Alumínio 7055: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

7055 é uma liga de alumínio da série 7xxx, posicionando-se firmemente na família de alta resistência Al-Zn-Mg-Cu amplamente utilizada em aplicações aeroespaciais. A liga é formulada deliberadamente com altos níveis de zinco e magnésio, além de cobre e microelementos de liga, para permitir o endurecimento por precipitação via tratamento térmico em vez de por encruamento.

Os principais elementos de liga incluem zinco (principal responsável pela resistência), magnésio e cobre (que promovem a formação de MgZn2 e outros precipitados de endurecimento), e microligas com zircônio e/ou cromo para controle da estrutura do grão. O fortalecimento é alcançado por meio de tratamento térmico em solução, resfriamento rápido e envelhecimento artificial controlado para precipitar fases intermetálicas finas e coerentes que fornecem alta resistência ao escoamento e à tração.

Características importantes incluem resistência estática muito alta e boa tenacidade à fratura para uma liga da série 7xxx, com resistência à corrosão moderada que pode ser aprimorada por sobreenvelhecimento e microligações. A soldabilidade é limitada com métodos tradicionais de soldagem por fusão, a conformabilidade é moderada a pobre em tratamentos de envelhecimento máximo, e a usinabilidade é razoável quando se utilizam ferramentas de carboneto e velocidades/avançamentos otimizados.

Os setores típicos são estruturas primárias e secundárias aeroespaciais, produtos esportivos de alto desempenho e componentes estruturais especializados onde a resistência crítica para peso é primordial. Engenheiros escolhem 7055 em detrimento de outras ligas quando o projeto exige a mais alta resistência específica combinada com tenacidade razoável e um equilíbrio controlado da resistência à corrosão mediante seleção adequada do tratamento térmico.

Variantes de Tratamento Térmico

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta (20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recozido, melhor para conformação e união antes do tratamento térmico
H14	Média	Moderado (10–18%)	Bom	Pobre (em estados HL)	Variante encruada para resistência moderada e melhor estabilidade na forma
T5	Médio-Alta	Moderado (8–15%)	Razoável	Pobre	Resfriado de temperatura elevada e envelhecido artificialmente; opção de processamento rápido
T6	Alta	Baixo (5–12%)	Limitada	Pobre	Envelhecimento artificial máximo para resistência máxima; ductilidade e conformabilidade reduzidas
T7 (ex.: T76)	Médio-Alta	Moderado (8–14%)	Melhor que T6	Pobre	Sobreenvelhecido/envelhecimento controlado para melhor resistência à corrosão sob tensão (SCC) e estabilidade dimensional
T7451 / T7452	Alta	Baixo-Moderado (6–12%)	Limitada	Pobre	Variante aliviada de tensões e envelhecida artificialmente, otimizada para forjados e chapas aeroespaciais

O tratamento térmico altera significativamente o equilíbrio entre resistência, ductilidade e desempenho contra corrosão. O material recozido (O) oferece a melhor conformabilidade e é comumente usado para conformação complexa antes do tratamento térmico final por precipitação, enquanto o T6 oferece a maior resistência estática em detrimento do alongamento e da formabilidade.

Variantes sobreenvelhecidas como T7 e tratamentos estabilizados como T7451 são usadas para trocar uma pequena parcela da resistência máxima por melhora na resistência à corrosão sob tensão e melhor estabilidade dimensional em serviço; esses tratamentos são comuns em componentes estruturais aeroespaciais onde a durabilidade a longo prazo é essencial.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,4 máximo	Impureza; controla comportamento na fundição/processamento
Fe	0,5 máximo	Formador de intermetálicos; excesso reduz tenacidade
Mn	0,05–0,3	Menor; auxilia na estrutura granular quando presente
Mg	2,3–2,9	Age junto com Zn para formar precipitados de fortalecimento
Cu	1,9–2,6	Potencializa resistência e tenacidade à fratura; piora SCC se não controlado
Zn	7,3–8,4	Elemento principal de fortalecimento nas ligas 7xxx
Cr	0,04–0,2	Controle da estrutura granular e inibidor de recristalização
Ti	0,02–0,12	Refinador de grão para matéria-prima fundida/forjada
Outros (Zr, traços)	0,08–0,25 (Zr típico)	Microliga para controle de dispersoides e tenacidade; balancear Al

O elevado teor de zinco combinado com magnésio e cobre produz os finos precipitados metastáveis MgZn2 e relacionados, responsáveis pela alta resistência da liga após o tratamento térmico em solução e envelhecimento. A microliga com zircônio/cromo controla a recristalização e o tamanho do grão, melhorando a tenacidade e permitindo a produção de seções mais espessas com propriedades aceitáveis. Impurezas traço como ferro e silício são mantidas baixas para evitar intermetálicos grosseiros que reduzem a vida em fadiga e a conformabilidade.

