Alumínio 1100: Composição, Propriedades, Guia de Têmper e Aplicações

Visão Geral Abrangente

1100 faz parte da série 1xxx de ligas de alumínio, classificada como alumínio comercialmente puro com teor mínimo de alumínio de aproximadamente 99%. A série 1xxx é definida por adições muito baixas de elementos de liga e é reconhecida por sua excelente pureza química em relação a outras séries, como 3xxx ou 6xxx.

Os principais elementos de liga no 1100 estão presentes apenas como impurezas controladas: silício, ferro, cobre, manganês, magnésio e zinco aparecem em níveis traço até décimos de porcentagem. Como a liga não contém adições significativas para endurecimento, seu fortalecimento mecânico é obtido quase exclusivamente através do encruamento (deformação a frio) e não por tratamento térmico de precipitação.

Características-chave do 1100 incluem excelente conformabilidade, muito boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos e muitos ambientes químicos, além de condutividade térmica e elétrica excepcionais em comparação com graus mais fortemente ligados. A soldabilidade é geralmente excelente no estado recozido, pois a liga é dúctil e não requer tratamento térmico pós-solda, mas a resistência mecânica é baixa em comparação com ligas encruadas e tratáveis termicamente.

Indústrias típicas que utilizam o 1100 são processamento químico, manuseio de alimentos, sinalização, acabamentos arquitetônicos, eletrônica (dissipadores de calor) e aplicações que requerem alta conformabilidade e resistência à corrosão a baixo custo. Engenheiros escolhem o 1100 quando máxima ductilidade, condutividade e desempenho contra corrosão por custo unitário são mais importantes do que alcançar alta resistência estática.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (20–40%)	Excelente	Excelente	Estado totalmente recozido, pureza comercial para máxima ductilidade
H12	Moderado	Moderado (10–20%)	Muito Bom	Muito Bom	Endurecimento parcial por deformação com redução limitada da ductilidade
H14	Moderado-Alto	Baixo-Moderado (8–15%)	Bom	Muito Bom	Têmpera comum por trabalho a frio, equilibrando resistência e conformabilidade
H16	Alto	Baixo (6–12%)	Regular-Bom	Bom	Trabalho a frio mais intenso para maior resistência, mas com menor capacidade de conformação
H18	Muito Alto	Baixo (4–10%)	Limitada	Bom	Resistência comercialmente máxima quase alcançada por trabalho a frio
H24	Moderado (estável)	Moderado	Bom	Muito Bom	Endurecido por deformação e estabilizado por recozimento/parassitização parcial

A têmpera tem efeito de primeira ordem nas propriedades do 1100 porque a liga não é tratável termicamente. O trabalho a frio aumenta o limite de escoamento e a resistência à tração, enquanto reduz o alongamento e a faixa de conformação. A seleção da têmpera H correta é um equilíbrio entre as etapas de conformação e a resistência final da peça; muitos fabricantes escolhem O para estampo profundo e H14/H16 para componentes estruturais leves em chapa.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Al	Equilíbrio (≥ 99,0%)	Constituinte principal; tipicamente >99% em peso no 1100 comercial
Si	≤ 0,95	Impureza comum; reduz ligeiramente a condutividade e melhora a usinabilidade em pequenas quantidades
Fe	≤ 0,95	Impureza que forma intermetálicos afetando resistência e acabamento superficial
Mn	≤ 0,05	Impureza menor; pouco efeito de fortalecimento nesses níveis
Mg	≤ 0,05	Nível desprezível no 1100; não é fonte de endurecimento por precipitação
Cu	≤ 0,05	Mantido muito baixo para preservar resistência à corrosão e condutividade
Zn	≤ 0,10	Nível traço; teores maiores reduziriam ductilidade e resistência à corrosão
Ti	≤ 0,15	Presente frequentemente por refinadores de grão; pequenas adições melhoram o controle da microestrutura
Outros	≤ 0,05 cada, total ≤ 0,15	Elementos traço presentes dentro dos limites comerciais de produção

