Alumínio 7075: Composição, Propriedades, Guia de Têmperas e Aplicações

Visão Abrangente

7075 é um membro da série de ligas de alumínio 7xxx, que são ligas Zn-Mg-Cu de alta resistência, projetadas principalmente para aplicações estruturais. Seus principais elementos de liga são o zinco (Zn) como o principal endurecedor, o magnésio (Mg) para formar fases de endurecimento por precipitação com o zinco e o cobre (Cu) para aumentar a resistência e a temperabilidade; adições traço de cromo (Cr) e titânio (Ti) controlam a estrutura do grão e a recristalização. O mecanismo de endurecimento é o tratamento térmico por envelhecimento por precipitação (endurecimento por envelhecimento), em vez do encruamento, produzindo resistências muito altas de limite de escoamento e resistência à tração após o tratamento de solubilização e envelhecimento artificial.

O 7075 é caracterizado por uma relação resistência-peso muito alta, desempenho moderado à fadiga, resistência intrínseca limitada à corrosão em comparação com as famílias 5xxx e 6xxx, e baixa soldabilidade por fusão sem procedimentos especiais; a conformabilidade é limitada nos tratamentos temperados máximos, mas melhora em condições recozidas ou com envelhecimento leve. Indústrias típicas incluem estruturas primárias e secundárias aeroespaciais, componentes automotivos de alto desempenho, equipamentos de defesa, ferramentais e artigos esportivos de alta resistência. Os projetistas escolhem 7075 quando resistência e rigidez por unidade de massa são os principais fatores e quando a fabricação controlada pelo projetista e a proteção contra corrosão podem mitigar suas limitações.

7075 é preferido a outras ligas de alumínio quando a aplicação exige resistências estáticas próximas às do aço, mantendo uma significativa redução de peso. Compete com titânio e aços de alta resistência em aplicações de alto desempenho onde a usinagem com tolerâncias apertadas e o tratamento térmico pós-processo são aceitáveis. A liga é evitada onde a soldagem em campo, estampagem de alta conformabilidade ou exposição marinha prolongada sem proteção são requisitos predominantes.

Variantes de Tempera

Tempera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Notas
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido total para conformação e usinagem
H14	Moderado	Moderado	Razoável	Ruim	Endurecido por deformação; usado para extrusões e trabalho a frio
T4	Moderado	Bom	Bom	Ruim	Tratado termicamente por solubilização e envelhecido naturalmente
T5	Alto	Moderado	Razoável	Ruim	Resfriado após trabalho a quente e envelhecido artificialmente
T6	Muito Alto	Moderado-Baixo	Limitado	Ruim	Tratado termicamente por solubilização e envelhecido artificialmente (resistência máxima)
T73	Alto (sobreenvelhecido)	Moderado	Melhorado	Ruim	Sobreenvelhecido para melhorar resistência à trinca por corrosão sob tensão e tenacidade
T651	Muito Alto	Moderado-Baixo	Limitado	Ruim	T6 com alívio de tensões por estiramento (estabilidade dimensional)

A tempera exerce efeito de primeira ordem no desempenho mecânico e na processabilidade prática do 7075. Variantes recozidas (O) e tratadas por solubilização são preferidas para conformação e estiramento a frio, enquanto T6/T651 fornecem resistência estática máxima em detrimento da ductilidade e conformabilidade. Temperas sobreenvelhecidas como T73 trocam resistência máxima por melhor resistência à trinca por corrosão sob tensão e tenacidade ligeiramente maior, tornando-as indicadas para ambientes corrosivos ou críticos em fadiga.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Notas
Si	0,40 máx.	Impureza; afeta fundição e comportamento em altas temperaturas
Fe	0,50 máx.	Impureza que pode formar intermetálicos e reduzir tenacidade
Mn	0,30 máx.	Menor; às vezes adicionado para controle da estrutura de grão
Mg	2,1–2,9	Essencial para precipitados MgZn2 que fornecem endurecimento por envelhecimento
Cu	1,2–2,0	Aumenta resistência e temperabilidade, mas reduz resistência à corrosão
Zn	5,1–6,1	Principal elemento de endurecimento formando precipitados MgZn2
Cr	0,18–0,28	Controla recristalização e contribui para tenacidade
Ti	0,20 máx.	Refinador de grão usado em fundidos e lingotes primários
Outros	0,15 total máx.	Inclui resíduos como Zr, Sr; mantidos baixos para controle das propriedades