Propriedades Mecânicas

7055 apresenta contrastes marcantes entre condições recozidas e de envelhecimento máximo: no tratamento O é dúctil e fácil de formar, enquanto nos tratamentos T6/T7451 atinge algumas das maiores resistências à tração e escoamento disponíveis em ligas de alumínio laminadas. Resistência ao escoamento e à tração aumentam dramaticamente durante o envelhecimento artificial à medida que precipitados coerentes nucleiam e crescem; porém, alongamento e tenacidade às entalhes são sacrificados em função da resistência máxima. O comportamento à fadiga é fortemente influenciado pela microestrutura, trabalho a frio e condição superficial, sendo que pequenas partículas intermetálicas ou danos da usinagem atuam como locais de iniciação de trincas.

A espessura e a taxa de têmpera também influenciam significativamente a resposta mecânica; seções mais espessas são mais propensas a zonas macias residuais e requerem microligações e controle de processo para manter propriedades uniformes. A dureza correlaciona-se estreitamente com as propriedades de tração e normalmente diminui na zona termicamente afetada pela soldagem ou após sobreenvelhecimento. Projetistas devem equilibrar a seleção do tratamento térmico, geometria da peça e pós-processamento para alcançar o desempenho estático e cíclico requerido.

Propriedade	O / Recozido	Tratamento Principal (T6 / T7451)	Observações
Resistência à Tração	220–280 MPa	540–640 MPa	Resistências em envelhecimento máximo dependem da espessura da seção e do temper; valores típicos para chapa/placa
Limite de Escoamento	100–170 MPa	470–580 MPa	Alto limite de escoamento nos tempers máximos tornam o 7055 atrativo para componentes com alta solicitação
Alongamento	20–30%	6–12%	Ductilidade diminui com o aumento da resistência e da intensidade do envelhecimento
Dureza	40–70 HB	140–180 HB	Dureza Brinell aumenta com precipitação; amolecimento da ZTA ocorre em soldagem por fusão

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,81 g/cm³	Típico para ligas de alumínio de alta resistência; contribui para excelente resistência específica
Faixa de Fusão	Sólido ~475–500°C; Líquido até ~640–650°C	Liga reduz o intervalo de fusão comparado ao alumínio puro; consultar dados do fornecedor para números precisos
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas aceitável para muitas funções estruturais e de gestão térmica
Condutividade Elétrica	~30–36 %IACS	Redução significativa em relação ao alumínio puro devido aos elementos de liga
Calor Específico	~0,96 J/g·K (960 J/kg·K)	Valor típico para alumínio; afeta comportamento térmico de imersão e têmpera
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ K⁻¹	Similar a outras ligas de alumínio; considerar em montagens multi-materiais

A densidade e as propriedades térmicas conferem ao 7055 uma atraente relação resistência/peso e capacidades razoáveis de gerenciamento térmico para peças estruturais. A condutividade térmica e elétrica são reduzidas em relação ao alumínio puro e às famílias de liga inferior, portanto projetistas não devem selecionar 7055 para aplicações primárias de dissipação de calor sem confirmar os requisitos térmicos.

As características de calor específico e dilatação influenciam a programação do tratamento térmico e o controle dimensional; a têmpera a partir da temperatura de solução requer rápida extração de calor para desenvolver os estados de precipitação desejados, enquanto os gradientes térmicos residuais podem induzir distorções em peças complexas.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperos Comuns	Observações
Chapa	0,5–6 mm	Responde bem ao envelhecimento; seções finas atingem o pico de resistência de forma mais uniforme	O, T6, T7451	Usada para painéis de revestimento, componentes reforçados após envelhecimento
Placa	>6 mm até ~200 mm	Seções mais espessas requerem microligas e têmpera sob medida para evitar núcleos moles	T6, T7451, T7	Forjados aeroespaciais e peças estruturais usinadas frequentemente utilizam placa
Extrusão	Seções transversais complexas, comprimentos variados	Propriedades dependem da razão de extrusão e do tratamento térmico subsequente	O, T6	Perfis extrudados permitem reforços integrados, mas requerem envelhecimento preciso
Tubo	Diâmetro externo/interno conforme especificação; parede fina a grossa	Geometria afeta a uniformidade da têmpera e gradientes das propriedades mecânicas	O, T6	Usado para tubos estruturais de alta resistência quando a economia de peso é crítica
Barra/Haste	Diâmetros variando até forjados	Usinável em vários temperos; barra forjada alimenta peças grandes	O, T6, T7451	Utilizado para conexões, pinos e componentes estruturais usinados

