Alumínio EN AW-1350: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações
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Visão Geral Abrangente
EN AW-1350 é uma liga de alumínio da série 1xxx e está classificada entre os graus de alumínio comercialmente puro. É caracterizada por um teor muito alto de alumínio (tipicamente ≥99,5%), com apenas traços de impurezas comuns como silício, ferro e cobre.
A liga baseia suas propriedades no comportamento de solução sólida e encruamento, em vez de tratamento térmico por precipitação; é não tratável termicamente e é fortalecida principalmente pelo trabalho a frio. As principais características incluem excelente condutividade elétrica e térmica, resistência excepcional à corrosão em muitas atmosferas, superior conformabilidade e muito boa soldabilidade, embora com resistência mecânica relativamente baixa.
Indústrias típicas que utilizam EN AW-1350 incluem distribuição elétrica (barramentos, condutores), equipamentos para processamento químico e alimentício, arquitetura e aparelhos de troca de calor. Engenheiros optam pelo EN AW-1350 quando a máxima condutividade, qualidade da superfície e facilidade de conformação são priorizadas em detrimento da resistência estrutural máxima, ou quando é exigida alta pureza para compatibilidade eletroquímica ou química.
A liga é escolhida em relação a outras quando sua combinação de condutividade, resistência à corrosão e ductilidade supera ligas mais voltadas para resistência; é frequentemente preferida em relação às ligas das séries 6xxx ou 5xxx quando o desempenho elétrico e a conformabilidade são os principais requisitos de projeto.
Variedades de Tratamento Térmico (Temper)
| Temper | Nível de Resistência | Alongamento | Conformabilidade | Soldabilidade | Observações |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Baixo | Alto | Excelente | Excelente | Totalmente recozido, máxima ductilidade e condutividade elétrica |
| H12 | Baixo–Moderado | Moderado | Muito Bom | Excelente | Algum encruamento para uso estrutural leve |
| H14 | Moderado | Moderado | Bom | Excelente | Temper comum comercial, força e conformabilidade equilibradas |
| H16 | Moderado–Alto | Menor | Regular | Excelente | Maior encruamento para chapas usadas em peças formadas |
| H18 | Alto | Baixo | Limitado | Excelente | Fortemente encruado, conformabilidade limitada |
| H19 | Muito Alto | Muito Baixo | Pobre | Excelente | Quase máxima resistência por trabalho a frio para formatos especificados pelo fornecedor |
A seleção do temper controla o desempenho mecânico e elétrico pela quantidade de trabalho a frio introduzido. O estado recozido (O) é usado quando a complexidade da conformação ou a condutividade são críticas, enquanto os temperamentos da série H são empregados quando incrementos na resistência são necessários, com perda gradual de ductilidade e condutividade.
Composição Química
| Elemento | Faixa % | Observações |
|---|---|---|
| Al | Equilíbrio (tipicamente ≥99,5) | Constituinte primário; define condutividade e resistência à corrosão |
| Si | ≤0,15–0,25 | Impureza em traço; reduz ligeiramente a condutividade quando presente |
| Fe | ≤0,30–0,40 | Impureza comum; pode formar intermetálicos que afetam resistência e acabamento superficial |
| Mn | ≤0,05–0,10 | Mínimo neste grau; não atua como elemento de endurecimento |
| Mg | ≤0,05–0,10 | Geralmente muito baixo; potencial negligenciável para envelhecimento endurecido |
| Cu | ≤0,05–0,10 | Mantido muito baixo para preservar condutividade e resistência à corrosão |
| Zn | ≤0,05–0,10 | Traço; efeito limitado em baixas concentrações |
| Cr | ≤0,05 | Traço; modificador menor de microestrutura |
| Ti | ≤0,03 | Frequentemente presente em quantidades de microalloying para refinamento de grãos |
| Outros | Cada um ≤0,05; total ≤0,15–0,20 | Resíduos e microligas intencionais mantidos mínimos |
EN AW-1350 é essencialmente um alumínio de alta pureza com níveis de impurezas rigorosamente controlados. A alta fração de alumínio assegura alta condutividade elétrica e térmica, com pequenos elementos residuais afetando principalmente características da superfície, comportamento de recristalização e potencial para formação de partículas intermetálicas que podem influenciar conformação e qualidade superficial.
