a resistência quando combinado com Cu
Cu	3,5–5,0	Elemento principal de reforço via precipitação de Al2Cu
Zn	≤ 0,25	Presença minoritária; níveis mais altos não típicos da série 2xxx
Cr	≤ 0,25	Micro-liga para controlar crescimento de grão e reduzir sensibilidade à têmpera
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão quando adicionado intencionalmente
Outros (cada)	≤ 0,05–0,15	Elementos traço e alumínio balanceante até 100%

O balanceamento é alumínio com os elementos listados ajustados para atender metas mecânicas e de processabilidade. O teor de cobre governa diretamente a resposta máxima ao envelhecimento e a resistência final alcançável, enquanto magnésio e manganês ajustam finamente a cinética de precipitação e a resistência da liga à recristalização durante processamento termomecânico.

Propriedades Mecânicas

Quando processado para temperas de pico de envelhecimento (T6/T651), o 2007 apresenta altos limites de resistência à tração e escoamento, comparáveis a outras ligas 2xxx de alta resistência. As curvas de tração tipicamente mostram um platô pronunciado de escoamento ou endurecimento gradual por deformação, dependendo da têmpera e da forma do produto. O alongamento é inversamente proporcional à resistência; chapas ou placas envelhecidas em pico apresentam alongamento reduzido em comparação ao estado recozido.

A dureza se correlaciona ao envelhecimento por precipitação e é um parâmetro prático de controle durante a produção; a dureza Rockwell ou Brinell aumenta significativamente do estado recozido ao T6. O comportamento à fadiga é geralmente favorável em comparação com ligas de resistência inferior na mesma forma, mas a vida à fadiga é sensível à condição superficial, concentrações locais de tensão e ambiente corrosivo. Espessura e forma do produto também influenciam as propriedades mecânicas pela sensibilidade à taxa de têmpera; seções mais espessas podem apresentar propriedades máximas inferiores e maiores tensões residuais induzidas pela têmpera.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera chave (T6 / T651)	Observações
Resistência à Tração (MPa)	180–260	400–480	Valores máximos dependem da espessura da seção e ciclo de envelhecimento
Limite de Escoamento (MPa)	70–140	300–370	Limite com 0,2% de deformação permanente; influenciado pelo histórico de trabalho e têmpera
Alongamento (%)	20–35	8–15	Maior em O/T4; temperas T6 sacrificam alongamento para resistência
Dureza (HB)	35–80	110–160	Escalas Brinell; dureza correlaciona-se à distribuição dos precipitados

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,78 g/cm³	Típica para ligas Al-Cu; ligeiramente maior que alumínio puro devido a elementos de liga
Faixa de Fusão	~500–650 °C	Solidus/liquidus variam com composição local e impurezas
Condutividade Térmica	120–160 W/m·K	Inferior ao alumínio mais puro devido ao cobre e outros solutos
Condutividade Elétrica	25–40 %IACS	Condutividade reduzida em relação a 100% Al; varia com têmpera e trabalho a frio
Capacidade Térmica Específica	~880–900 J/kg·K	Valor aproximado próximo à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente dentro da faixa comum para ligas de alumínio

As propriedades físicas refletem o compromisso entre a adição de elevados teores de cobre para resistência e a manutenção de desempenho térmico e elétrico utilizável. A condutividade térmica permanece substancialmente maior do que a dos aços, o que suporta aplicações de gerenciamento térmico, porém a penalização na condutividade em relação às ligas 6xxx ou 1xxx deve ser considerada em projetos que requerem máxima transferência de calor.

A dilatação térmica é similar a outras ligas de alumínio, tornando o 2007 compatível com conjuntos baseados em alumínio, mas requerendo consideração de projeto ao ser acoplado a materiais dissimilares. As faixas de fusão e solidus exigem práticas controladas de soldagem e brasagem para evitar fusão localizada e liquação em contornos de grão.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados de Fornecimento Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Bom em espessuras finas; sensibilidade à têmpera menos crítica	O, T4, T6	Amplamente usada para componentes formados e painéis
Placa	6–100+ mm	A resistência pode ser reduzida em seções grossas devido à têmpera lenta	T4, T6	Placas grossas requerem têmpera controlada e possível envelhecimento pós-têmpera
Extrusão	Seções transversais variadas	Propriedades mecânicas dependem da espessura da seção e do tratamento de solução	T4, T5, T6	Extrusões permitem perfis complexos; controle da distribuição de precipitados é crítico
Tubo	Diâmetro externo e espessura variam	Propriedades similares às das extrusões; zona afetada pelo calor (ZAC) e distorção devem ser administradas	O, T4, T6	Tubos sem costura ou soldados usados em membros estruturais
Barra/Vareta	≤ 200 mm de diâmetro	Geralmente boas propriedades longitudinais; uniformidade do envelhecimento é importante	O, T4, T6	Usadas para componentes forjados ou usinados

Diferentes formas de produto impõem restrições distintas no tratamento térmico e taxas de têmpera. Chapas finas e pequenas seções extrudadas podem ser temperadas rapidamente e alcançar resistências máximas de envelhecimento de forma confiável, enquanto placas grossas ou extrusões de grande seção podem requerer têmpera interrompida, metas de resistência máxima menores ou envelhecimento artificial prolongado para obter propriedades balanceadas ao longo da seção transversal.

