Alumínio 7049: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

7049 é uma liga de alumínio de alta resistência da série 7xxx, que são ligas Al-Zn-Mg(-Cu) utilizadas principalmente quando se requer alta resistência específica. Sua composição química tem o zinco como principal elemento de liga, com quantidades significativas de magnésio e cobre para permitir o endurecimento por precipitação.

O mecanismo de fortalecimento do 7049 é o endurecimento por precipitação tratável termicamente (tratamento de solução, têmpera e envelhecimento), com controle microestrutural via adições traço (Zr, Ti) e processamento termomecânico para refinar a estrutura de grão e retardar a recristalização. Características principais incluem resistência máxima muito alta à tração e escoamento em têmperas de envelhecimento máximo, ductilidade moderada a baixa nas condições de resistência máxima, soldabilidade limitada com risco significativo de amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) e menor facilidade de conformação em comparação com as séries 5xxx e 6xxx.

O 7049 é comumente usado em estruturas primárias e secundárias aeroespaciais e de defesa, acessórios de alta resistência e outras aplicações onde é crucial uma alta relação resistência/peso e tenacidade à fratura. Projetistas escolhem o 7049 sobre outras ligas quando é necessária uma combinação de alta resistência estática e melhor resistência à corrosão sob tensão (SCC) / esfoliação nas têmperas sobrematuradas, aceitando compromissos em conformabilidade e facilidade de soldagem.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo, melhor conformabilidade
T4	Moderado	Moderado	Bom	Ruim a Moderado	Envelhecido naturalmente após tratamento de solução
T6 / T651	Alto	Baixo a Moderado	Ruim	Ruim	Envelhecimento máximo para resistência máxima; T651 aliviado de tensões
T7 / T76 / T7651	Moderado a Alto	Moderado	Regular	Ruim	Sobrematurado para melhorar resistência a SCC e esfoliação
H14 / H24	Moderado	Baixo a Moderado	Regular	Ruim	Encruado ou encruado + parcialmente recozido para produtos em chapa

A têmpera governa fortemente o compromisso entre resistência e tenacidade versus ductilidade e resistência à corrosão. As têmperas de envelhecimento máximo, como T6/T651, entregam resistência máxima à tração e escoamento, porém com perda de alongamento, conformabilidade e maior suscetibilidade a fissuração por corrosão sob tensão em certas condições.

As têmperas sobrematuradas (família T7, T76) trocam intencionalmente parte da resistência máxima por uma melhora significativa na resistência à fissuração por corrosão sob tensão e esfoliação, sendo comumente especificadas para componentes estruturais aeroespaciais onde a durabilidade em ambientes de serviço é prioridade.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,30 (típico)	Impureza; ajuda a fluidez em fundições, geralmente baixa
Fe	≤ 0,40 (típico)	Impureza; pode formar intermetálicos que afetam a tenacidade
Mn	≤ 0,10 (típico)	Menor; controla estrutura de grão em algumas variantes
Mg	2,0 – 3,0 (aprox.)	Parceiro principal no endurecimento com Zn via precipitados MgZn2
Cu	1,4 – 2,6 (aprox.)	Melhora resistência e endurecibilidade; pode reduzir resistência à corrosão
Zn	6,5 – 9,0 (aprox.)	Principal elemento de liga para alta resistência (precipitados ricos em Zn)
Cr	≤ 0,25 (típico)	Controla recristalização, melhora tenacidade
Ti	≤ 0,10 (típico)	Refinador de grão em produtos fundidos/extrudados
Outros (incl. Zr, B)	0,05 – 0,25 total (típico)	Zr comum como formador de dispersóides para refinar grão e limitar recristalização

Os elementos na 7049 são balanceados para maximizar o endurecimento por precipitação (Zn-Mg ± Cu) ao mesmo tempo que minimizam a formação de intermetálicos grosseiros deletérios. Adições traço como Zr ou Cr produzem dispersóides finos que prendem os contornos de grão e reduzem o crescimento dos grãos durante o tratamento de solução, o que melhora tenacidade e resistência à fadiga em seções espessas.