Propriedades Mecânicas
No estado recozido O, o EN AW-1350 apresenta baixas resistências à tração e ao escoamento e alta ductilidade; a resistência à tração típica é baixa comparada a ligas estruturais, e o alongamento é geralmente alto o suficiente para estamparia profunda e conformação complexa. O encruamento (tempers H) eleva os limites de escoamento e resistência à tração enquanto reduz o alongamento de forma previsível; o grau de trabalho a frio regula os incrementos nas propriedades mecânicas.
A dureza no estado recozido é baixa, aumentando com o tratamento temperado H; o material é macio em relação às ligas 5xxx e 6xxx, mas mantém excelente tenacidade. O desempenho à fadiga é moderado e dependente da condição da superfície e tensões induzidas pela conformação; superfícies lisas e a evitação de entalhes agudos são importantes para preservar a vida à fadiga.
A espessura e o calibre da chapa influenciam significativamente a resposta mecânica — calibres finos são mais facilmente encruados a temperaturas H mais elevadas, enquanto chapas mais espessas exibem menor eficiência de encruamento e tamanhos de grão maiores após processamento.
| Propriedade | O / Recozido | Temper Chave (ex.: H14) | Observações |
|---|---|---|---|
| Resistência à Tração | Tipicamente baixa (ex.: ~50–90 MPa) | Moderada (ex.: ~100–150 MPa) | Valores variam com espessura e grau de trabalho a frio |
| Limite de Escoamento | Muito baixo (freqüentemente ≤30–40 MPa) | Moderado (ex.: 60–110 MPa) | Aumenta substancialmente com temperamentos H |
| Alongamento | Alto (≥30–40% típico) | Moderado (10–25%) | O trabalho a frio reduz progressivamente o alongamento |
| Dureza | Baixa (macio) | Aumentada | Dureza aumenta com encruamento; valores HB/HRB dependem do temper específico |
Propriedades Físicas
| Propriedade | Valor | Observações |
|---|---|---|
| Densidade | ~2,70–2,71 g/cm³ | Típico para ligas de alumínio quase puro |
| Faixa de Fusão | ~660 °C (solidus/liquidus próximo do alumínio puro) | Faixa de fusão estreita devido ao alto teor de Al |
| Condutividade Térmica | ~210–235 W/m·K | Muito alta; uma das vantagens da série 1xxx |
| Condutividade Elétrica | ~55–63 % IACS (dependendo do temper) | Alta condutividade no estado O; ligeira redução pelo trabalho a frio |
| Calor Específico | ~900 J/kg·K (0,9 J/g·K) | Valor típico próximo à temperatura ambiente |
| Coeficiente de Expansão Térmica | ~23–24 µm/m·K (23–24 ×10⁻⁶/K) | Comportamento típico do alumínio em expansão térmica |
As constantes físicas refletem a matriz de alumínio quase puro e influenciam muitas escolhas de aplicação: condutividade térmica e elétrica estão entre as melhores disponíveis em ligas de alumínio. O ponto de fusão relativamente estreito e alta condutividade térmica também impactam decisões de soldagem e processamento térmico.
Formas de Produto
| Forma | Espessura/Tamanho Típico | Comportamento da Resistência | Tempers Comuns | Observações |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0,1–6,0 mm | Chapa fina pode ser encruada para temperas H | O, H12, H14, H16, H18 | Ampla disponibilidade; usada para conformação e tiras condutoras |
| Placa | >6 mm | Encruamento limitado em placas grossas; geralmente mais macia | O, H112 | Usada para componentes mais espessos não estruturais e tanques |
| Extrusão | Diversas seções transversais | Resistência depende do trabalho a frio pós-extrusão | O, H12, H14 | Boa para perfis onde condutividade e acabamento superficial são importantes |
| Tubo | Diâmetro externo de pequeno a grande | Comportamento semelhante a chapa/placa; limite de conformação depende da espessura da parede | O, H12, H14 | Usado em trocadores de calor e perfis arquitetônicos |
| Barra/Vareta | Diâmetros até várias dezenas de mm | Pode ser fornecido estirado para aumentar resistência | O, H12, H14 | Usado onde usinabilidade e condutividade são importantes |
O fator de forma e a espessura determinam o temper e desempenho alcançáveis. Chapas e extrusões permitem fortalecimento eficiente por trabalho a frio e tolerâncias apertadas, enquanto placas e seções pesadas geralmente são fornecidas em tempera recozida ou com baixo encruamento devido às limitações do trabalho a frio em material espesso.
