Alumínio 8075: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 8075 é uma liga de alumínio tratável termicamente e de alta resistência, que funciona de forma semelhante à família Zn‑Mg‑Cu de alta resistência, em vez das comuns famílias 1xxx–6xxx. Geralmente é classificada na série 8xxx do alumínio, onde a composição química é ajustada para maximizar a resistência, ao mesmo tempo em que se busca manter tenacidade e comportamento à corrosão aceitáveis para aplicações estruturais.

Os principais elementos de liga na 8075 são zinco e magnésio, com adições controladas de cobre e micro-ligas como cromo, zircônio ou titânio para refinar a estrutura granulométrica e controlar a recristalização. O endurecimento ocorre principalmente por precipitação (tratamento térmico em solução seguido de têmpera e envelhecimento artificial), produzindo precipitados finos da fase η (MgZn2) que conferem alta resistência ao escoamento e à tração.

Características-chave da 8075 incluem alta resistência específica, soldabilidade moderada a pobre em processos de fusão, condutividade elétrica e térmica reduzidas em relação ao alumínio puro, e conformabilidade limitada em condições de envelhecimento máximo (peak-aged). As indústrias-alvo incluem estruturas aeroespaciais, componentes de transporte de alta performance e certas peças estruturais marítimas ou ferroviárias onde é exigida alta relação resistência/peso.

Engenheiros escolhem a 8075 quando é necessária uma combinação de alta resistência, tolerância a danos e desempenho otimizado à corrosão (comparado às ligas 7xxx anteriores) e quando a redução de peso justifica o custo adicional do material e processamento. É selecionada em lugar de ligas de menor resistência quando o desempenho estrutural máximo é exigido, e sobre algumas ligas da série 7xxx quando as compensações específicas de usinabilidade ou desempenho anticorrosivo são vantajosas.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recozido, usado para conformação complexa e união antes do endurecimento
H14	Baixa–Média	Média	Boa	Regular	Endurecido por deformação e parcialmente estabilizado para resistência moderada e boa conformabilidade
T5	Média–Alta	Baixa–Média	Regular	Pobre–Regular	Resfriado de temperatura elevada e envelhecido artificialmente; conveniente para extrusões
T6	Alta	Baixa	Pobre	Pobre	Tratado termicamente em solução, temperado e envelhecido artificialmente; confere resistência próxima ao máximo
T651	Alta	Baixa	Pobre	Pobre	T6 com alívio de tensões por estiramento para minimizar tensões residuais após têmpera
T76 / T77	Média–Alta	Média	Melhor que T6	Pobre	Sobreenvelhecido ou envelhecimento modificado para melhorar resistência à trinca por corrosão sob tensão (SCC) com alguma redução da resistência máxima

A têmpera afeta principalmente o equilíbrio entre resistência e ductilidade: as temperas recozidas e endurecidas por deformação apresentam melhor conformabilidade, enquanto T6/T651 oferecem as maiores resistências estáticas. O sobreenvelhecimento (T76/T77) é escolha comum na produção quando se requer maior resistência à corrosão sob tensão, sacrificando parte da resistência máxima.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10–0,50	Desoxidante e formador de fase nos contornos de grão; excesso diminui tenacidade
Fe	≤0,50	Elemento impureza; contribui para intermetálicos que podem reduzir ductilidade
Mn	≤0,30	Controla estrutura de grãos e melhora marginalmente a tenacidade
Mg	1,8–2,6	Principal elemento de endurecimento; forma precipitados MgZn2 com Zn
Cu	0,8–1,9	Aumenta resistência e dureza, mas pode reduzir resistência à corrosão se em excesso
Zn	5,0–6,5	Contribuinte primário da resistência formando precipitados Mg‑Zn; chave para alta resistência
Cr	0,05–0,25	Micro-liga para controle de recristalização e melhora da tenacidade
Ti	≤0,20	Refinador de grão quando adicionado em pequenas quantidades durante fundição/extrusão
Outros / Al equilíbrio	Equilíbrio	Traços de Zr, V ou outros podem estar presentes para controle de precipitação e crescimento de grão

O balanço entre zinco, magnésio e cobre define a química fundamental de precipitação que estabelece a resistência máxima após tratamento térmico em solução e envelhecimento. Elementos micro-ligantes como Cr, Zr e Ti são usados deliberadamente para controlar o tamanho do grão, limitar a recristalização e estabilizar a microestrutura durante o processamento termomecânico, melhorando tenacidade e resistência a fissuras induzidas por têmpera.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, a 8075 se comporta como outras ligas endurecidas por precipitação de alto teor de Zn: resistências ao escoamento e à tração aumentam acentuadamente após tratamento em solução e envelhecimento artificial, mas a ductilidade diminui. Temperas em pico de envelhecimento (T6/T651) entregam alta resistência ao escoamento e boa retenção do módulo elástico, enquanto temperas recozidas ou do tipo H fornecem alongamento superior para operações de conformação. A resistência à fadiga é fortemente influenciada por condição superficial, espessura e tensões residuais, onde jateamento de granalha e acabamento cuidadoso da superfície podem estender significativamente a vida à fadiga.