Propriedades Mecânicas

A 7049 mostra forte dependência dos valores de resistência à tração e escoamento com a têmpera, espessura da seção e histórico de processamento. Nas têmperas de envelhecimento máximo a liga atinge resistências últimas e de escoamento muito altas devido à densa população de precipitados do tipo MgZn2, enquanto as condições recozidas ou envelhecidas naturalmente apresentam resistências muito menores e elongação muito maior.

O desempenho à fadiga é geralmente muito bom para a família de ligas quando produzida com estrutura de grão controlada e defeitos superficiais minimizados. Contudo, a resistência à fadiga é sensível a danos na ZTA após soldagem e à corrosão superficial; por isso, acabamento superficial e revestimentos protetores influenciam fortemente o desempenho à fadiga em serviço.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	~220–300 MPa (típico)	~540–600 MPa (típico)	A condição de envelhecimento máximo entrega >2× resistência vs recozido
Limite de Escoamento	~110–180 MPa (típico)	~470–520 MPa (típico)	Limite de escoamento tem sensibilidade semelhante à têmpera como UTS
Alongamento	~14–22%	~6–12%	Ductilidade reduzida nas têmperas de alta resistência
Dureza (HB)	~40–85 HB	~140–165 HB	Dureza Brinell é um parâmetro prático para nível de têmpera

Ao projetar com 7049, deve-se considerar a perda de resistência dependente da espessura em seções pesadas devido à taxa de têmpera mais lenta e distribuição grosseira dos precipitados. Engenheiros também devem levar em conta que operações de alívio de tensões (T651, estiramento) e regimes de envelhecimento controlados são comumente usados para ajustar tensões residuais e estabilidade dimensional.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78–2,82 g/cm³	Típica para ligas Al-Zn-Mg de alta resistência
Faixa de Fusão	~480–635 °C (região sólido-líquido)	Liga amplia faixa de fusão vs alumínio puro
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K (aprox.)	Menor que alumínio puro; varia com têmpera e composição
Condutividade Elétrica	~28–36 % IACS (aprox.)	Reduzida comparado ao alumínio de pureza comercial
Calor Específico	~0,88–0,92 J/g·K	Calor específico típico de ligas de alumínio à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23,5 – 24,5 µm/m·K	Coeficiente semelhante a outras ligas de alumínio

A liga mantém alta condutividade térmica relativa a aços e muitos metais de engenharia, o que torna o 7049 aceitável para componentes estruturais que também requerem alguma capacidade de dissipação de calor. Condutividades elétrica e térmica são menores que as ligas das séries 1xxx e algumas 6xxx devido ao maior teor de soluto e população de precipitados.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,5 – 6,0 mm	Resistência limitada por trabalho a frio e têmpera	O, T4, T6, T7	Usada em revestimentos, painéis; requer conformação cuidadosa e seleção de têmpera
Placa	6 – 250 mm	Resistência e tenacidade dependentes da espessura	T6, T651, T76	Placas espessas precisam de têmpera controlada para evitar núcleo amolecido
Extrusão	Seções transversais variadas	Resistência varia com tamanho da seção e resfriamento	T6, T651	Extrusões complexas requerem homogeneização e tratamento de solução
Tubo	Diâmetro externo comparável a barras	Boa resistência circunferencial nas têmperas máximas	T6, T76	Tubos usinados e com acabamento a frio usados em aplicações estruturais
Barra / Vareta	Diâmetro 6 – 200 mm	Resistência depende do diâmetro e envelhecimento	T6, T651	Comum para acessórios usinados e fixadores

A rota de processamento afeta fortemente as propriedades finais: placas e extrusões espessas são mais suscetíveis a amolecimento por têmpera lenta no centro e tipicamente requerem dispositivos especializados para solução/têmpera e receitas de envelhecimento. Chapas e produtos finos podem ser conformados a frio em têmperas mais brandas e depois submetidos a tratamento de solução e envelhecimento para alcançar propriedades próximas ao pico quando apropriado.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7049	EUA	Designação americana padrão para esta liga Al-Zn-Mg(-Cu) de alta resistência
EN AW	7049	Europa	EN AW-7049 designa a mesma família composicional; as especificações europeias cobrem têmperas e formas de produtos
JIS	A7049 (aprox.)	Japão	Normas japonesas frequentemente usam designação numérica similar; detalhes de acabamento e testes podem variar
GB/T	AlZn7.5MgCu (aprox.)	China	A nomenclatura chinesa GB/T normalmente descreve o teor-chave de elementos de liga (Zn, Mg, Cu) em vez do número exato AA