A matriz de alumínio praticamente puro domina o desempenho: condutividade elétrica e térmica diminuem inversamente à concentração de impurezas de liga, enquanto a resistência mecânica é fortemente influenciada pelo encruamento e pela presença de partículas intermetálicas compostas de Si e Fe. O controle de elementos menores como Ti é usado principalmente para controle de estrutura de grão durante a fundição/laminação, e não para fortalecimento em massa.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 1100 é característico de um metal de baixa resistência, altamente dúctil e estrutural cúbica de face centrada. Na têmpera recozida O, a liga apresenta baixo limite de escoamento e resistência última, com alongamentos típicos na faixa de dezenas de porcentagem, permitindo deformação plástica extensa sem fratura. O trabalho a frio aumenta a densidade de discordâncias e produz ganhos significativos de resistência, mas às custas de ductilidade e conformabilidade.

Limite de escoamento e resistência à tração dependem fortemente da têmpera e da espessura; calibres mais finos que são laminados a frio podem alcançar resistências maiores devido ao maior acúmulo de deformação durante o processamento. A dureza correlaciona-se com a têmpera e é comumente usada como controle rápido de produção para chapas endurecidas por trabalho; valores de dureza Brinell são baixos em O e aumentam previsivelmente com as têmperas H. O comportamento à fadiga é geralmente limitado pela baixa resistência estática e condição superficial; polimento e jateamento de esferas podem melhorar a vida à fadiga, mas a liga permanece inferior em relação às séries de alta resistência para peças submetidas a cargas cíclicas.

A espessura tem efeito prático porque chapas mais grossas são menos passíveis de serem trabalhadas a frio até altos níveis de dureza, podendo manter mais propriedades do estado recozido; projetistas devem considerar as interações entre têmpera e espessura ao especificar resistência ou desempenho de conformação.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera-chave (ex.: H14)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	~55–115 MPa (típico)	~110–180 MPa (típico)	Faixas amplas dependendo da espessura e do grau exato de encruamento; valores aproximados
Limite de Escoamento	~30–70 MPa (típico)	~90–150 MPa (típico)	Limite de escoamento aumenta marcadamente com trabalho a frio; sem endurecimento por precipitação disponível
Alongamento	~30–40%	~8–18%	Ductilidade diminui conforme a têmpera avança de O para números maiores de H
Dureza (Brinell)	~20–30 HB	~30–60 HB	Dureza escala com a densidade de discordâncias decorrente do trabalho a frio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,71 g/cm³	Típica do alumínio e próxima a outros graus de alumínio com baixa liga
Faixa de Fusão	~660 °C (sólido ≈ 657–660 °C)	Como liga praticamente pura, o ponto de fusão é próximo ao do alumínio elementar
Condutividade Térmica	~200–230 W/m·K	Alta condutividade térmica; ligeiramente inferior ao alumínio puro conforme aumenta o teor de impurezas
Condutividade Elétrica	~53–60 % IACS (típico)	Muito boa condutividade elétrica para ligas não-puras; depende do nível de impurezas
Calor Específico	~0,9 J/g·K	Valor típico próximo ao do alumínio puro em temperaturas ambientais
Expansão Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente de expansão térmica típico de ligas de alumínio

A alta condutividade térmica e elétrica do 1100 deriva da baixa concentração de elementos de liga; essas propriedades o tornam atraente para aplicações de dissipação de calor e condutores. O coeficiente relativamente alto de expansão térmica deve ser considerado em montagens com materiais díspares para evitar distorções por tensões térmicas ou problemas de vedação.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estados Comuns	Observações
Chapa	0,2 mm – 6 mm	Resistência aumenta com laminação a frio	O, H12, H14, H16	Amplamente disponível; usado para estampagem profunda e aplicações decorativas
Placa	>6 mm – 50+ mm	Resistência por deformação a frio menor em placas espessas	O, H18	Material espesso geralmente recozido; deformação a frio limitada após laminação
Extrusão	Seções transversais complexas até perfis grandes	Resistência depende de estiramento a frio/ envelhecimento subsequente	O, H12, H14	Extrusões comumente usadas onde formabilidade e resistência à corrosão são importantes
Tubo	Diâmetros de pequeno a grande	Propriedades mecânicas influenciadas pelo método de conformação	O, H14	Comum em tubulações arquitetônicas e para manuseio químico
Barra / Vareta	Diâmetros até 300 mm	Normalmente menor encruamento salvo quando estirado a frio	O, H16, H18	Usado para usinagem ou conformação adicional em componentes