A resistência ao escoamento na prática para temperas de pico pode atingir valores típicos de ligas 7xxx de alta resistência; entretanto, as taxas de crescimento de trincas de fadiga e a tolerância a danos são sensíveis à microestrutura e histórico manufatureiro. A dureza está fortemente correlacionada com resistência à tração, sendo usada na produção para controle do envelhecimento, onde medições Rockwell ou Vickers proporcionam avaliação rápida do estado da têmpera. Efeitos de espessura são significativos: seções mais grossas esfriam mais lentamente após a têmpera e podem apresentar menor densidade de precipitados e, consequentemente, menor resistência, a menos que gerenciados por processamento controlado ou ciclos de sobreenvelhecimento.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	~200–320 MPa (típico para recozimento pesado)	~470–540 MPa (pico de envelhecimento típico)	Grande variação depende de espessura, envelhecimento e química exata
Limite de Escoamento	~70–180 MPa	~400–480 MPa	Limite varia com sequência de envelhecimento; valores T6/T651 são altos para uso estrutural
Alongamento	15–25%	6–12%	Alongamento cai substancialmente em condições de pico de envelhecimento
Dureza	~40–75 HV	~150–185 HV	Dureza correlaciona com endurecimento por envelhecimento e é usada para controle de qualidade no tratamento térmico

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Típico para ligas de alumínio com alto teor de zinco; usado para cálculo de massa
Faixa de Fusão	Solidus ~480–510 °C; Líquidus ~640–655 °C	A liga amplia a faixa de fusão em relação ao alumínio puro
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K (dependendo da têmpera)	Inferior ao alumínio de alta pureza devido aos elementos de liga
Condutividade Elétrica	~28–40 % IACS	Reduzida com maior teor de Zn e Cu; varia com têmpera e processamento
Calor Específico	~0,88–0,92 kJ/kg·K	Típico para ligas de alumínio em aplicações estruturais
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Coeficiente padrão do alumínio para projeto estrutural

As propriedades físicas refletem o alto teor de liga: condutividades térmica e elétrica são penalizadas em relação ao alumínio pouco ligado, mas permanecem favoráveis em comparação ao aço considerando massa específica. As temperaturas de fusão/solidus são importantes para soldagem e janelas de tratamento térmico; a ampla faixa de fusão e os intermetálicos de baixo ponto de fusão aumentam o risco de fissuração quente durante Soldagem por fusão.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,5–6,0 mm	Calibres finos atingem resistências próximas ao pico após envelhecimento	O, H14, T5, T6, T651	Amplamente utilizada para revestimentos e painéis estruturais finos
Placa	6–200+ mm	Seções mais espessas requerem têmpera cuidadosa e podem apresentar resistência máxima inferior	O, T6, T651	Placas grossas necessitam têmpera controlada ou podem ser usadas em condição sobrematurada
Extrusão	Seções transversais variáveis	Resistência depende da espessura da seção e das têmperas T	T5, T6, T651	Extrusões são endurecíveis por envelhecimento; perfis complexos possíveis com homogeneização controlada
Tubo	Faixa de diâmetro externo varia	Sem costura ou soldado; propriedades mecânicas dependem da espessura da parede e do tratamento térmico	O, T6	Comum para tubos estruturais de alta resistência e peças de chassis
Barra/Haste	Diâmetros até 200 mm	Barras requerem tratamento de solução e têmpera controlada para propriedades máximas	O, T6	Usado onde são necessários alto módulo de seção e resistência localizada

As diferenças no processamento são significativas entre produtos finos e grossos, pois a taxa de têmpera controla a nucleação de precipitados durante o envelhecimento. Chapas e extrusões resfriam rapidamente e alcançam maiores resistências após envelhecimento padrão; placas e barras grandes frequentemente requerem tratamentos térmicos modificados ou sacrificam parte da resistência máxima para evitar fissuração por têmpera ou propriedades inhomogêneas. Os projetistas devem selecionar forma e têmpera para equilibrar conformabilidade, resistência final e rota de fabricação.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	8075	USA	Designação comum usada por fabricantes e fornecedores
EN AW	Não amplamente padronizado	Europa	Sem equivalente direto 1:1 na EN europeia; projetistas frequentemente referenciam EN AW‑7075 ou EN AW‑7020 como análogos funcionais com verificação cuidadosa
JIS	Não padronizado diretamente	Japão	Equivalente não listado comumente; utilizam-se especificações locais e folhas de dados de fornecedores
GB/T	Não amplamente padronizado	China	Sem padrão GB/T direto; siderúrgicas chinesas podem fornecer químicas similares sob designações proprietárias