Diferenças no processamento (laminação, forjamento, extrusão) alteram as microestruturas originais e a resposta da liga ao tratamento de solução e envelhecimento. Chapas e extrusões finas se temperam rapidamente e apresentam precipitação uniforme, enquanto placas espessas precisam de caminhos de têmpera controlados, microligas (Zr/Cr) ou homogeneização em forno para evitar zonas internas moles. As aplicações são selecionadas por forma com base nas tolerâncias alcançáveis, gradientes mecânicos exigidos e processos posteriores de usinagem ou conformação.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7055	EUA	Designação comum UNS A97055 para produtos trabalhados 7055
EN AW	7055	Europa	EN AW-7055 é amplamente usado, mas limites químicos e códigos de tempero podem variar ligeiramente
JIS	A97055 / Comparável	Japão	Normas locais geralmente listam uma composição comparável ao invés de designação idêntica
GB/T	7055	China	Graus padronizados chineses seguem química semelhante, mas variantes de processamento e tolerâncias diferem

Os rótulos de grau equivalente variam conforme o órgão normativo e às vezes segundo o histórico de processamento do fornecedor; as composições são similares, mas tolerâncias, impurezas permitidas e valores mecânicos especificados podem divergir. Usuários devem sempre checar o certificado do laminador, código de tempero e especificação (ex.: AMS, ASTM, EN) para o lote adquirido, especialmente em componentes aeroespaciais críticos ou sujeitos a fadiga.

Resistência à Corrosão

7055, sendo uma liga da série 7xxx, é mais suscetível à corrosão localizada e à trinca sob corrosão sob tensão (SCC) do que as séries 5xxx e 6xxx em condições de envelhecimento natural ou no pico de envelhecimento. O sobrematuramento e a escolha de temperos como T7, além da microligação com Zr, são comumente utilizados para aumentar a resistência à SCC e estabilizar a estrutura dos precipitados nos limites de grão para serviço de longo prazo em ambientes agressivos.

Em ambientes atmosféricos e marinhos leves, a 7055 devidamente sobrematurada e revestida apresenta comportamento aceitável; entretanto, a imersão direta em água salgada ou exposição à zona de respingos requer estratégias de proteção anticorrosiva como anodização, revestimentos de conversão e selantes. Interações galvânicas são preocupantes ao juntar 7055 a metais distintos; camadas anodizadas e métodos de isolamento são recomendados para prevenir corrosão local acelerada.

Comparada às ligas 6xxx (ex.: 6061), a 7055 oferece maior resistência, mas normalmente menor resistência intrínseca à corrosão, exigindo tratamentos superficiais adicionais ou seleção cuidadosa do tempero. Em relação à 7075, a 7055 é frequentemente formulada para oferecer melhor equilíbrio entre tenacidade à fratura e resistência à SCC, mas ambas as famílias demandam mitigação criteriosa da corrosão em aplicações marítimas ou de alta umidade.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem por fusão convencional da 7055 tipicamente resulta em perda significativa das propriedades mecânicas na zona fundida e na zona afetada pelo calor (ZAC), pois a estrutura dos precipitados é destruída e a reprecipitação é difícil de recuperar completamente com aporte local de calor. A soldagem por fricção-agitação é a técnica de junção preferida para aplicações estruturais, produzindo microestruturas refinadas e melhor retenção de resistência quando é aplicado envelhecimento pós-soldagem. Quando a soldagem por fusão é inevitável, são necessários tratamento térmico pós-soldagem extensivo e estratégia correta de metal de adição ou intercamada; entretanto, muitas especificações aeroespaciais evitam soldas por fusão em componentes críticos 7055.

Usinabilidade

A usinabilidade da 7055 é moderada; a liga usina melhor que algumas ligas ricas em cobre, mas pior que ligas mais dúcteis da série 6xxx. Ferramentas de carboneto com setups rígidos e geometria de avanço positivo elevado são recomendadas, juntamente com refrigeração em alta pressão para controlar a formação de cavacos e o calor. O comportamento típico dos cavacos varia de curtos e segmentados a longos e contínuos, dependendo do avanço e do tempero; avanços e velocidades otimizados reduzem o desgaste das ferramentas e melhoram a integridade superficial para peças críticas à fadiga.

Conformabilidade

A conformação é melhor executada em temperos recozidos (O) ou com leve encruamento; temperos de pico envelhecido como T6 possuem ductilidade limitada e são propensos a fissuras durante dobra ou conformação por estiramento. Raios mínimos de dobra são geralmente maiores que para ligas 5xxx/6xxx; uma regra prática conservadora é raio mínimo interno de 3–4× a espessura para material recozido, aumentando para temperos mais resistentes. Conformação a quente e tratamentos subsequentes de solução/envelhecimento podem ser usados para produzir formas complexas mantendo alta propriedades finais.

