Alumínio 713: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

A liga 713 está posicionada na família de ligas de alumínio de alta resistência e passíveis de tratamento térmico, estando mais alinhada com a química e o desempenho da série 7xxx. É principalmente ligada com zinco como o principal elemento de endurecimento, aliado a magnésio e cobre para produzir uma microestrutura endurecida por precipitação.

O principal mecanismo de endurecimento da 713 é o envelhecimento por tratamento de solução seguido por têmpera controlada e envelhecimento artificial; apresenta endurecimento acentuado pela formação de precipitados da fase MgZn2 (eta) coerente e semi-coerente. As características-chave incluem alta resistência à tração e ao escoamento para sua densidade, resistência intrínseca à corrosão moderada a baixa em comparação com ligas 5xxx/6xxx, e formabilidade limitada, porém trabalhável, em temperas mais brandas; a soldabilidade exige cuidado para evitar amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) e trincas.

Indústrias típicas para a liga 713 incluem fixações estruturais aeroespaciais, componentes automotivos de alto desempenho, equipamentos de defesa e alguns equipamentos marítimos ou esportivos onde a relação resistência/peso é crítica. A liga é escolhida em vez de ligas de menor resistência quando a resistência estática e à fadiga máximas, rigidez e tolerância a danos em relação ao peso são prioridades de projeto maiores do que a resistência absoluta à corrosão ou facilidade de soldagem.

Os projetistas optam pela 713 quando a aplicação exige a máxima resistência de uma liga de alumínio tratável por solução com resposta de envelhecimento relativamente previsível e onde pode ser aplicado restauração mecânica pós-soldagem ou mitigação da corrosão (revestimentos, anodização, ligas sacrificados).

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta (12–20%)	Excelente	Excelente	Totalmente recozida, melhor para conformação e estampagem
H14	Média	Moderado (8–12%)	Boa	Regular	Endurecida por deformação, endurecimento adicional limitado
T5	Médio-Alto	Moderado (6–10%)	Moderada	Regular	Resfriada após trabalho a quente e envelhecimento artificial
T6	Alta	Menor (6–10%)	Regular a baixa	Limitada	Tratada por solução + envelhecimento artificial; resistência máxima
T651	Alta	Menor (6–10%)	Regular a baixa	Limitada	T6 com alívio de tensões por alongamento para estabilizar propriedades
H112	Variável	Variável	Variável	Variável	Têmpera conforme fabricada; condição controlada pelo fornecedor

A têmpera controla fortemente o envelope mecânico da 713: as temperas recozidas O maximizam a ductilidade e formabilidade às custas da resistência, enquanto T6/T651 entregam resistência ao escoamento e tração máximas com reduções concomitantes no alongamento e na dobrabilidade. A seleção da têmpera é um compromisso de engenharia entre operações de conformação requeridas, resistência final em serviço e suscetibilidade a fenômenos como trincas por corrosão sob tensão e amolecimento na ZTA após soldagem.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,40	Impureza; afeta marginalmente a fluidez na fundição e a endurecibilidade
Fe	≤ 0,50	Intermetálicos ricos em Fe podem reduzir tenacidade e vida útil à fadiga
Mn	≤ 0,30	Modificador de estrutura de grão menor; endurecimento por solução sólida limitado
Mg	2,0–2,9	Componente chave para precipitados MgZn2; controla cinética de envelhecimento
Cu	1,2–1,8	Aumenta resistência e dureza, podendo reduzir resistência à corrosão
Zn	5,1–6,5	Principal elemento de liga para resistência formando precipitados Mg-Zn
Cr	0,10–0,30	Controla recristalização e estrutura do grão, melhora tenacidade
Ti	≤ 0,10	Refinador de grão durante fundição ou processamento primário
Outros (cada)	≤ 0,05–0,15	Aditivos traço e elementos residuais; balanço Al

A química nominal da 713 é ajustada para endurecimento por precipitação: zinco e magnésio combinam-se para formar as fases dominantes de endurecimento durante o envelhecimento, enquanto o cobre aumenta a resistência máxima e contribui para a dureza à custa de alguma resistência à corrosão. Cromo e traços de titânio atuam como estabilizadores da microestrutura para refinar grãos e reduzir a suscetibilidade à recristalização durante o processamento termomecânico.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, a 713 exibe forte dependência da têmpera e da espessura da seção. Nas condições T6/T651 pico envelhecidas, a liga desenvolve alta resistência última à tração e resistência significativa ao escoamento com alongamento moderado, enquanto o material recozido apresenta resistência muito menor, porém superior ductilidade e tenacidade. A curva tensão-deformação geralmente mostra plasticidade uniforme limitada antes do estricção localizada em temperas de alta resistência, mas mantém módulo e comportamento elástico razoáveis comparáveis a outros graus de alumínio.

