Alumínio 712: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Completa

A Liga 712 é uma liga de alumínio de alta resistência e que pode ser submetida a tratamento térmico, classificada principalmente na série 7xxx, onde o zinco é o principal agente de fortalecimento. Sua química é dominada por adições de Zn-Mg-Cu que promovem o envelhecimento por precipitação, com adições vestigiais de Cr/Ti ou Zr frequentemente utilizadas para controle da estrutura de grão e melhoria da tenacidade. O principal mecanismo de fortalecimento é o endurecimento por precipitação após tratamento de solução e envelhecimento artificial, embora em alguns tratamentos a têmpera por trabalho possa ser aplicada para ajuste das propriedades. Características típicas incluem alta resistência estática e boa rigidez para estruturas sensíveis ao peso, condutividade térmica e elétrica moderadas, e um trade-off de resistência à corrosão geral e soldabilidade reduzidas em comparação com ligas das famílias 5xxx e 6xxx.

Os setores que utilizam a Liga 712 são principalmente o aeroespacial e transporte de alta performance, onde a relação resistência-peso e desempenho à fratura são prioridades, além de algumas aplicações marinhas de alta resistência e automotivas especiais que requerem desempenho estrutural superior. A liga é escolhida sobre ligas de menor resistência quando os projetos exigem alto limite de escoamento e resistência à tração sem recorrer a materiais exóticos ou espessuras maiores. Engenheiros selecionam a 712 quando o projeto demanda alta resistência específica e resistência à fadiga, enquanto aceitam a necessidade de processos de fabricação controlados e estratégias de mitigação da corrosão. Comparada às ligas da série 6xxx, a 712 oferece maior resistência de pico às custas da conformabilidade e propriedades comprometidas pela soldagem, fazendo dela um material especialista em vez de uma liga estrutural para uso geral.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Recozido total; máxima ductilidade para conformação
H14	Média	Médio-Baixo	Boa	Regular	Endurecida por trabalho a resistência intermediária sem envelhecimento
T5	Médio-Alto	Médio	Regular	Regular	Resfriada após processo de conformação a temperatura elevada e envelhecida artificialmente
T6	Alta	Baixo-Médio	Limitada	Ruim	Tratada termicamente em solução e envelhecida artificialmente até resistência máxima
T651	Alta	Baixo-Médio	Limitada	Ruim	Tratada em solução, aliviada de tensões por estiramento, e envelhecida artificialmente
T73	Médio-Alto	Médio	Boa	Melhorada	Estado sobrematurado com resistência melhorada à corrosão sob tensão (SCC) e tenacidade

A têmpera influencia fortemente o equilíbrio entre resistência e ductilidade para a 712; as têmperas O e H são usadas quando é necessária formação significativa, enquanto as têmperas T maximizam a resistência por meio do controle da precipitação. Têmperas sobrematuradas, como T73, são empregadas para melhorar a tenacidade à fratura e a resistência à corrosão sob tensão, em detrimento de alguma resistência máxima.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10–0,40	Impureza vestigial, controla características de fundição
Fe	0,10–0,50	Impureza que pode formar intermetálicos afetando a tenacidade
Mn	0,05–0,30	Menor adição; pode melhorar ligeiramente a estrutura do grão e a resistência
Mg	1,3–2,5	Principal elemento co-aleante com Zn para formar precipitados MgZn2
Cu	0,8–2,0	Intensificador de resistência e controla a cinética do envelhecimento
Zn	4,5–6,5	Principal agente de fortalecimento nas ligas da classe 7xxx
Cr	0,02–0,30	Microaleação para controle da recristalização e tenacidade
Ti	0,01–0,10	Refinador de grão em produtos forjados
Outros	Equilíbrio / impurezas (cada um <0,05–0,5)	Elementos residuais (Zr, V, etc.) para controle de grão e efeitos vestigiais

O sistema Zn–Mg–Cu define a resposta ao envelhecimento: Zn e Mg combinam-se para formar precipitados finos de MgZn2 que fornecem a maior parte do fortalecimento após envelhecimento, enquanto o Cu modifica a cinética da precipitação e aumenta a resistência máxima. Adições microaleantes como Cr, Ti ou Zr são usadas para limitar o crescimento do grão durante o tratamento em solução e para melhorar a resistência à fratura e fadiga ao estabilizar uma estrutura sub-grain fina. Elementos residuais e impurezas influenciam a formação de fases na contorno de grão e, portanto, afetam a suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) e a tenacidade.