As rotas de processamento influenciam a microestrutura e o comportamento mecânico: laminação e estiramento a frio introduzem encruamento que aumenta a resistência, enquanto o recozimento redefine a microestrutura para conformação. A seleção do produto deve refletir a sequência de conformação exigida; chapa no estado O é preferida para estampagem profunda e giro, enquanto estados H são selecionados para peças que requerem maior rigidez e resistência sem tratamento térmico.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	1100	Estados Unidos	Designação primária americana para alumínio comercialmente puro
EN AW	1050A / 1100 (mais próximo)	Europa	Designações EN para ligas comercialmente puras coincidem; 1050A é frequentemente o mais próximo na prática
JIS	A1050 / A1100 (mais próximo)	Japão	JIS tem categorias similares de ligas comercialmente puras; equivalência direta varia com limites de impurezas
GB/T	1060 / 1100 (similar)	China	Normas chinesas oferecem graus comercialmente puros comparáveis com limites ligeiramente diferentes

Não existe uma correspondência exata e unívoca entre normas, pois os tetos permitidos de impurezas e convenções de classificação variam regionalmente. Ao substituir entre normas, verifique os limites químicos específicos, definições de estado térmico e garantias de propriedades mecânicas, em vez de confiar somente nos números nominais da série.

Resistência à Corrosão

O 1100 apresenta excelente resistência à corrosão de uso geral devido ao alto teor de alumínio que forma rapidamente uma fina película protetora de alumina (Al2O3). Em ambientes atmosféricos e industriais pouco agressivos, o 1100 tem bom desempenho e normalmente resiste melhor à corrosão por pites do que muitos materiais mais ligados, devido à ausência de elementos agressivos na liga.

Em ambientes marítimos e contendo cloretos, o 1100 resiste à corrosão uniforme, porém é suscetível a ataques localizados em regiões de fendas e acoplamentos catódicos; anodização e revestimentos protetores prolongam a vida útil em exposições salinas severas. O trincamento por corrosão sob tensão (SCC) não é uma preocupação majoritária pois a liga não possui microestruturas e química de liga que favoreçam SCC; entretanto, tensões elevadas em condições ricas em cloretos ainda podem desencadear trincas.

Interações galvânicas são típicas para alumínio: o 1100 será anódico quando acoplado a metais mais nobres como aço inoxidável ou cobre, portanto projetistas devem usar barreiras isolantes ou fixadores compatíveis para limitar corrosão galvânica acelerada. Em comparação com outras famílias, o 1100 sacrifica alguma robustez mecânica em troca de maior resistência à corrosão e condutividade, contrastando com ligas das séries 5xxx ou 6xxx que são mais fortes mas podem apresentar diferentes comportamentos de corrosão localizada.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 1100 é facilmente soldado por TIG, MIG (GMAW) e métodos de resistência com muito baixo risco de fissuração a quente quando boas práticas são seguidas. Arames de adição comuns incluem ER1100, ER4043 e ER5356 dependendo dos requisitos de serviço; ER1100 preserva condutividade e ductilidade, enquanto 4043/5356 podem melhorar a aparência e propriedades mecânicas da junta. Amolecimento da zona afetada pelo calor (ZAC) não é uma preocupação principal, pois a liga não obtém propriedades por precipitação; porém ocorrem variações localizadas de resistência devido à perda de encruamento nas regiões adjacentes à solda.

Usinabilidade

A usinabilidade do 1100 é considerada de ruim a moderada comparada a ligas de alumínio com facilidade de usinagem, pois é macio e pegajoso, com tendência a formar cavacos longos e contínuos. Ferramentas de carboneto, altas velocidades de spindle, baixas profundidades de corte e lubrificação/ refrigeração generosa ajudam a controlar acúmulo na aresta de corte e melhoram o acabamento superficial. O desgaste abrasivo das ferramentas é baixo, porém controle dos cavacos e fixação da peça exigem atenção para evitar vibração e 'galling'.