Resistência ao escoamento e à tração são sensíveis aos parâmetros de envelhecimento e à espessura da seção; seções mais espessas resfriam mais lentamente durante a têmpera, o que pode reduzir a dureza máxima alcançável e alterar a cinética de envelhecimento. A dureza é comumente usada como indicador na produção para representar o nível de têmpera e resistência, com indentação Brinell ou Vickers correlacionando com os dados de tração. O desempenho à fadiga é competitivo para a classe quando o acabamento superficial e o estado de tensões residuais são bem controlados, mas a vida útil à fadiga é fortemente afetada por corrosão, entalhes e histórico de trabalho a frio.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6 / T651)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	240–320 MPa	520–590 MPa	Valores de pico T6/T651 dependem da espessura e programa de envelhecimento
Limite de Escoamento (0,2% offset)	110–200 MPa	450–540 MPa	Limite aumenta drasticamente de O para T6; ZTA pode reduzir localmente
Alongamento (em 50 mm)	12–20%	6–12%	Alongamento reduzido por envelhecimento e trabalho a frio; método de medição importa
Dureza (HB)	60–80 HB	140–170 HB	Faixas Brinell aproximadas; dureza correlaciona com propriedades à tração

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,80 g/cm³	Típica para ligas Al-Zn-Mg-Cu de alta resistência; excelente resistência específica
Intervalo de Fusão	~500–635 °C (solidus a liquidus)	A liga reduz ligeiramente o liquidus em relação ao alumínio puro; margem de fundição importante
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K	Menor que ligas 6xxx e alumínio puro, mas ainda boa para dissipação de calor
Condutividade Elétrica	~30–35% IACS	Reduzida pelo processo de liga; típica para ligas da classe 7xxx
Calor Específico	~0,88 J/g·K	Comparável a outras ligas de alumínio trabalhadas
Coeficiente de Expansão Térmica	~23,2 µm/m·K	Próximo dos valores típicos do alumínio; projeto deve considerar deformações térmicas

O conjunto de propriedades físicas posiciona a 713 como um metal estrutural leve, termicamente condutivo, com expansão previsível e capacidade térmica adequada para funções de gestão térmica. A condutividade elétrica reduzida em relação ao alumínio mais puro limita seu uso em condutores de alta corrente, mas a condutividade térmica permanece suficiente para muitas aplicações de dissipadores de calor quando resistência mecânica é requerida junto com desempenho térmico.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Resistência uniforme em seções finas; favorável para conformação a frio em temperas O/H	O, H14, T5, T6	Amplamente usada para painéis e componentes de carenagem
Placa	6–200+ mm	Efeitos de espessura significativos; placas mais grossas podem não atingir resistência total T6 sem têmpera especializada	O, T6, T651	Aplicações estruturais requerem controle cuidadoso da têmpera
Extrusão	Seções transversais de até algumas centenas de mm	Propriedades mecânicas variam com processamento térmico e envelhecimento; anisotropia direcional possível	T5, T6, H112	Perfis longos para armações e reforços
Tubo	Ø10–200 mm	Propriedades sensíveis ao processo de fabricação (sem costura vs soldado) e tratamento térmico subsequente	T6, T651	Tubos hidráulicos, estruturais e para transporte
Barra/Bastão	Ø5–100 mm	Tipicamente produzidos em T6 ou O; resposta ao envelhecimento previsível	O, T6	Fixadores, conexões, componentes usinados

Chapas e gauges finos geralmente são fáceis de conformar e alcançam desempenho mecânico consistente, enquanto placas e extrusões de grande espessura requerem atenção às taxas de têmpera e distorção durante o tratamento de solução. Extrusões e barras costumam ser envelhecidas a jusante (T5/T6) para otimizar a resistência, enquanto tubos soldados e membros estruturais necessitam de tratamento térmico pós-soldagem ou folgas de projeto para amolecimento da ZTA.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	713	EUA	Designação usada para este grau proprietário/industrial; comportamento alinhado à classe 7xxx
EN AW	—	Europa	Não há equivalente EN exato; os comparativos comuns mais próximos são EN AW-7075 e EN AW-7050
JIS	—	Japão	Não há equivalente JIS direto; geralmente comparado a ligas A7075 para comportamento mecânico
GB/T	—	China	Não há equivalente GB/T direto; ligas chinesas da série 7xxx apresentam química e desempenho similares

