Alumínio 7042: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

7042 é uma liga de alumínio da série 7xxx dentro da família Al-Zn-Mg que apresenta resistência média a alta por meio de envelhecimento por precipitação. Seus principais elementos de liga são zinco e magnésio, com pequenas quantidades de cobre e traços de elementos para controle da estrutura de grãos e tenacidade.

O mecanismo de fortalecimento para o 7042 é o clássico endurecimento por precipitação tratável termicamente: tratamento térmico em solução seguido de têmpera e envelhecimento artificial produzem precipitados finos tipo η (MgZn2) que impedem o movimento de discordâncias. Na prática, esta liga também pode ser fornecida em estados sobremadurados ou termicamente estabilizados para trocar parte da resistência máxima por melhor tenacidade à fratura e resistência à corrosão sob tensão.

Características principais do 7042 incluem alta resistência específica, desempenho moderado a bom em fadiga quando devidamente envelhecido e usinabilidade razoável para uma liga Al-Zn-Mg de alta resistência. A resistência à corrosão é geralmente melhor que algumas ligas 7xxx com alto teor de cobre, mas inferior às famílias 5xxx ou 6xxx, a menos que protegida por revestimentos ou laminação.

Indústrias típicas que utilizam o 7042 são estruturas e acessórios aeroespaciais, componentes automotivos de alto desempenho, hardware de defesa e armamento, além de elementos estruturais marinhos selecionados. Engenheiros escolhem o 7042 quando uma combinação de alta resistência, tenacidade e resistência razoável à corrosão é necessária, especialmente onde a economia de peso é crítica.

Variantes de Estado de Forjamento (Temper)

Estado	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozido; ductilidade máxima para conformação
T4	Moderada	Moderado	Bom	Ruim a razoável	Tratado em solução e envelhecido naturalmente; ponto inicial para envelhecimento artificial
T6	Alta	Baixo a moderado	Limitado	Ruim	Tratado em solução e envelhecido artificialmente até o pico; resistência prática máxima
T651	Alta	Baixo a moderado	Limitado	Ruim	T6 com alívio de tensões por estiramento após têmpera; comumente usado na indústria aeroespacial
T7	Moderada	Moderado	Razoável	Ruim	Estabilizado/sobremadurado para melhorar resistência à corrosão por tensão à custa da resistência máxima
H1x / H2x (endurecido por deformação)	Variável	Menor	Variável	Bom	Combinação de encruamento e tratamento térmico parcial para aplicações específicas

O estado de tratamento tem forte influência no desempenho mecânico, resistência à fratura e conformabilidade. Estados envelhecidos até o pico, como T6, maximizam resistência à tração e dureza, mas reduzem alongamento e conformabilidade a frio, criando grandes gradientes de propriedades em zonas soldadas ou afetadas pelo calor.

O sobremadurecimento ou a seleção dos estados T7/T651 sacrificam resistência para melhorar a resistência à corrosão por tensão e propriedades mais estáveis em serviço; esta é uma escolha comum para peças estruturais aeroespaciais expostas a ambientes severos.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,25	Controle de impurezas; excesso reduz tenacidade
Fe	≤ 0,5	Impureza formadora de intermetálicos; reduz ductilidade se alto
Mn	≤ 0,1	Controle da estrutura do grão em baixos teores
Mg	1,0 – 2,0	Principal elemento para endurecimento junto com Zn; forma precipitados MgZn2
Cu	0,05 – 0,30	Tipicamente baixo no 7042 em comparação ao 7075; teor menor melhora comportamento contra corrosão por tensão
Zn	4,0 – 6,0	Principal elemento de resistência; maior Zn aumenta resistência máxima
Cr	≤ 0,25	Controla recristalização e estrutura de grãos
Ti	≤ 0,15	Refinador de grãos quando adicionado intencionalmente
Outros (cada)	≤ 0,05	Elementos traço e resíduos; total limitado

O equilíbrio da liga é essencialmente alumínio, com zinco e magnésio atuando no endurecimento por precipitação; o cobre é mantido relativamente baixo em relação a algumas variantes 7xxx para reduzir a suscetibilidade à corrosão por tensão. Elementos menores como cromo e titânio atuam como micro-ligas para estabilizar o tamanho de grão e evitar recristalização excessiva durante processamento termomecânico.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, o 7042 apresenta ampla variação dependendo do estado: o material recozido é dúctil com resistência moderada, enquanto os estados envelhecidos até o pico mostram aumentos marcantes tanto no limite de escoamento quanto na resistência máxima. Valores de limite e resistência última são tipicamente dependentes da temperatura e do estado, com os tempers T6/T651 entregando a maior resistência ao escoamento ao custo do alongamento.