Propriedades Mecânicas

Sob carregamento à tração, a 712 exibe comportamento clássico de alumínio tratável termicamente, no qual resistência e ductilidade são fortemente dependentes da têmpera; têmperas tratadas em solução e envelhecidas até o pico desenvolvem alta resistência à tração e ao escoamento com ductilidade moderada. O limite de escoamento nas têmperas de pico é tipicamente uma grande fração da resistência à tração máxima, o que beneficia a estabilidade dimensional sob cargas em serviço, mas reduz a janela de conformação e aumenta o springback. A dureza se correlaciona bem com as propriedades de tração: a dureza aumenta substancialmente após o envelhecimento, devido ao desenvolvimento de precipitados coerentes e semi-coerentes; este endurecimento também influencia as características de usinagem e a iniciação de trincas por fadiga. A espessura e o tamanho da seção influenciam a resistência máxima alcançável devido à sensibilidade ao revenimento; seções espessas podem apresentar menor resistência e tenacidade devido ao resfriamento mais lento e à formação de precipitados interdendríticos maiores.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex: T6)	Observações
Resistência à Tração	~220–260 MPa	~520–580 MPa	Valores de pico em T6 semelhantes a outros alumínios de alto Zn; depende da espessura da seção
Limite de Escoamento	~60–120 MPa	~460–520 MPa	Aumento significativo com envelhecimento; razão de escoamento alta em estados T6
Alongamento	~18–26%	~6–12%	Ductilidade reduzida após envelhecimento; condição O preferida para conformação severa
Dureza	~50–75 HB	~140–165 HB	Dureza Brinell aumenta substancialmente com envelhecimento e precipitação

O desempenho em fadiga da 712 bem processada pode ser excelente em comparação com ligas de menor resistência, desde que a qualidade superficial, o estado de tensões residuais e a corrosão sejam controlados. A resistência máxima à fadiga é alcançada em condições T651 ou sobrematuradas, que equilibram resistência e resistência à propagação de trincas, enquanto estados de pico agressivos maximizam a resistência estática, mas podem ser mais sensíveis a trincas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,78 g/cm³	Típica para ligas Al–Zn–Mg–Cu; favorável relação resistência-peso
Faixa de Fusão	~500–645 °C	Intervalo solidus–líquido depende dos níveis de Zn/Cu e fases secundárias
Condutividade Térmica	120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; reduzida pela liga e precipitados
Condutividade Elétrica	28–38 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro devido a solutos e precipitados
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Próximo ao calor específico da maioria das ligas de alumínio forjado
Expansão Térmica	23–24 µm/m·K	Coeficiente de expansão térmica representativo para ligas de alumínio

As propriedades físicas tornam a 712 atraente para peças estruturais sensíveis ao peso que requerem estabilidade térmica e dissipação adequada de calor, embora as condutividades térmica e elétrica sejam inferiores às de ligas de alumínio mais puras. As faixas de fusão e solidificação influenciam o comportamento de fundição e soldagem; os intervalos de solidificação favorecem a formação de fases intermetálicas que devem ser controladas por meio do ajuste da liga e controle do processo.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Resistência consistente em bitolas finas; boa para painéis moldados	O, H14, T5, T6	Utilizada onde é necessária alta resistência específica e conformação de espessura fina
Placa	6–150+ mm	Resistência e tenacidade sensíveis à espessura; sensibilidade ao têmpera em seções espessas	O, T6, T651, T73	Seções pesadas requerem controle térmico rigoroso durante a têmpera e envelhecimento
Extrusão	Espessura da parede 1–20 mm	Perfis extrudados podem atingir alta resistência, mas são limitados pela taxa de têmpera	T5, T6 (pós-envelhecimento)	Seções complexas podem exigir envelhecimento direto ou ciclos de cura de pintura
Tubo	Diâmetro externo 10–300 mm	Propriedades mecânicas dependem do processo de fabricação e da redução	O, T6	Tubos sem costura ou soldados requerem tratamento térmico pós-processo para propriedades máximas
Barra/Vareta	Diâmetro 3–150 mm	Barras respondem bem a sequências de solubilização/têmpera/envelhecimento; tamanho da seção controla as propriedades	O, T6	Usadas para conexões, peças usinadas e componentes altamente solicitados

Diferentes formas de produto requerem processos personalizados para atingir as propriedades alvo; chapas finas podem ser resfriadas rapidamente e envelhecidas para condições de pico, enquanto placas espessas demandam estratégias especializadas de têmpera ou sobreenvelhecimento para reduzir gradientes residuais. Histórico de extrusão e laminação influencia o comportamento de recristalização e a anisotropia final; consequentemente, projetistas devem considerar propriedades direcionais e o efeito do trabalho a frio ou estiramento para alinhamento nas temperas entregues.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	712	USA	Designação industrial para a família de ligas trabalhadas Zn–Mg–Cu de alta resistência
EN AW	Sem equivalente direto	Europa	Nenhuma designação EN AW corresponde exatamente ao 712; os análogos mais próximos são AW-7075 e AW-7050
JIS	Sem equivalente direto	Japão	Não existe contraparte JIS exata; desempenho similar com ligas da série A7075
GB/T	Sem equivalente direto	China	Normas chinesas podem indicar ligas Zn–Mg–Cu de alta resistência semelhantes, porém não um equivalente direto ao 712