O desempenho do 7075 é governado pelo sistema ternário Zn–Mg–Cu onde os precipitados MgZn2 (fase eta) são as principais fases de endurecimento quando envelhecidos adequadamente. O cobre aumenta a resistência e contribui para a resposta ao endurecimento, mas também acelera a corrosão localizada e a suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão. O cromo e elementos-traço refinam a estrutura de grão e ajudam a manter a tenacidade e a estabilidade durante o processamento termomecânico.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 7075 depende fortemente da tempera, com temperas envelhecidas apresentando alta resistência máxima e alto limite de escoamento devido aos precipitados finamente dispersos. Nas condições T6/T651, a resposta tensão-deformação é caracterizada por um limite elástico relativamente alto e alongamento uniforme limitado, levando a alongamentos totais relativamente baixos em comparação com ligas 5xxx e 6xxx. Os níveis de dureza seguem a mesma tendência, com condições envelhecidas no pico produzindo os maiores valores de dureza correspondentes ao estado de precipitação mais forte.

O desempenho à fadiga é geralmente bom em componentes tratados adequadamente e com granalha, mas é sensível à condição superficial, tensões residuais e corrosão. A liga apresenta propriedades dependentes da espessura: seções maiores podem mostrar propriedades reduzidas devido a taxas de têmpera mais lentas e distribuições de precipitados mais grosseiras. Concentrações de tensões no limite de escoamento e resistência podem promover trinca por corrosão sob tensão, particularmente em temperas envelhecidas no pico expostas a ambientes úmidos contendo cloretos.

O processamento e a seleção da tempera influenciam fortemente os modos de falha; temperas sobreenvelhecidas melhoram a resistência à trinca por corrosão sob tensão e a tenacidade às custas da resistência máxima. Devem ser feitas folgas de projeto para ductilidade reduzida e sensibilidade a entalhes ao usar temperas T6 ou relacionadas em componentes dinâmicos ou críticos à fratura.

Propriedade	O/Recozido	Principal Tempera (T6/T651)	Notas
Resistência à Tração	~170–280 MPa (25–40 ksi)	~540–620 MPa (78–90 ksi)	Valores no pico envelhecimento T6/T651 variam com espessura e fornecedor
Limite de Escoamento	~60–150 MPa (9–22 ksi)	~470–540 MPa (68–78 ksi)	Limite de escoamento aumenta drasticamente após envelhecimento
Alongamento	~20–35%	~5–12%	Alongamento reduz em temperas de pico e com aumento da espessura
Dureza	~45–70 HB	~150–190 HB	Dureza Brinell correlaciona-se com resistência à tração após envelhecimento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Notas
Densidade	2,81 g/cm³	Típico para ligas Al–Zn–Mg–Cu de alta resistência
Faixa de Fusão	~477–635 °C	Faixas solidus–líquidus variam com composição e impurezas
Condutividade Térmica	~130–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro e algumas ligas 6xxx devido ao metal de liga
Condutividade Elétrica	~30–40% IACS	Reduzida em relação a 1100 ou 6061 devido às adições de liga
Calor Específico	~0,96 kJ/kg·K	Típico para ligas de alumínio próximo à temperatura ambiente
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ /K	Coeficiente similar a outras ligas de alumínio forjado

As propriedades físicas do 7075 refletem seu conteúdo de liga: a densidade é apenas marginalmente maior que outras séries, enquanto a condutividade e difusividade térmica são reduzidas pelos elementos de liga. As características térmicas e elétricas permanecem adequadas para muitas aplicações estruturais, mas são inferiores ao alumínio puro para funções de dissipador de calor ou condutor onde a máxima condutividade é exigida.