Rotas de processamento também determinam a adequação para aplicações finais: chapa e placa são frequentemente utilizadas onde estampagem e conformação são necessárias antes do envelhecimento final, enquanto extrusões e barras são comumente tratadas termicamente por solução/envelhecimento para explorar comportamento mecânico direcional. Soldagem de diferentes formas de produto pode exigir seleção de material de adição e controle local do calor para minimizar o amolecimento da ZAC.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	2007	EUA	Reconhecido na classificação de ligas de alumínio; composições podem variar conforme subvariantes
EN AW	2007 (ou série 2xxx)	Europa	Frequentemente listado sob EN AW-2007 ou família EN AW-2xxx; consulte fichas técnicas nacionais
JIS	A2007 (ou similar)	Japão	Normas japonesas podem apresentar ligas quase equivalentes com limites de impurezas ligeiramente diferentes
GB/T	2007	China	Designações industriais chinesas incluem variantes 2007 e 2007A; tolerâncias químicas podem diferir

Equivalentes exatos dependem da variante específica e da especificação aplicável; algumas regiões listam 2007A ou 2007S com diferenças sutis nos limites de cobre, magnésio e manganês. Ao substituir entre normas, verifique propriedades mecânicas, cronogramas de tratamento térmico e níveis permitidos de impurezas, ao invés de confiar somente no nome do grau.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 2007 é moderada a baixa em relação às séries não tratáveis termicamente; o cobre aumenta a susceptibilidade à corrosão geral e localizada quando comparado às ligas das séries 5xxx e 6xxx. Revestimentos protetores, galvanização (cladding, e.g. Alclad) ou tratamentos de conversão são comumente empregados para mitigar ataques ambientais em aplicações externas.

A exposição marinha é uma preocupação: ambientes de alta salinidade aceleram corrosão por picadas e em fendas em ligas com cobre, e o 2007 não protegido não é normalmente recomendado para membros estruturais principais do casco em atmosferas marinhas. Proteção catódica e materiais isolantes para evitar acoplamentos galvânicos são contramedidas comuns quando o 2007 deve ser usado próximo a outros metais.

Trincas por corrosão sob tensão (SCC) podem ser um problema para ligas 2xxx de alta resistência sob tensão em ambientes corrosivos contendo cloretos. A combinação de tensões residuais de tração, microestrutura suscetível e meio agressivo promove ataque intergranular e SCC; práticas de projeto usualmente evitam tensões sustentadas elevadas em ambientes corrosivos ou especificam medidas de proteção.

A interação galvânica com metais diferentes deve ser controlada: 2007 combinado com aços inoxidáveis pode ser aceitável se eletricamente isolado, mas contato com metais mais nobres sem isolamento promoverá dissolução do alumínio. Em relação a outras famílias de ligas, 2007 oferece resistência superior, mas requer estratégias de proteção contra corrosão mais agressivas do que as ligas de alumínio das séries 5xxx e 6xxx.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Soldagem do 2007 exige cuidado porque o alto teor de cobre aumenta a suscetibilidade à fissuração a quente e reduz a resistência do cordão na ZAC. Prática comum é evitar soldas estruturais de penetração total sempre que possível; se a soldagem for necessária, use ligas de adição projetadas para sistemas Al-Cu (por exemplo, ligas Al-Cu-Mn como 2319) e controle o aporte térmico e tratamentos térmicos pré e pós-soldagem. Espera-se amolecimento da ZAC nos estados T6 e similares; tratamento por solução pós-soldagem e re-envelhecimento ou reforço local podem ser necessários para restaurar o desempenho do metal base.

Usinabilidade

A usinabilidade do 2007 é geralmente boa em relação a muitas ligas aeroespaciais de alumínio devido à sua resistência relativamente alta e formação controlada de cavacos; usina de forma mais limpa que algumas ligas de alto teor de silício, mas não é tão fácil de usinar quanto variantes 2xxx de usinabilidade melhorada (free-machining). Ferramentas de metal duro com ângulo positivo e refrigeração abundante são recomendadas; acabamentos típicos são alcançáveis em velocidades de corte moderadas a altas, com avanços escolhidos para produzir cavacos curtos e controláveis e evitar o acúmulo de rebarba na ferramenta.