Diferenças sutis entre o 712 e os graus padronizados próximos surgem das proporções exatas de Zn/Mg/Cu e adições de micro-ligas que alteram as sequências de precipitação e a sensibilidade à têmpera. Pequenos desvios nos níveis de Cu ou Zn podem alterar a resistência de pico envelhecido, tenacidade à fratura e suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão, portanto substituições diretas devem ser validadas por ensaios mecânicos e avaliações de corrosão. Normas regionais frequentemente fornecem alternativas com desempenho próximo, mas compradores devem verificar designações de tempera, qualificações da forma do produto e certificados de propriedade antes de especificar substituições diretas.

Resistência à Corrosão

A liga 712 apresenta resistência moderada à corrosão atmosférica em ambientes não agressivos, mas é mais suscetível à corrosão localizada e piteada do que ligas 5xxx ou ligas 6xxx recozidas devido ao seu maior teor de Zn e Cu. Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, a liga requer medidas protetivas como sistemas de pintura, anodização ou proteção catódica; caso contrário, a corrosão por piteamento e esfoliação pode acelerar a degradação do componente. A fratura por corrosão sob tensão (SCC) é um risco conhecido para ligas Zn–Mg–Cu de alta resistência e é influenciada pelo estado metalúrgico, tensões residuais e condição de envelhecimento; sobreenvelhecimento (ex.: T73) ou alívio de tensões residuais via estiramento reduzem a suscetibilidade ao SCC. Interações galvânicas com metais díspares são importantes: o 712 é anódico em relação aos aços inoxidáveis e catódico em relação ao magnésio, devendo ser especificada isolação ou parafusos e revestimentos compatíveis para evitar corrosão galvânica.

Comparado com ligas da família 5xxx (à base de magnésio), o 712 abdica da robustez contra corrosão para obter maior resistência; as séries 5xxx normalmente resistem melhor ao ambiente marinho sem sistemas pesados de proteção. Em relação às ligas 6xxx, o 712 geralmente oferece maior resistência estática, porém desempenho inferior à corrosão geral e zona da solda, exigindo proteção superficial adicional em aplicações expostas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem da Liga 712 por métodos convencionais de fusão (TIG/MIG) apresenta desafios devido ao aporte térmico que modifica o estado de precipitação e causa amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA), levando a perda significativa de resistência adjacente à solda. Ligas de adição especializadas e controle do processo reduzem risco de trincas a quente, mas mesmo com as ligas corretas a junta soldada ou reparada normalmente não recupera a resistência máxima do metal base na têmpera T6; a soldagem por fricção-agitação é frequentemente preferida para manter propriedades mecânicas mais elevadas e minimizar porosidade e trincamento. Tratamentos pré e pós-solda, incluindo pré-aquecimento controlado, têmpera/envelhecimento ou alívio local de tensões mecânicas são comumente necessários para controlar distorções e otimizar desempenho da junta.

Usinabilidade

A usinabilidade do 712 é geralmente boa na condição T6 em comparação com muitas ligas de alumínio de alta resistência devido à sua microestrutura relativamente uniforme, porém forças de corte e controle de cavacos são maiores do que em ligas mais macias. Ferramentas de carboneto com geometria de ângulo positivo e aços rápidos com revestimentos adequados são recomendados; velocidades de corte e avanços devem ser ajustados para equilibrar vida útil da ferramenta e acabamento, e é aconselhável o uso de fluido refrigerante para controlar aporte térmico e evitar deposição de cavaco na aresta da ferramenta. Acabamento superficial e tensões residuais induzidas pela usinagem influenciam o comportamento à fadiga, portanto passes finais de usinagem e tratamentos de alívio de tensão devem ser especificados para componentes críticos na indústria aeroespacial.

Conformabilidade

A conformação é melhor realizada nas temperas O ou H macias, onde alongamento e dobrabilidade são maximizados; temperas T6 e outras temperas de pico apresentam capacidade limitada de conformação a frio e maior retorno elástico (springback) e risco de trincas. Raios mínimos de curvatura dependem da bitola e tempera, mas uma regra conservadora é projetar dobras com raios de 2–4× a espessura do material para seções T6 e 1–2× para material temperado O. Quando são necessárias formas complexas para peças de alta resistência, conformação próxima da forma final seguida de tratamento térmico (envelhecimento ou sequências de solubilização/envelhecimento) é frequentemente a rota de fabricação mais prática.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga tratável termicamente, o 712 segue um ciclo padrão de solubilização, têmpera e envelhecimento artificial para desenvolver propriedades mecânicas máximas. As temperaturas de solubilização tipicamente variam entre 470–490 °C para dissolver fases solúveis, seguidas por têmpera rápida para manter uma solução sólida supersaturada que precipitará durante o envelhecimento. Os ciclos de envelhecimento artificial variam conforme o equilíbrio desejado entre resistência e resistência ao SCC; um envelhecimento típico do tipo T6 pode utilizar 120–130 °C por várias horas para atingir dureza máxima, enquanto o sobreenvelhecimento (T73) emprega temperaturas maiores ou tempos prolongados para coarsening das precipitações e melhora da tenacidade e resistência à corrosão. Transições das temperas T podem ser usadas para ajustar propriedades: recozimentos de reversão e estágios controlados de envelhecimento natural influenciam a resposta posterior ao envelhecimento artificial e devem ser controlados para garantir a obtenção reprodutível das propriedades.