Designações equivalentes entre normas mapeiam a química e especificações do produto, mas podem diferir em limites permitidos de impurezas, métodos de qualificação de propriedades mecânicas e definições de têmpera. Engenheiros devem sempre consultar a ficha técnica específica (AA, EN, JIS, GB/T) e verificar se têmpera, requisitos mecânicos e de inspeção correspondem à aplicação, em vez de confiar apenas na equivalência numérica da liga.

Resistência à Corrosão

7049 apresenta resistência moderada à corrosão atmosférica em têmperas sobrematuradas, mas as condições de pico de têmpera podem ser mais suscetíveis à corrosão localizada e trincas por corrosão sob tensão (SCC) em ambientes agressivos. Essa família de ligas é propensa a corrosão por esfoliação em chapas, a menos que cuidadosamente processada e sobrematurada ou revestida.

Em ambientes marinhos, 7049 requer medidas protetivas como revestimento, anodização ou revestimentos orgânicos para desempenho aceitável. A exposição a neblina salina acelera a corrosão por pites e ataque intergranular, a menos que a liga seja fornecida em uma têmpera otimizada para resistência à SCC (família T76/T7) ou protegida por camadas barreira.

A interação galvânica com metais diferentes pode ser severa, pois 7049 é material catódico em relação aos aços e muitas ligas de cobre; é necessária atenção no projeto de barreiras isolantes ou ânodos sacrificialmente em conjuntos. Comparado com a série 5xxx (ex.: 5052), 7049 oferece menor resistência sacrificada à corrosão em troca de maior resistência, e comparado com muitas ligas 6xxx, pode ser mais sensível a ataques localizados, a menos que sobrematurado.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Processos convencionais de soldagem por fusão (TIG/MIG) geralmente causam perda significativa de propriedades em 7049 devido à dissolução dos precipitados endurecedores e amolecimento da ZTA (Zona Termicamente Afetada). O risco de trincas a quente é elevado em ligas Zn-Mg-Cu de alta resistência; ligas de adição convencionais raramente restauram a resistência base do metal e desempenho em fadiga.

A soldagem por fricção com mistura (FSW) é frequentemente o método preferido, pois minimiza a fusão, reduz risco de trincas a quente e produz microestrutura mais favorável na zona da solda. Quando a soldagem por fusão for inevitável, estratégias especializadas de ligas de adição, tratamentos térmicos pós-solda e testes de aceitação são necessários.

Usinabilidade

A usinabilidade do 7049 é moderada a boa em têmperas sobrematuradas ou aliviadas de tensões; estados com têmpera de pico são mais agressivos para as ferramentas devido à maior resistência e endurecimento por deformação. Ferramentas de carboneto com geometrias positivas, máquinas rígidas e refrigerante pressurizado adequado produzem os melhores acabamentos superficiais e vida útil da ferramenta.

Velocidades de corte são menores que para ligas mais macias das séries 6xxx ou 1xxx, e o controle do cavaco exige atenção, pois o cavaco pode ser filante em têmperas mais macias ou fragmentar em partículas abrasivas em têmperas mais duras. Pré-usinagem em têmpera mais macia seguida de tratamento térmico final é estratégia comum de produção.

Formabilidade

A conformação é viável em têmperas recozidas (O) ou tratadas em solução e parcialmente envelhecidas, mas limitada em condições de têmpera de pico. Os raios mínimos de curvatura são maiores para T6 do que para têmpera O; retorno elástico (springback) é significativo e deve ser previsto no ferramental.