A dureza está intimamente correlacionada com a condição de envelhecimento e estado da precipitação; a dureza aumenta substancialmente do O ao T6. O comportamento à fadiga se beneficia de precipitados finos uniformemente distribuídos e controle cuidadoso das tensões residuais; forjados e extrudados com envelhecimento e tratamento térmico otimizados mostram resistência melhorada à iniciação de trincas.

A espessura e o tamanho da seção afetam a uniformidade da têmpera e, consequentemente, as propriedades alcançáveis; seções mais espessas são mais difíceis de tratar em solução e temperar sem provocar amolecimento ou sobremadurecimento no núcleo. Projetistas devem considerar o amolecimento da ZAT (zona afetada pelo calor) em soldas e a redução das propriedades máximas em forjados ou placas grossas onde a taxa de têmpera é baixa.

Propriedade	O/Recozido	Estado Principal (T6 / T651)	Observações
Resistência à Tração	~200–260 MPa (típico)	~420–510 MPa (típico)	Ampla variação por estado e espessura
Limite de Escoamento	~90–160 MPa	~350–470 MPa	T651 frequentemente especificado para melhor controle de tensões residuais
Alongamento	~15–25%	~6–12%	Alongamento reduzido nos estados envelhecidos até o pico
Dureza (Brinell)	~40–70 HB	~120–160 HB	Valores dependem dos parâmetros de envelhecimento e tamanho da seção

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Ligeiramente maior que Al puro devido às adições de Zn/Mg
Faixa de Fusão	~500–640 °C (intervalo solidus–líquidus)	Solidus da liga inferior ao alumínio puro; faixa exata depende da composição
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao Al puro e algumas ligas 6xxx devido ao espalhamento por soluto
Condutividade Elétrica	~28–40 % IACS	Reduzida pela liga; varia com o estado (soluções sólidas diminuem condutividade)
Calor Específico	~0,88–0,90 J/g·K	Típico para ligas de Al próximas à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Comparável a outras ligas de alumínio de alta resistência

As propriedades físicas do 7042 o tornam atraente onde é necessária uma boa relação resistência/peso e desempenho térmico razoável. Condutividades térmica e elétrica são reduzidas em comparação ao alumínio puro ou de baixo teor de liga devido à dispersão de elétrons e fônons por átomos de soluto e precipitados.

A faixa de fusão/solidus requer cuidado durante operações de fundição e soldagem; superaquecimento localizado promove liquefação de eutéticos de baixo ponto de fusão, aumentando o risco de fissuração a quente ou zonas amolecidas se não controlado.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados Comuns	Observações
Chapa	0,5 – 6 mm	Uniforme em calibres finos quando tratada adequadamente	O, T4, T6, T651	Comum para cascos e painéis aeroespaciais
Placa	6 – 150+ mm	Resistência pode variar pela espessura devido à têmpera	T6, T651, T7	Placas grossas requerem têmpera otimizada ou tratamento térmico posterior
Extrusão	Perfis de até algumas centenas de mm	Boa resistência direcional; T6 alcançável em seções limitadas	T4, T6	Projeto da matriz e capacidade de têmpera limitam propriedades máximas
Tubo	1 – 50 mm de parede	Comportamento similar a extrusões; estiramento a frio usado para precisão	O, T6	Usado em aplicações estruturais e hidráulicas com tratamento térmico adequado
Barra/Bastão	Diâmetros de até 200 mm	Propriedades dependem do resfriamento; forjados oferecem tenacidade superior	O, T6	Barras forjadas frequentemente usadas para conexões e fixadores críticos

Diferenças de processamento para chapa, placa e forjados giram principalmente em torno da espessura da seção e das taxas de têmpera alcançáveis. Chapas finas e extrusões pequenas temperam rapidamente e atingem propriedades próximas do pico após envelhecimento padrão, enquanto placas grossas e forjados requerem têmperas mais elaboradas ou ciclos de estiramento/envelhecimento pós-têmpera para evitar núcleos amolecidos e distorção.