Não existe um equivalente universalmente aceito 1:1 entre todas as normas para 8075; a liga é controlada principalmente por especificações do fornecedor e requisitos de OEMs aeroespaciais. Ao substituir em projetos internacionais, engenheiros devem comparar a química detalhada, resposta ao tratamento térmico e folhas de propriedades mecânicas, em vez de confiar apenas nos rótulos de grau, pois pequenas diferenças em Cu/Mg/Zn ou elementos microaleados podem afetar significativamente a resposta ao envelhecimento e o desempenho corrosivo.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 8075 é típica para ligas endurecidas por precipitação com alto teor de Zn: razoável em ambientes benignos, mas sensível a atmosferas com altos teores de cloretos ou poluição sem revestimentos protetores. O risco de corrosão por esfoliação e ataque intergranular aumenta quando microestruturas de pico de resistência estão presentes, especialmente em seções mais espessas ou após processamento inadequado. Por isso, revestimentos, tratamentos de conversão, anodização ou pinturas orgânicas são comumente usados em aplicações expostas.

Em ambientes marinhos, o 8075 necessita de medidas de projeto e proteção porque a corrosão localizada e pite causada por cloretos pode iniciar trincas por fadiga; contudo, quando adequadamente revestido e detalhado, pode ser usado em superestruturas marítimas onde a economia de peso é essencial. A suscetibilidade a trinca por corrosão sob tensão (SCC) é uma consideração chave de projeto: condições de pico envelhecido (T6/T651) apresentam maior sensibilidade a SCC, e estratégias de sobrematuração (T76/T77) ou processamento termomecânico são usadas para melhorar a resistência à SCC com algum custo em resistência.

Interações galvânicas devem ser gerenciadas no projeto: 8075 é anódico em relação a muitos aços inoxidáveis e ligas de cobre, exigindo cuidado na junção com metais dissimilares. Comparado às ligas da série 5xxx (ex.: 5052), oferece maior resistência, porém menor resistência intrínseca à corrosão; frente a ligas antigas da série 7xxx, variantes do 8075 são frequentemente ajustadas para melhorar a resistência à esfoliação via microaleações e práticas modificadas de envelhecimento.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem por fusão do 8075 é desafiadora devido ao elevado teor de Zn e Mg, que promove fissuração a quente e produz uma ZAC (zona afetada pelo calor) macia com perda significativa de resistência. A soldagem por fricção por agitação (FSW) é o método preferido para aplicações estruturais pois preserva a distribuição fina de precipitados e minimiza o amolecimento da ZAC. Se a soldagem por fusão for necessária, use materiais de adição de baixa resistência, tratamentos térmicos pré e pós-solda ou conexões mecânicas, e espere que a junta soldada tenha resistência substancialmente inferior ao material base, salvo uso de processos especializados.

Usinabilidade

A usinabilidade do 8075 é geralmente classificada como moderada; a liga maquina melhor em têmperas próximas à condição recozida e torna-se mais exigente em têmperas de pico envelhecido, onde a dureza aumenta o desgaste de ferramentas. Ferramentas de carboneto com ângulos de corte positivos altos e montagens rígidas são recomendadas, e parâmetros de corte devem privilegiar altas velocidades com refrigeramento abundante para evitar a formação de rebarbas. O controle de cavacos tende a ser descontínuo para seções finas e contínuo para têmperas recozidas dúcteis, portanto a geometria da ferramenta e estratégia de refrigeramento devem ser escolhidas para gerenciar a evacuação e o acabamento superficial.

Conformabilidade

Operações de conformação são mais fáceis nas têmperas O e levemente encruadas, onde alongamento e flexibilidade para dobra são elevados; têmperas de pico como T6 são candidatos ruins para conformação fria complexa sem recozimentos intermediários. Raios mínimos de dobra devem ser conservadores em T6 (tipicamente ≥3–6 × espessura dependendo da ferramenta e raio), e conformação estendida/formação é viável em condições pré-recozidas seguidas de tratamento térmico pós-formação para recuperar resistência. Para aplicações de raio apertado ou estampagem profunda, encomende material na têmpera O e planeje etapas subsequentes de solução e envelhecimento se resistência final for requerida.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga endurecível por tratamento térmico, o 8075 responde a ciclos clássicos de tratamento de solução, têmpera e envelhecimento. O tratamento de solução é tipicamente realizado próximo da temperatura de solidus da liga (aproximadamente 475–500 °C dependendo do tamanho da seção) para dissolver fases solúveis, seguido de têmpera imediata para manter solução sólida supersaturada. Após isso ocorre o envelhecimento artificial, com T5 representando envelhecimento artificial direto sem tratamento de solução prévio, e T6 representando tratamento de solução mais envelhecimento artificial; temperaturas de envelhecimento geralmente variam entre 120 °C e 180 °C dependendo do equilíbrio desejado entre resistência e tenacidade.