Trabalho a frio seguido de tratamento em solução e envelhecimento é rota comum para formas complexas com alta resistência final, mas requer controle cuidadoso de distorção e estabilidade dimensional durante o processamento térmico.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga tratável termicamente Al-Zn-Mg-Cu, 7049 segue a clássica sequência de tratamento: solubilização-enfriamento rápido-envelhecimento, com janelas de processo que devem ser ajustadas conforme a espessura da seção e propriedades desejadas. Temperaturas típicas de solubilização ficam na faixa de ~470–480 °C para dissolver fases solúveis, seguidas de têmpera rápida para reter a solução sólida supersaturada.

O envelhecimento artificial é realizado em temperaturas moderadas (tipicamente 120–160 °C) para precipitar fases endurecedoras; tempo e temperatura de envelhecimento determinam a resistência máxima e o grau de sobrematuração. Condições sobrematuradas (família T7/T76) utilizam temperaturas mais altas ou tempos mais longos para promover o crescimento dos precipitados e melhorar resistência à SCC e à esfoliação, a custo de alguma redução da resistência máxima.

Desempenho em Alta Temperatura

7049 perde uma parcela significativa de sua resistência à temperatura ambiente conforme a temperatura de serviço ultrapassa os valores típicos de envelhecimento, com amolecimento perceptível iniciando acima de ~120 °C. Serviço contínuo em temperaturas elevadas (>125–150 °C) não é recomendado para aplicações que exijam alta resistência, devido ao crescimento dos precipitados que reduz limite de escoamento e resistência à fadiga.

A oxidação das ligas de alumínio ocorre lentamente em comparação com aços; entretanto, a degradação mecânica devido ao crescimento dos precipitados e relaxamento das tensões residuais na ZTA é a principal preocupação em altas temperaturas. Os projetistas devem limitar a exposição a altas temperaturas ou selecionar ligas alternativas projetadas especificamente para serviço em temperatura elevada quando necessário.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Usar 7049
Aeroespacial	Conexões estruturais, componentes de trem de pouso	Alta relação resistência/peso e tenacidade à fratura em têmperas otimizadas
Defesa	Corpos de mísseis, membros estruturais de alto desempenho	Alta resistência estática e tenacidade ajustada
Marítima	Suportes e conexões de alta resistência	Resistência melhorada com têmperas sobrematuradas para resistência à corrosão
Eletrônica	Estruturas, carcaças dissipadoras de calor	Boa condutividade térmica combinada com alta rigidez

7049 é selecionado onde alta resistência estática, desempenho razoável em fadiga e resistência à corrosão ajustada são necessários, especialmente em aeroespacial e defesa, onde redução de peso é crítica. A liga é menos comum em mercados comuns devido a custo, limitações de soldagem e conformação, mas permanece material de escolha para peças estruturais exigentes.

Insights para Seleção

7049 é adequado quando máxima resistência específica e tenacidade à fratura otimizada são prioridades e quando o projeto pode acomodar conformabilidade limitada e soldagem desafiadora. Opte por têmperas sobrematuradas (T7/T76) quando resistência à corrosão sob tensão e durabilidade em ambientes agressivos forem requeridas, aceitando alguma perda de resistência máxima.

Comparado com alumínio comercialmente puro (1100), 7049 oferece resistência dramaticamente maior às custas de condutividade elétrica e térmica e formabilidade substancialmente reduzida. Em comparação com ligas endurecidas por trabalho como 3003 e 5052, 7049 oferece resistência muito superior, mas características de conformação geralmente piores e desempenho de corrosão similar ou ligeiramente inferior em condições marinhas, a menos que sobrematurado.

Comparado com ligas comuns tratáveis termicamente como 6061, 7049 entrega maior resistência máxima e tenacidade à fratura em muitas têmperas, o que justifica seu uso em conexões aeroespaciais apesar do custo maior do material e soldabilidade inferior. Escolha 7049 quando desempenho estrutural for mais importante que facilidade de junção e conformação.

Resumo Final

7049 permanece uma escolha de alto desempenho em alumínio para aplicações aeroespaciais, de defesa e outras aplicações estruturais exigentes onde uma superior relação resistência/peso e resistência ajustada à trinca por corrosão sob tensão sejam requeridas. Sua seleção demanda atenção cuidadosa a têmpera, espessura da seção, método de junção e tratamentos protetivos, mas quando processada corretamente oferece combinação de propriedades que poucas outras ligas de alumínio podem igualar.