Não existe uma norma global única que corresponda exatamente ao grau 713; engenheiros tipicamente referenciam ligas estabelecidas da família 7xxx (7075, 7050) para inferir comportamento em projeto, compra e certificação. Pequenas diferenças nos limites de cobre, zinco e magnésio e a presença de microelementos de liga (Cr, Zr, Ti) criam distinções relevantes na resposta à envelhecimento, tenacidade e suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC), que devem ser confirmadas com certificações do fornecedor.

Resistência à Corrosão

Em ambientes atmosféricos, a liga 713 apresenta desempenho razoável quando protegida por revestimentos, pinturas ou filmes anódicos, mas o metal exposto tende a apresentar corrosão por piteamento e exfoliação mais facilmente que as ligas das séries 5xxx e 6xxx. O conteúdo de Cu e a estrutura de precipitados de alta resistência aumentam a suscetibilidade à corrosão localizada e ataque intergranular, especialmente em ambientes cíclicos úmido/seco ou com cloretos.

Exposição marítima exige cautela: com proteção superficial adequada e isolamento catódico/anódico, a liga pode ser usada em ambientes moderadamente agressivos, mas em imersão contínua ou zonas de respingo frequentemente prefere-se aço inoxidável ou ligas 5xxx. A trinca por corrosão sob tensão é uma preocupação real para têmperas de alta resistência (T6/T651), especialmente sob tensões residuais trativas e concentrações elevadas de cloretos; as mitigações no projeto incluem redução das tensões trativas, uso de têmperas de menor resistência ou aplicação de sistemas protetores.

Acoplamento galvânico com materiais mais nobres (aços inoxidáveis, ligas de cobre) pode acelerar a corrosão localizada do 713; recomenda-se revestimentos sacrificiais ou barreiras isolantes para conjuntos com metais mistos. Em comparação com as famílias 3xxx/5xxx, o 713 troca resistência mecânica superior por menor resistência à corrosão intrínseca, exigindo engenharia de corrosão a nível de sistema.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Soldar o 713 é desafiador em têmperas de alta resistência. Processos padrão de soldagem por fusão (TIG/MIG) resultam em amolecimento significativo na zona termicamente afetada (ZTA) e perda das propriedades máximas próximo à solda, além de alta propensão a fissuras quentes se a seleção de material de adição e o projeto da junta não forem otimizados. Uso de ligas de adição de baixa resistência (ex.: equivalentes 5356 ou 4043 para alumínio) reduz risco de fissuras, mas produz juntas com resistência inferior ao metal base; tratamentos térmicos pós-solda e técnicas mecânicas de restauração são necessários para recuperação estrutural quando viável.

Usinabilidade

A usinagem do 713 em têmperas T6/H é geralmente boa em comparação com muitos aços liga de alta resistência, mas requer ferramentaria robusta e revestimentos apropriados devido à alta resistência e tendência ao encruamento na superfície cortada. Ferramentas de carboneto com ângulo positivo e controladores de cavaco são eficazes, com velocidades de corte moderadas e avanço maior para evitar acúmulo de rebarba. Ótimos acabamentos superficiais são alcançáveis; entretanto, fixação e sustentação da peça devem controlar distorção para manter tolerâncias dimensionais.

Formabilidade

A conformação é mais efetiva em têmperas O ou H suaves; os raios de curvatura devem ser definidos conforme a têmpera e a espessura, com razões R/t tipicamente maiores no estado T6. A formabilidade a frio deteriora-se rapidamente com envelhecimento e teor de Cu, então os projetistas costumam conformar em têmperas suaves e depois realizar sequência final de solubilização/envelhecimento quando a geometria e as tensões residuais permitirem. Hidroconformação e conformação por estiramento são práticas para formas complexas usando material recozido e caminhos de deformação controlados.

Comportamento ao Tratamento Térmico

A liga 713 é tratável termicamente e apresenta transições clássicas das têmperas T: o tratamento térmico de solubilização dissolve fases solúveis e prepara uma solução sólida super saturada, a têmpera preserva esse estado, e o envelhecimento artificial precipita fases de endurecimento. Temperaturas típicas de tratamento de solubilização estão na faixa de 470–490 °C, seguidas de têmpera rápida à temperatura ambiente para minimizar a formação de precipitados grosseiros.