Graus Equivalentes
| Norma | Grau | Região | Observações |
|---|---|---|---|
| AA / ASTM | 1350 | EUA | Designação comum de liga nos EUA correspondente ao EN AW-1350 |
| EN AW | 1350 | Europa | Designação europeia padrão; quimicamente comparável ao AA1350 |
| JIS | A1050 / A1050P | Japão | Graus de alumínio comercial de pureza próxima usados no Japão |
| GB/T | 1350 | China | Marcadores padrão chineses com composição química amplamente equivalente |
Tabelas de graus equivalentes mostram convenções regionais de nomenclatura ao invés de correspondências de desempenho exatas; pequenas diferenças em limites de impurezas, definições de têmper ou testes de laminação podem existir entre normas. Engenheiros devem revisar tabelas químicas e mecânicas específicas para validação cruzada em aplicações críticas.
Resistência à Corrosão
EN AW-1350 apresenta excelente resistência geral à corrosão atmosférica graças à alta fração de alumínio que forma uma película estável e protetora de Al2O3. Em atmosferas industriais e rurais seu desempenho é excelente, resistindo à oxidação e à maioria dos ambientes químicos brandos quando não exposto a agentes agressivos como cloretos fortes ou ácidos industriais.
Em ambientes marinhos ou com presença de cloretos, a liga tem desempenho razoável, porém é mais suscetível à corrosão por pite e fissuras do que ligas Al-Mg ou Al-Mn formuladas para serviço marinho; acabamento superficial e revestimentos são frequentemente usados para melhorar o comportamento a longo prazo. Trinca sob corrosão por tensão é incomum nesta classe pela baixa resistência e ausência de endurecimento por precipitação, mas tensões residuais e ambientes agressivos podem induzir ataques localizados.
Interações galvânicas devem ser consideradas ao acoplar EN AW-1350 a aços inoxidáveis ou ligas de cobre; a alta nobreza do alumínio causa comportamento anódico em algumas combinações, podendo demandar proteção sacrificial ou isolamento. Comparada às ligas das séries 5xxx ou 6xxx, a 1350 normalmente oferece resistência à corrosão comparável ou superior devido ao menor teor de elementos de liga capazes de formar sítios intermetálicos ativos.
Propriedades de Fabricação
Soldabilidade
Soldar EN AW-1350 é simples com processos de fusão como TIG e MIG devido à alta pureza e baixo teor de liga. Recomendam-se arames de solda de alumínio com química similar (ex.: tipos Al99.5) ou arames Al-Si (ex.: ER4043) quando se deseja melhor fluidez e menor tendência a trincas; a escolha do arame deve considerar a condutividade final e requisitos de corrosão. Risco de trinca a quente é baixo comparado a materiais mais ligados, mas o calor da soldagem pode alterar localmente propriedades mecânicas devido à recristalização e perda de resistência por encruamento na ZTA.
Usinabilidade
O comportamento de usinagem é típico de ligas de alumínio macias e dúcteis: excelente usinabilidade com baixas forças de corte e bom acabamento superficial. Ferramentas de metal duro ou aço rápido com geometria positiva são preferidas para evitar acúmulo de cavaco; velocidades e avanços devem ser otimizados conforme têmper e seção para evitar smeared surfaces. Formação de cavaco é geralmente contínua e cuidados com evacuação são necessários; lubrificantes ou jatos de ar podem melhorar qualidade superficial e vida útil da ferramenta.
Conformabilidade
A conformabilidade é um dos pontos fortes do EN AW-1350, especialmente no têmper recozido O onde estiramento profundo e dobras complexas são rotineiras. Raios mínimos de dobra são generosos na condição O e se tornam menores com o aumento do têmper H; práticas comuns recomendam raios maiores para têmperes H16–H18 para evitar trincas. Retorno elástico é moderado, porém previsível; engenheiros de processo devem calibrar ferramentas conforme têmper e espessura para atingir precisão dimensional.