Conformabilidade

O desempenho na conformação depende fortemente do estado de fornecimento: os estados O e T4 oferecem a melhor dobrabilidade e estirabilidade, enquanto T6 e estados encruados possuem conformabilidade limitada à temperatura ambiente. Raios mínimos de curvatura devem basear-se no estado e na espessura; como orientação geral, chapas recozidas podem aceitar raios de até 1–2× a espessura para muitas operações, enquanto T6 pode requerer raios maiores ou conformação a quente para evitar trincas. Dobras incrementais e raios adequados nas ferramentas ajudam a mitigar trincas locais em estados de maior resistência.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga tratável termicamente, o 2007 responde a ciclos clássicos de tratamento por solução e envelhecimento. O tratamento térmico por solução é tipicamente realizado na faixa de 495–520 °C (dependendo da espessura da seção e variante específica) para dissolver fases que contêm cobre na matriz, seguido de têmpera rápida para reter uma solução sólida supersaturada. A velocidade de têmpera é crítica: têmpera insuficiente permite a formação de precipitados grosseiros, reduzindo a resistência máxima alcançável e aumentando a sensibilidade à têmpera em seções mais espessas.

O envelhecimento artificial para o estado T6 normalmente utiliza temperaturas na faixa de 150–190 °C por períodos que dependem da espessura da seção e do equilíbrio de propriedades desejado; tratamentos de temperatura mais baixa e tempo maior reduzem sensibilidade à têmpera e melhoram a tenacidade à custa de resistência máxima ligeiramente inferior. O estado T4 (envelhecimento natural) proporciona resistência moderada e melhor conformabilidade permitindo precipitação controlada à temperatura ambiente; T5 é usado quando componentes são resfriados após processamento em alta temperatura e então envelhecidos até dureza especificada.

Para processamento sem tratamento térmico (encruamento), o controle do trabalho a frio e das temperaturas de recozimento é usado para definir propriedades intermediárias. Ciclos de recozimento amolecem completamente o material ao estado O, possibilitando operações de conformação antes do encruamento final por envelhecimento para desempenho máximo.

Desempenho em Alta Temperatura

O 2007 perde resistência progressivamente com o aumento da temperatura à medida que precipitados coarsen e a matriz amolece; temperaturas de serviço acima de aproximadamente 120–150 °C reduzem significativamente o limite de escoamento e resistência à tração comparado às condições ambientes. Para exposições de curto prazo ou serviço intermitente até cerca de 200 °C, algumas propriedades podem ser mantidas, mas a exposição prolongada a temperaturas elevadas acelera o sobreenvelhecimento e o coarsening microestrutural.

A resistência à oxidação é típica das ligas de alumínio — uma película protetora de Al2O3 se forma rapidamente em temperaturas elevadas — mas a instabilidade microestrutural interna, e não a oxidação superficial, é o fator limitante para o desempenho mecânico. O comportamento da ZAC durante processamento em alta temperatura ou soldagem requer atenção, pois amolecimento local pode criar concentrações de tensão e reduzir vida útil à fadiga.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 2007 É Usado
Aeroespacial	Fixadores, suportes, subestruturas	Alta relação resistência-peso e resistência à fadiga para fixadores críticos
Automotiva	Reforços estruturais, componentes de chassi	Alta resistência localizada onde é necessária redução de peso
Marinha	Fixadores estruturais especializados (revestidos)	Boa resistência quando protegido; usado em ferragens marinhas não críticas
Defesa	Carcaças de armas, peças estruturais	Alta resistência estática e usinabilidade para peças de precisão
Eletrônica	Dispersores de calor, suportes mecânicos	Condutividade térmica e rigidez combinadas com usinabilidade

O 2007 costuma ser escolhido para componentes que exigem um envelope de resistência maior que as ligas comuns da série 6xxx, mantendo a baixa densidade e usinabilidade do alumínio. Tratamentos protetores e folgas de projeto são tipicamente incorporados quando se espera exposição à corrosão.

Considerações para Seleção

Utilize o 2007 quando seu projeto prioriza alta resistência e resistência à fadiga no alumínio com características aceitáveis de usinagem, e quando for possível controlar a exposição à corrosão por meio de revestimentos ou laminação. É mais apropriado quando o endurecimento por envelhecimento é desejado para atingir uma resistência específica após conformação ou usinagem.

Em comparação com alumínio comercialmente puro (1100), o 2007 sacrifica condutividade elétrica e térmica, bem como conformabilidade, para obter resistência substancialmente maior e melhor desempenho à fadiga. Em relação às ligas endurecidas por trabalho como 3003 ou 5052, o 2007 oferece resistência máxima significativamente maior, mas requer proteção contra corrosão mais rigorosa e é menos adequado para estampagem profunda na condição T6. Comparado com ligas comuns tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 2007 proporciona maior resistência em muitos tratamentos térmicos, porém apresenta resistência à corrosão inferior e comportamento de soldagem mais exigente; escolha o 2007 quando resistência e fadiga forem mais importantes que a soldabilidade e a resistência à corrosão.

Resumo Final

O 2007 permanece relevante onde a baixa densidade do alumínio deve ser combinada com elevada resistência e desempenho à fadiga, particularmente nas aplicações aeroespaciais, de defesa e automotivas seletivas. O uso eficaz do 2007 depende da seleção cuidadosa do tratamento térmico, controle do processamento e estratégias de proteção contra corrosão para equilibrar suas vantagens de alta resistência frente à sua soldabilidade e susceptibilidade ambiental.