A conformação e usinagem também variam conforme a forma do produto; chapas laminadas oferecem a melhor formabilidade a frio em estado recozido, enquanto extrusões e barras forjadas proporcionam propriedades otimizadas direcionalmente para componentes submetidos a carga.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7042	USA	Designação da American Aluminum Association; corresponde à classe Al-Zn-Mg
EN AW	7042	Europa	EN AW-7042 comumente citada; composição e condições de entrega podem variar ligeiramente
JIS	A7042 (aprox.)	Japão	Normas japonesas podem listar composições similares Al–Zn–Mg sob designações relacionadas
GB/T	7042	China	Designação padronizada chinesa existe; limites químicos e tratamentos podem variar

As diferenças entre normas tendem a estar nos níveis permitidos de impurezas, limites exatos para cobre e outros elementos menores, e nas propriedades mecânicas especificadas para determinados tratamentos. Ao especificar 7042 internacionalmente, engenheiros devem indicar a norma e o tratamento aplicáveis, além de verificar tabelas de composição química e propriedades mecânicas para garantir intercambialidade em aplicações críticas.

Resistência à Corrosão

O 7042 oferece resistência moderada à corrosão atmosférica, geralmente superior às ligas da série 7xxx de alta resistência e alto teor de cobre, mas inferior às ligas das séries 5xxx (Al-Mg) e à maioria das séries 6xxx (Al-Mg-Si). Microestruturas ricas em zinco e distribuição heterogênea de precipitados podem criar sítios anódicos/catódicos que promovem corrosão por piteamento em ambientes agressivos, a menos que as superfícies sejam tratadas.

Em ambientes marinhos e salinos, o 7042 não tratado apresenta corrosão localizada mais acentuada do que as ligas 5xxx, necessitando normalmente de anodização, revestimento ou pintura protetora para serviço prolongado. Revestimentos ou tratamentos superficiais restauram desempenho aceitável para uso estrutural próximo à costa.

O risco de trincas por corrosão sob tensão (SCC) é uma consideração importante no projeto de ligas 7xxx; o conteúdo relativamente menor de cobre do 7042 reduz a suscetibilidade a SCC em comparação com o 7075, mas não elimina o risco. Interações galvânicas com metais diferentes (aço, cobre) podem acelerar ataques localizados — projetistas devem isolar juntas e empregar fixadores compatíveis ou barreiras protetoras.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem por fusão do 7042 é desafiadora; soldagem TIG/MIG convencional frequentemente resulta em perda significativa de resistência na zona termicamente afetada (ZTA) e pode causar trincas a quente devido a eutéticos de baixo ponto de fusão. Métodos preferidos para aplicação estrutural incluem soldagem por fricção (FSW) e soldagem por feixe de elétrons, que produzem ZTAs mais estreitas e melhor retenção das propriedades. Quando a soldagem por fusão for inevitável, utilize ligas de enchimento com baixa suscetibilidade e estratégias de tratamento térmico pós-soldagem, embora a restauração completa das propriedades originais seja rara.

Usinabilidade

A usinabilidade do 7042 é razoável a boa para uma liga Al-Zn-Mg de alta resistência; tratamentos térmicos de maior resistência aumentam as forças de corte e desgaste das ferramentas em comparação com as ligas da série 6xxx. Ferramentas de metal duro, fixação rígida da peça e usinagem em alta velocidade com abundante lubrificação resultam nos melhores resultados; espere cavacos curtos e descontínuos em muitas operações. O acabamento superficial e controle dimensional são tipicamente excelentes quando parâmetros de corte estáveis são mantidos.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente na condição recozida O, permitindo curvaturas fechadas e estampagem profunda em chapas finas. Tratamentos em pico de envelhecimento (T6/T651) restringem a conformação a frio e geralmente são conformados na condição mais macia, sendo posteriormente submetidos a tratamento de solução e envelhecimento. Raios mínimos de dobra típicos dependem do tratamento e da espessura; projetistas devem usar folgas de dobra baseadas nas condições O ou T4 para evitar trincas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga Al-Zn-Mg tratável termicamente, o 7042 é processado por tratamento de solução, resfriamento rápido e envelhecimento para desenvolver sua alta resistência característica. Temperaturas típicas de tratamento de solução estão na faixa de 470–490 °C, com tempos dependentes da espessura da seção para dissolução das fases ricas em Zn/Mg. Resfriamento rápido é necessário para manter os solutos em solução sólida e permitir a precipitação subsequente durante o envelhecimento.