Comportamento ao Tratamento Térmico
EN AW-1350 não é tratável termicamente e não responde a ciclos de solubilização e envelhecimento para aumento de resistência. O controle das propriedades é feito por níveis de trabalho a frio e recozimento: o recozimento completo é usado para restaurar ductilidade e condutividade após conformação. Ciclos típicos de recozimento (recristalização) são realizados em temperaturas aproximadas entre 300–415 °C (dependendo da espessura da seção) com resfriamento controlado; isso dissolve estruturas de discordâncias e retorna a microestrutura à condição macia O.
Por não haver mecanismo de endurecimento por precipitação, tentativas de envelhecimento artificial não produzem os saltos de propriedades observados nas ligas das séries 2xxx/6xxx/7xxx. O projeto e processamento devem portanto considerar limites de propriedades alcançáveis apenas pelo trabalho mecânico e ciclos de recozimento térmico.
Desempenho em Alta Temperatura
EN AW-1350 mantém propriedades mecânicas úteis em temperaturas moderadamente elevadas, mas apresenta perda progressiva de resistência acima de aproximadamente 100–150 °C. Resistência ao creep é limitada em comparação com ligas de alumínio ligadas projetadas para serviço em alta temperatura; cargas longas e térmicas demandam margens de projeto conservadoras. A oxidação do alumínio forma uma fina camada protetora de alumina que oferece boa resistência à corrosão em alta temperatura, mas o comportamento da camada e difusão em temperaturas muito elevadas podem alterar aparência superficial e resistência térmica de contato.
Juntas soldadas expostas a altas temperaturas podem apresentar amolecimento local na ZTA e redução de condutividade elétrica; projetistas devem considerar desclassificação mecânica e elétrica para componentes sujeitos a excursionamentos térmicos.
Aplicações
| Indústria | Exemplo de Componente | Por que Utilizar EN AW-1350 |
|---|---|---|
| Elétrica | Barras coletoras, condutores, fita | Alta condutividade elétrica e facilidade de conformação |
| Marinha / Química | Revestimentos de tanques, tubulações, conexões | Resistência à corrosão e pureza para compatibilidade química |
| Arquitetura | Revestimentos, painéis decorativos | Acabamento superficial, resistência à corrosão e conformabilidade |
| Transferência de Calor | Aletas de dissipadores, radiadores | Alta condutividade térmica e boa conformabilidade |
| Alimentícia / Embalagem | Equipamentos de processamento, recipientes | Pureza, resistência à corrosão e superfícies higiênicas |
EN AW-1350 é frequentemente escolhido para componentes cujo requisito principal é condutividade, qualidade superficial e capacidade de conformação, ao invés da resistência mecânica máxima. Sua presença em hardware elétrico e de transferência de calor reflete o equilíbrio otimizado entre propriedades térmicas/elétricas e facilidade de fabricação.
Orientações para Seleção
Escolha EN AW-1350 quando condutividade elétrica ou térmica, alta conformabilidade e resistência à corrosão forem mais importantes que alta resistência estrutural. Seu baixo teor de liga o torna uma opção econômica para condutores, trocadores de calor e elementos arquitetônicos conformados.
Comparado ao alumínio comercialmente puro como o 1100, o EN AW-1350 tipicamente oferece pureza similar ou ligeiramente superior com conformabilidade e condutividade comparáveis, podendo diferir em tolerâncias de laminação e limites de impurezas; troca pouca condutividade por ganhos modestos de resistência via controle de trabalho a frio. Comparado a ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 1350 apresenta menor resistência mas geralmente maior condutividade e ligeira vantagem em casos específicos de compatibilidade química. Comparado a ligas tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, EN AW-1350 é preferido quando condutividade e conformabilidade têm prioridade sobre força máxima e quando se deseja processos simples (trabalho a frio/recozimento) ao invés de ciclos de tratamento térmico.
Resumo Final
EN AW-1350 permanece relevante por entregar uma combinação rara de altíssima condutividade, excelente resistência à corrosão e formabilidade superior em um pacote econômico e de fácil fabricação. Para projetos que priorizam desempenho elétrico ou térmico e são guiados por requisitos de conformação complexos, é escolha primária em múltiplas indústrias.