As janelas de processamento térmico são limitadas pelas temperaturas de fusão/solidus e pela cinética de precipitação; controle cuidadoso da temperatura do tratamento de solubilização e da severidade da têmpera é necessário para obter as propriedades mecânicas desejadas. A expansão térmica moderada da liga deve ser considerada em conjuntos multi-material.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento à Resistência	Tratamentos Térmicos Comuns	Notas
Chapa	0,2–6 mm	Bom quando em T6/T651; conformabilidade limitada em temperas de pico	O, T4, T5, T6, T73	Amplamente usada para componentes usinados e conformados após envelhecimento
Placa	6–100+ mm	A resistência diminui com a espessura devido à sensibilidade ao têmpera	O, T6, T651, T73	Placas grossas exigem tratamento térmico especial e dispositivos de têmpera
Extrusão	Seções transversais variáveis	Propriedades mecânicas variam com a espessura da seção	O, H14, T6 (limitado)	Perfis complexos são produzidos, mas o endurecimento por envelhecimento pode causar distorção
Tubo	Paredes finas a grossas	Comportamento similar à chapa; tubo soldado apresenta preocupações na ZAT	O, T6	Tubos com solda longitudinal requerem opções de tratamento térmico pós-soldagem
Barra/Vara	Ø3–200 mm / tarugos	Alta resistência no T6; suscetibilidade a gradientes de têmpera	O, T6, T651	Comum para peças estruturais usinadas e fixadores

As diferenças no processamento entre as formas estão enraizadas na têmpera rápida e no tamanho da seção. Seções finas e barras pequenas endurecem rapidamente e atingem propriedades de pico T6 de forma confiável, enquanto placas grossas e grandes forjados requerem meios e dispositivos de têmpera especializados para evitar gradientes de propriedades. Extrusões e produtos soldados introduzem considerações sobre a zona afetada pelo calor (ZAT) e tensões residuais que podem necessitar de tratamento térmico pós-fabricação ou seleção de temperas superenvelhecidas.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Notas
AA	7075	EUA	Designação da Aluminum Association comumente referenciada em fichas técnicas de fornecedores
EN AW	7075 (AlZn5.5MgCu)	Europa	Composição química semelhante; temperas EN alinham-se com temperas AA mas diferem nas convenções de designação
JIS	A7075	Japão	Liga equivalente com limites de impurezas e códigos de tempera definidos por JIS
GB/T	7075	China	Grau padrão chinês com composição comparável, mas potenciais diferenças em impurezas permitidas e métodos de ensaio

Diferenças sutis entre regiões resultam dos limites máximos permitidos para impurezas, convenções de designação de tempera e limites certificados de propriedades mecânicas para formas e espessuras específicas de produto. A compra deve referenciar a norma nacional aplicável e documentos de inspeção; pode ser necessária certificação cruzada para aplicações críticas aeroespaciais ou de defesa. Fornecedores geralmente fornecem designações específicas de fornecedor (ex.: 7075-T6511) que exigem atenção ao histórico exato de processamento.

Resistência à Corrosão

7075 oferece resistência moderada à corrosão atmosférica em comparação com as famílias de alumínio 5xxx e 6xxx. A presença de cobre aumenta a suscetibilidade à corrosão localizada, como corrosão por pite e ataque intergranular em ambientes contendo cloretos. Medidas protetivas como revestimentos orgânicos, anodização, laminação e proteção catódica são comumente empregadas para exposições externas e serviços marítimos.

A fissuração por corrosão sob tensão (SCC) é uma preocupação crítica para o 7075, particularmente em temperas de pico envelhecidas T6 e similares, sob tensão estática em ambientes úmidos com cloretos. O superenvelhecimento para T73 ou a seleção de temperas de resistência ligeiramente inferior reduz a suscetibilidade à SCC às custas da resistência máxima. Interações galvânicas com metais distintos devem ser gerenciadas, pois o potencial eletroquímico do 7075 pode acelerar a corrosão de metais menos nobres, enquanto o próprio 7075 pode concentrar ataques nos pontos de contato caso os revestimentos falhem.