Comportamento ao Tratamento Térmico

A 7055 é uma liga tratável termicamente que segue o clássico caminho de tratamento de solução e envelhecimento: tratamento de solução em temperaturas típicas entre 470–485°C para dissolver fases solúveis, seguido de têmpera rápida para manter o soluto em solução sólida supersaturada. Envelhecimento artificial (ex.: T6: ~120–130°C por várias horas) nucleia precipitados finos Mg-Zn que elevam a resistência até o pico. Tratamentos de sobrematuração (variantes T7) em temperaturas elevadas ou tempos mais longos coarsificam precipitados para melhorar a resistência à trinca por corrosão sob tensão e a tenacidade, com modesto custo em resistência.

Transições de tempero como T6 → T7 são usadas deliberadamente para melhorar o comportamento em serviço de longo prazo; da mesma forma, temperos estabilizados como T7451 incorporam etapa de alívio de tensões e envelhecimento controlado para atender requisitos de estabilidade dimensional e tenacidade em forjados aeroespaciais e placas espessas. Tempos precisos de imersão, meio de têmpera e ciclos de envelhecimento devem ser adaptados ao tamanho da seção e microestrutura desejada, sendo geralmente especificados em normas de tratamento térmico do fornecedor e da indústria.

Desempenho em Alta Temperatura

A 7055 perde resistência significativa com o aumento da temperatura; acima de aproximadamente 120–150°C a estrutura dos precipitados que fornece resistência de pico começa a se coarsificar e as propriedades se degradam. Exposição prolongada acima de ~150°C acelera sobrematuração e deve ser evitada em aplicações estruturais que requerem alta resistência estática. A oxidação é moderada e típica de ligas de alumínio; revestimentos protetores ou anodização podem mitigar oxidação superficial para exposição em temperatura elevada.

As zonas afetadas pelo calor da soldagem mostram resistência localmente reduzida e microestruturas alteradas particularmente sensíveis a temperaturas elevadas em serviço. Para aplicações em alta temperatura ou propensas à fluência, engenheiros normalmente selecionam ligas diferentes projetadas para estabilidade térmica, em vez da 7055.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar a 7055
Aeroespacial	Revestimentos de asas, reforços de fuselagem, conexões de trem de pouso	Muito alta relação resistência/peso e boa tenacidade à fratura para estruturas primárias/secundárias
Marinha	Conexões e mastros de casco de alto desempenho	Alta resistência específica combinada com mitigação controlada da corrosão
Automotiva / Motorsport	Elementos estruturais para colisão, gaiolas de proteção (especializadas)	Redução de peso e alta resistência estática para componentes de alta performance
Artigos esportivos	Quads de bicicletas de alto padrão, quadros de raquetes	Excelente rigidez/peso e desempenho à fadiga quando adequadamente tratados
Eletrônica / Termal	Estruturas de dissipadores de calor	Boa condutividade térmica relativa às necessidades de resistência específica

A 7055 é preferida onde o projeto requer resistência estática e rigidez excepcionais com peso mínimo, além de tenacidade suficiente e vida à fadiga para aplicações críticas à segurança. É frequentemente limitada a aplicações onde controles de fabricação e proteção contra corrosão podem ser rigorosamente aplicados.

Orientações para Seleção

A 7055 é selecionada quando se exige máxima resistência específica e boa tenacidade à fratura e quando a cadeia produtiva pode suportar tratamento térmico preciso, revestimentos protetores e conformação ou união controladas. É mais apropriada para peças aeroespaciais e estruturais de alta performance do que para aplicações commodities ou de baixo custo.

Comparado com o alumínio comercialmente puro (1100), o 7055 oferece resistência muito maior em troca de menor condutividade elétrica/térmica e redução da conformabilidade; escolha o 7055 quando a resistência estrutural for mais importante que a condutividade funcional ou facilidade de conformação. Comparado com ligas encruadas, como 3003/5052, o 7055 é muito mais resistente, mas menos conformável e mais sensível à corrosão; é preferível quando a resistência supera a facilidade de conformação e o custo. Comparado com ligas da série 6xxx tratáveis termicamente, como 6061, o 7055 proporciona resistência máxima significativamente superior e muitas vezes melhor tenacidade à fratura para aplicações aeroespaciais, porém à custa de menor soldabilidade e resistência intrínseca à corrosão; escolha o 7055 quando a maior relação resistência/peso for essencial e as restrições de fabricação puderem ser gerenciadas.

Resumo Final

O 7055 continua sendo uma liga de alumínio forjada de primeira linha para aplicações que exigem extrema resistência específica e tenacidade equilibrada, particularmente em setores aeroespaciais e estruturais de alto desempenho. Sua utilidade depende da seleção cuidadosa do tratamento térmico, processamento controlado e proteção adequada contra corrosão para aproveitar plenamente sua microestrutura projetada e capacidades mecânicas.