Encruamento desempenha papel limitado comparado ao endurecimento por precipitação para o 712, mas o trabalho a frio pode ser usado para aumentar a resistência em temperas intermediárias (ex.: série H1x) desde que a resposta ao envelhecimento seja compatível. O recozimento total retorna a liga ao estado O facilmente conformável e é utilizado antes de operações severas de conformação.

Desempenho em Alta Temperatura

A retenção de resistência em temperaturas elevadas é limitada para a Liga 712; ocorre amolecimento significativo acima de aproximadamente 120–150 °C porque a estrutura de precipitados projetada sofre coarsening e perde coerência. Para exposições de curto prazo até cerca de 200 °C, alguma resistência residual pode permanecer, mas o serviço de longo prazo em temperaturas elevadas reduzirá o limite de escoamento e acelerará o creep e o relaxamento das tensões residuais. A oxidação é mínima para ligas de alumínio em temperaturas moderadas, porém revestimentos protetores podem se degradar e permitir corrosão localizada se a estabilidade térmica for insuficiente. As zonas termicamente afetadas (ZTA) geradas pela soldagem ou outros ciclos térmicos são particularmente vulneráveis à perda de resistência devido à dissolução e reprecipitação dos precipitados, assim exposições térmicas durante a fabricação devem ser rigidamente controladas para manter a integridade mecânica.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 712 é Utilizado
Aeroespacial	Fixações da fuselagem e estruturas de passagem de asa	Alta resistência específica e tenacidade à fratura para partes estruturais primárias
Marinha	Fixações e vergalhões de casco de alta resistência	Alto índice resistência-peso e boa resistência à fadiga com proteção anticorrosiva adequada
Automotiva	Elementos de chassi de alto desempenho e componentes de suspensão	Redução de peso onde resistência máxima e rigidez reduzem a massa
Eletrônica	Estruturas e suportes de alta resistência	Resistência e estabilidade dimensional com condutividade térmica moderada
Defesa	Carcaças de projéteis, suportes estruturais	Alta resistência e bom desempenho em fadiga sob carregamento cíclico

A liga 712 é selecionada quando o equilíbrio entre alta resistência estática, tenacidade aceitável e um processo de fabricação controlável proporcionam vantagens claras de desempenho em estruturas críticas para segurança ou peso. Seu uso é mais eficaz quando proteção anticorrosiva adicional e processos de fabricação controlados estão disponíveis no orçamento.

Considerações para Seleção

A liga 712 é melhor selecionada quando a alta resistência estática e rigidez são os principais requisitos de projeto e o plano de fabricação inclui tratamento térmico controlado e proteção anticorrosiva. Comparada ao alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), o 712 sacrifica condutividade elétrica e térmica e conformabilidade em troca de resistência à tração e limite de escoamento muito superiores, tornando-o inadequado para aplicações que exigem máxima condutividade ou estiramento profundo.

Em comparação com ligas de trabalho a frio comuns como 3003 ou 5052, o 712 oferece resistência significativamente maior, porém com menor conformabilidade e maior sensibilidade à corrosão marinha; utilize o 712 quando o requisito de resistência estrutural se sobrepuser à facilidade de conformação ou resistência natural à corrosão. Comparado a ligas 6xxx tratáveis termicamente (ex.: 6061/6063), o 712 proporciona pico de resistência maior, mas geralmente propriedades piores na zona de solda e menor resistência à corrosão; escolha o 712 quando a máxima relação resistência-peso for necessária e o projeto permitir processos de união especializados ou FSW e revestimentos protetores.

Resumo Final

A liga 712 permanece relevante quando os projetistas demandam um alumínio tratável termicamente e de alta resistência com excelente envelope de resistência específica e bom comportamento em fadiga, desde que sejam implementados controles de fabricação e estratégias de mitigação da corrosão. Quando empregada com os tratamentos térmicos, métodos de união e medidas protetivas adequados, a 712 oferece soluções confiáveis e de alto desempenho para aplicações aeroespaciais, marítimas e de transporte de alto padrão.