Comparado com ligas série 6xxx (ex.: 6061) e 5xxx (ex.: 5052), o 7075 é menos tolerante a ambientes agressivos; no entanto, quando adequadamente protegido e mantido, sua alta resistência frequentemente justifica as medidas adicionais de controle de corrosão em aplicações aeroespaciais e de alto desempenho.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem do 7075 por métodos convencionais de fusão é geralmente desaconselhada devido à significativa ocorrência de trincas a quente, perda de resistência na zona afetada pelo calor e pobre restauração das propriedades originais. A soldagem por fricção rotativa pode produzir juntas aceitáveis em alguns temperas, mas a região soldada normalmente requer tratamento térmico de solubilização e envelhecimento pós-soldagem para recuperar propriedades mecânicas, o que costuma ser impraticável para estruturas montadas. Quando a soldagem for inevitável, deve-se usar ligas de adição especializadas, tratamentos térmicos pré e pós-soldagem e rigoroso controle do processo para minimizar fragilização e risco de SCC.

Usinabilidade

7075 é considerado um alumínio de alta resistência com ótima usinabilidade; usina-se mais rápido e com melhor acabamento superficial que muitos aços devido à baixa densidade do alumínio e ao comportamento na formação de cavacos. Ferramentas de carboneto ou aço rápido com geometria de ataque positivo e alto fluxo de refrigerante proporcionam longa vida útil das ferramentas, com velocidades e avanços geralmente superiores ao 6061. Os cavacos tendem a ser contínuos; controle e evacuação dos cavacos devem ser gerenciados para evitar re-corte e acúmulo de calor que podem afetar a integridade da superfície.

Conformabilidade

A conformabilidade é boa nos temperas O e T4, mas torna-se limitada nos temperas de pico envelhecidos, onde a ductilidade é reduzida. Os raios mínimos recomendados para dobra dependem do tempera e da espessura, mas são tipicamente maiores que para ligas Al-Mg mais macias, com contração significativa devido ao alto limite de escoamento. Para formas complexas, recomenda-se conformar na condição recozida seguida de tratamento de solubilização e envelhecimento onde viável, ou selecionar ligas alternativas caso seja necessário conformamento a frio extensivo.

Comportamento ao Tratamento Térmico

7075 é uma liga clássica tratável termicamente, cuja rota típica é tratamento de solubilização, têmpera rápida e envelhecimento artificial. O tratamento de solubilização geralmente ocorre próximo a 475–480 °C para dissolver as fases MgZn2 e relacionadas na matriz, seguido de têmpera rápida para reter uma solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial (T6) comumente usa temperaturas em torno de 120 °C por períodos de 12–24 horas para precipitar partículas finas de MgZn2 e atingir resistência próxima ao pico.

Tratamentos de superenvelhecimento (família T7x, ex.: T73) utilizam temperaturas de envelhecimento maiores ou tempos mais longos para coarsening dos precipitados, reduzindo a resistência máxima, mas melhorando a resistência à fissuração por corrosão sob tensão e tenacidade à fratura. T651 denota a condição T6 seguida por um estiramento controlado para aliviar tensões residuais; esta condição é frequentemente especificada para placas e extrusões aeroespaciais para estabilizar as dimensões. O controle da taxa de têmpera é crítico: têmpera inadequada resulta em precipitados mais grossos, menor resistência e propriedades heterogêneas através da espessura da seção.

O endurecimento por deformação sem tratamento térmico tem relevância limitada para 7075, pois seu reforço principal advém da precipitação; alguns temperas Hxx existem, mas são geralmente menos comuns e fornecem resistência inferior em comparação com o tratamento térmico.

Desempenho em Alta Temperatura

7075 perde rapidamente sua resistência elevada à medida que a temperatura de serviço aumenta além da típica estabilidade de envelhecimento em temperatura ambiente; ocorre amolecimento significativo acima de aproximadamente 100–120 °C devido ao superenvelhecimento dos precipitados. A exposição prolongada a temperaturas moderadamente elevadas pode reduzir o limite de escoamento e resistência à tração máxima devido ao coarsening dos precipitados de reforço e fenômenos de recuperação potencial. Consequentemente, 7075 não é uma liga preferida para aplicações estruturais em alta temperatura sustentada.