Os ciclos de envelhecimento artificial para atingir a força máxima T6 usualmente ocorrem entre 120–180 °C por várias horas; variações produzem condições tipo T5 ou baixo envelhecimento para melhorar tenacidade e reduzir suscetibilidade a SCC, com pequena perda de resistência. A variante T651 inclui uma distensão controlada para alívio de tensões residuais após a têmpera e antes do envelhecimento, estabilizando dimensões para aplicações estruturais.

Se necessário o recozimento, um tratamento térmico completo de amolecimento (O) ocorre em temperaturas entre 340–400 °C com resfriamento lento para recristalização e recuperação da ductilidade; o encruamento por deformação a frio oferece rotas alternativas sem tratamento térmico para aumento moderado da resistência quando tratamentos térmicos forem impraticáveis.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência do 713 começa a degradar-se notavelmente acima de aproximadamente 120–150 °C, à medida que a estabilidade dos precipitados muda e o coarsening (engrossamento) das fases de endurecimento reduz o limite de escoamento e a resistência à tração (UTS). Temperaturas contínuas de serviço acima de ~150 °C são geralmente evitadas para componentes sob carga, salvo desenvolvimento de têmperas específicas para alta temperatura. A oxidação em ar é limitada devido à formação natural de alumina, mas temperaturas elevadas aceleram a formação de camada superficial e podem alterar o comportamento de iniciação de trincas por fadiga.

O comportamento da ZTA sob altas entradas térmicas localizadas (soldagem) pode produzir bandas amolecidas e dissolução de precipitados, requerendo tratamentos térmicos pós-processo para recuperação de propriedades em componentes críticos. A resistência ao fluência em temperaturas elevadas é limitada; para cargas térmicas de longo prazo, projetistas geralmente optam por ligas de alumínio resistentes ao calor ou materiais alternativos para peças que devem reter resistência significativa acima da temperatura ambiente.

Aplicações

Setor	Componente Exemplo	Por que usar 713
Automotivo	Braços de suspensão de alta performance, travessas estruturais	Alta resistência específica e rigidez para redução de peso
Marítimo	Eixos de leme, suportes de alta resistência	Relação resistência/peso e resistência razoável à corrosão com revestimentos
Aeroespacial	Conexões, trilhos de flaps, componentes de trem de pouso (não primários)	Alta resistência estática e à fadiga, boa usinabilidade
Eletrônica	Dispersores térmicos e chassis estruturais	Boa condutividade térmica combinada com maior resistência

Nesses setores, o 713 é escolhido quando rigidez e resistência por unidade de massa guiam decisões de projeto e onde estratégias de proteção superficial podem ser implementadas para gerenciar riscos de corrosão. A liga é particularmente útil onde usinagem e processamento secundário são necessários para produzir peças complexas e portantes.

Dicas para Seleção

Selecione a liga 713 quando o projeto priorizar máxima resistência específica e quando processos de envelhecimento e tratamentos térmicos controlados puderem ser integrados à fabricação. Especifique têmperas mais suaves para operações de conformação e planeje envelhecimento final para alcançar o desempenho mecânico necessário.

Em comparação com alumínio comercial puro (1100), o 713 troca maior resistência e rigidez por menor condutividade elétrica e formabilidade reduzida nas têmperas máximas. Em relação às ligas trabalhadas como 3003 ou 5052, o 713 atinge resistência e resistência à fadiga muito maiores, porém tem menor resistência à corrosão intrínseca e requer processamento térmico. Comparado com ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 713 alcança maior resistência máxima em densidades semelhantes, porém muitas vezes à custa de tenacidade, soldabilidade e suscetibilidade a SCC; escolha o 713 quando a relação resistência/peso superar essas trocas.

Resumo Final

A liga 713 permanece uma escolha valiosa de alumínio tratável termicamente e de alta resistência quando é exigido desempenho mecânico máximo por unidade de massa e os processos de fabricação podem controlar tratamento térmico, proteção superficial e tensões residuais. Sua química projetada oferece aos engenheiros um equilíbrio poderoso entre resistência à tração, usinabilidade e desempenho térmico quando estratégias de corrosão e união a nível de sistema são incorporadas.