T651 indica têmpera T6 com estiramento controlado ou alívio de tensões após têmpera para minimizar distorção residual em peças estruturais, comum para placas aeroespaciais. O sobrematurado (T76/T77) utiliza envelhecimento mais prolongado ou a temperaturas mais altas para coarsen precipitados e reduzir suscetibilidade a SCC e esfoliação, produzindo resistência máxima menor, porém desempenho ambiental melhorado. Comportamento não endurecível por tratamento térmico limita-se a operações pré-envelhecimento de trabalho a frio e recozimento para restaurar ductilidade antes do tratamento térmico final.

Desempenho em Alta Temperatura

O 8075 sofre perda apreciável de resistência à medida que a temperatura sobe acima do ambiente; a maior parte da resistência estrutural é degradada acima de ~100–150 °C e não é adequado para serviço prolongado em temperaturas elevadas encontradas em motores ou estruturas quentes. A oxidação em ar é limitada (o alumínio forma uma camada protetora de óxido), mas temperaturas elevadas aceleram a evolução da têmpera e o crescimento dos precipitados, o que reduz as propriedades mecânicas e pode alterar a resistência à corrosão.

A ZAC gerada durante a soldagem também apresentará sobrematuração localizada e amolecimento, agravando a perda de resistência nas proximidades das soldas e tornando críticos os detalhes de design para estruturas quentes. Para exposições de curto prazo ou processos como brasagem, é necessário gerenciamento térmico cuidadoso e tratamentos térmicos pré/pós para evitar alterações microestruturais prejudiciais.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 8075
Aeroespacial	Revestimentos de fuselagem, acessórios estruturais	Alta relação resistência/peso e boas características de fadiga/finalização para estruturas de células
Marinha	Elementos estruturais leves	Economia de peso e bom desempenho anticorrosivo com revestimentos adequados
Automotivo / Transporte	Componentes de chassis e suspensão de alta performance	Alta resistência específica reduz massa e melhora resposta dinâmica
Eletrônica	Suportes estruturais e suportes	Combinação de resistência e condutividade térmica para caminhos térmicos estruturais

Em resumo, o portfólio de aplicações do 8075 é focado em situações onde são necessárias alta resistência estática e à fadiga, e onde projetistas podem justificar tratamentos de fabricação ou proteção especializados. Seu uso é mais impactante em estruturas sensíveis ao peso onde ligas tradicionais de alumínio não conseguem atingir as metas de resistência sem aumento excessivo da espessura.

Insights para Seleção

Para uma orientação rápida na escolha, opte pelo 8075 quando precisar de uma liga de alta resistência, endurecível por precipitação, com desempenho mecânico de grau aeroespacial e puder acomodar soldabilidade restrita e medidas de proteção contra corrosão. É melhor especificar essa liga quando rigidez crítica ao peso e alta performance à fadiga forem drivers de projeto e quando houver capacidade de processamento (FSW, têmpera controlada, envelhecimento especializado) disponível.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 8075 sacrifica condutividade elétrica e térmica, bem como conformabilidade, em favor de resistência significativamente maior e maior resistência à fadiga. Em relação às ligas trabalhadas a frio comuns (3003 / 5052), o 8075 apresenta resistência substancialmente superior, mas normalmente requer revestimentos e controle rigoroso da corrosão para igualar a robustez ambiental da série 5xxx. Comparado a ligas comunições tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 8075 oferece maior resistência máxima para aplicações estruturais; escolha o 8075 quando a relação resistência máxima/peso for mais importante que a maior manufaturabilidade e facilidade de soldagem da família 6xxx.

Resumo Final

A liga 8075 permanece relevante para a engenharia moderna, onde resistência específica alta e desempenho à fadiga ajustado são essenciais, e onde processos de fabricação e medidas de proteção estão implementados para gerenciar os compromissos entre soldabilidade e corrosão. Sua natureza tratável termicamente e as estratégias adaptáveis de envelhecimento tornam-na um material útil para aplicações estruturais de alto desempenho e sensíveis ao peso.