A resistência à oxidação é similar a outras ligas de alumínio; o alumínio forma uma fina camada protetora de óxido, mas isso não impede a evolução termicamente ativada dos precipitados que degrada as propriedades mecânicas. Em peças soldadas ou com ciclos térmicos, o amolecimento da ZAT e a perda local de resistência podem ser agravados pela exposição térmica, tornando recomendáveis tratamentos pós-soldagem ou estratégias alternativas de união para componentes expostos a temperaturas elevadas.

Para serviço em alta temperatura de curto prazo ou intermitente, onde a retenção da resistência é necessária, projetistas devem quantificar as exposições de temperatura-tempo permitidas e considerar ligas alternativas ou cronogramas de tratamento térmico de proteção. A resistência à fluência do 7075 é limitada em comparação com ligas de alumínio para altas temperaturas e geralmente é desprezível nas tensões típicas de aplicação.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 7075 é Usado
Aeroespacial	Fixações de asa, forjados estruturais	Propriedades excepcionais de resistência/peso e fadiga quando devidamente tratado
Marinha	Eixos de alta resistência, fixações (protegidas)	Alta resistência para peças críticas em peso com proteção contra corrosão aplicada
Automotiva	Componentes de suspensão e chassis de alto desempenho	Alta resistência estática para peças leves de alto desempenho
Defesa	Componentes de armas, suportes	Alta resistência à tração e usinabilidade para peças de precisão
Artigos Esportivos	Quadros de bicicleta, equipamentos de escalada	Alta resistência e resistência à fadiga para equipamentos sensíveis ao peso
Eletrônica	Suportes estruturais, alguns dissipadores de calor	Combinação de rigidez e usinabilidade para suportes estruturais

O 7075 permanece a liga preferida para aplicações onde a máxima resistência estática e à fadiga por massa são os principais fatores de projeto e onde estratégias de fabricação e mitigação da corrosão podem ser implementadas. Sua usinabilidade e capacidade para produzir peças de alta precisão o tornam adequado para componentes onde são exigidas tolerâncias apertadas e acabamento superficial.

Dicas para Seleção

Use 7075 quando a relação resistência/peso for primordial e quando os processos de fabricação (tratamento térmico, usinagem, revestimentos) puderem ser rigorosamente controlados. É ideal para fixações aeroespaciais, equipamentos de defesa e peças usinadas de precisão onde o custo adicional e as medidas de controle de corrosão são justificados pelos ganhos de desempenho.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), o 7075 troca condutividade elétrica e térmica, além de excelente conformabilidade, por um aumento na resistência de ordem de magnitude; escolha 1100 somente quando condutividade ou estampagem profunda forem prioritárias. Comparado a ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 7075 oferece resistência estática muito maior, porém com resistência à corrosão e conformabilidade inferiores, portanto essas ligas são preferidas para chapas marítimas, tanques de combustível ou estruturas soldadas. Em comparação com ligas 6xxx tratáveis termicamente (ex.: 6061), o 7075 oferece resistência máxima substancialmente maior, porém com soldabilidade e desempenho contra corrosão inferiores; escolha 7075 para máxima resistência e 6061 quando soldabilidade, qualidade da anodização ou resistência geral à corrosão forem mais importantes.

Considere custo, disponibilidade na cadeia de suprimentos e tratamentos pós-fabricação requeridos na seleção; se for esperado soldagem ou conformação extensa em serviço, avalie 6061 ou 5052 como alternativas, mesmo com resistência inferior.

Resumo Final

O 7075 permanece uma liga de alumínio de alta resistência fundamental onde os projetistas exigem resistência estática próxima ao aço com economia significativa de peso, equilibrada por estratégias cuidadosas de fabricação e controle da corrosão. Sua resposta a tratamento térmico endurecedor por precipitação permite combinações projetadas de resistência e tenacidade em diferentes estados de têmpera, tornando-o indispensável em aplicações aeroespaciais, defesa e de alto desempenho. Seleção correta da têmpera, proteção superficial e controle de processos são essenciais para aproveitar plenamente as capacidades do 7075 enquanto gerenciam suas limitações.