O envelhecimento artificial (T6) é realizado frequentemente entre 120–160 °C, com tempos ajustados para atingir o equilíbrio desejado entre resistência à tração e tenacidade. O envelhecimento excessivo (T7) utiliza temperaturas mais altas ou tempos mais longos para coarsening dos precipitados, melhorando a resistência à corrosão sob tensão ao custo de alguma resistência máxima. A transição entre tratamentos (T4→T6→T7) é controlada por variações no cronograma de envelhecimento; o envelhecimento natural pode ocorrer à temperatura ambiente e afetar as propriedades finais se não for considerado.

Desempenho em Alta Temperatura

O 7042 é destinado a serviço em temperaturas ambientes a moderadamente elevadas; suas propriedades mecânicas declinam com o aumento da temperatura, apresentando degradação significativa acima de aproximadamente 100–150 °C. A resistência à fluência é limitada em comparação com ligas resistentes ao calor, portanto projetistas devem evitar cargas sustentadas em temperaturas elevadas.

A oxidação não é uma preocupação primária em comparação com ligas ferrosas, mas a exposição prolongada a altas temperaturas pode promover a coarsening dos precipitados e perda de resistência; a estabilidade térmica limita seu uso a longo prazo sob temperaturas elevadas. Em estruturas soldadas, o amolecimento da ZTA combinado com a exposição térmica pode reduzir ainda mais a capacidade de carga.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Utilizar 7042
Aeroespacial	Fixadores estruturais e forjados	Alta relação resistência/peso e boa tenacidade a fratura quando adequadamente envelhecida
Marinha	Estruturas e suportes não primários	Resistência moderada à corrosão e força/peso favorável
Automotiva	Componentes de suspensão e suportes de montagem	Alta resistência com densidade reduzida para redução de peso
Defesa	Reforços, suportes de armas e corpos de conectores	Desempenho em resistência e fadiga sob cargas cíclicas
Eletrônica	Caixas estruturais e dissipadores de calor	Combinação de rigidez e usinabilidade para peças complexas

O 7042 é comumente selecionado onde se requer combinação de alta resistência, razoável resistência à corrosão e boa usinabilidade em pacote leve. Ele preenche a lacuna entre as ligas 7xxx de maior resistência, porém mais suscetíveis a SCC, e as famílias 5xxx/6xxx, mais resistentes à corrosão, porém de menor resistência.

Considerações para Seleção

Escolha 7042 quando for necessária resistência maior que em ligas endurecidas por trabalho típicas, mas com melhor resistência a SCC do que as ligas 7xxx ricas em cobre; é uma boa liga de compromisso para peças estruturais exigindo alta resistência específica. Em comparação com alumínio comercial puro (1100), o 7042 sacrifica condutividade e facilidade de conformação para aumento substancial na resistência e dureza, tornando-o inadequado quando a condutividade elétrica ou térmica for prioridade.

Em relação às ligas endurecidas por trabalho como 3003 ou 5052, o 7042 oferece resistência estática muito maior e vida útil em fadiga aprimorada, sacrificando algo em resistência à corrosão e conformabilidade a frio; utilize 5052/3003 quando a conformação e resistência à água do mar forem cruciais. Em comparação com ligas tratáveis termicamente Al-Mg-Si como 6061/6063, o 7042 pode oferecer maior resistência máxima para fixadores estruturais altamente carregados, mas o 6061 possui melhor soldabilidade e comportamento à corrosão em muitos ambientes; selecione 7042 quando resistência peso/rigidez forem prioridade sobre facilidade de soldagem e disponibilidade universal.

Resumo Final

O 7042 permanece uma liga de engenharia relevante quando é necessário um alumínio tratável termicamente de alta resistência com desempenho superior a SCC do que as ligas 7xxx de maior resistência. Sua química balanceada e opções de tratamento permitem aos engenheiros ajustar resistência, tenacidade e resistência à corrosão para aplicações estruturais exigentes, preservando o baixo peso que torna o alumínio atraente.