Formabilidade

A formabilidade no estado O é excelente, permitindo dobras extremas, estampagem profunda e operações de giro. Raios mínimos de dobra frequentemente aproximam 1–2× a espessura do material no estado O para muitas operações com chapas; estados H requerem raios maiores e conformação incremental. A conformação a frio aumenta resistência via encruamento e é o método recomendado para peças que não podem receber tratamento térmico.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga não submetida a tratamento térmico, o 1100 não responde a ciclos solução e envelhecimento para endurecimento por precipitação. Tentativas de aplicar tratamentos térmicos tipo T não produzem os mesmos ganhos observados nas ligas das séries 6xxx ou 7xxx. O processamento térmico típico consiste em recozimento para restaurar a ductilidade após conformação a frio: o recozimento total (O) é realizado em temperaturas que permitem a recristalização e alívio de tensões sem fusão.

O encruamento é o principal método de melhora das propriedades; sequências controladas de trabalho a frio e alívios ou estabilizações de tensão (como H24, por exemplo) são usados para balancear resistência e estabilidade dimensional. Tratamentos de estabilização térmica devem ser selecionados cuidadosamente para evitar crescimento indesejado de grãos ou distorção, e peças que requerem consistência de propriedades mecânicas após soldagem devem ser projetadas considerando o amolecimento esperado da ZAC.

Desempenho em Alta Temperatura

O 1100 perde resistência rapidamente com o aumento da temperatura, pois os mecanismos de discordância e o baixo teor de liga oferecem pouca retenção de resistência acima da faixa ambiente. Para cargas mecânicas sustentadas, projetistas limitam normalmente a temperatura de serviço abaixo de cerca de 100–150 °C para preservar integridade mecânica; exposições curtas até 200 °C são toleradas, porém com amolecimento mensurável. A oxidação é limitada pois a camada protetora de alumina se regenera rapidamente, mas algum fragilização dos óxidos superficiais pode afetar operações de conformação em temperaturas elevadas.

O comportamento da zona da solda e a relaxação de tensões residuais ocorrem em altas temperaturas; elementos usados para proteção galvânica podem alterar relações anódicas/catódicas quando a temperatura provoca mudanças microestruturais. Para requisitos estruturais em alta temperatura, escolha ligas com tratamento térmico ou destinadas a altas temperaturas em vez do 1100.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 1100 é Usado
Automotiva	Revestimentos internos, escudos térmicos	Excelente formabilidade e resistência à corrosão para componentes não estruturais
Marinha	Acabamentos arquitetônicos, tanques químicos	Alta resistência à corrosão e facilidade de fabricação em ambientes corrosivos
Aeroespacial	Conexões, linhas de processamento químico	Boa combinação de formabilidade, resistência à corrosão e leveza para estruturas secundárias
Eletrônica	Dispositivos dissipadores de calor, blindagens EMI	Alta condutividade térmica e elétrica e bom acabamento superficial para gestão térmica
Alimentos & Bebidas	Bancadas, tanques, utensílios	Camada de óxido não tóxica, facilidade de limpeza e resistência à corrosão em muitos fluidos de processo

A combinação de formabilidade, condutividade e resistência à corrosão do 1100 a baixo custo torna-o uma escolha frequente para muitos componentes estruturais secundários e funcionais. Quando a peça não requer alta resistência estática mas necessita de conformação ou condutividade, o 1100 costuma representar a opção de material mais eficiente.

Orientações para Seleção

Escolha o 1100 quando ductilidade máxima, resistência à corrosão e condutividade térmica/ elétrica forem os principais critérios do projeto e quando as cargas mecânicas forem modestas. Para estampagem profunda, giro ou peças formadas complexas, o 1100-O geralmente é a seleção mais econômica e tecnicamente adequada.

Comparado com outras ligas comercialmente puras (por exemplo, 1050), o 1100 apresenta limites de impurezas muito ligeiramente diferentes e pode oferecer condutividade ou acabamento superficial marginalmente distintos; a escolha geralmente é determinada pelo estoque disponível e certificação do fornecedor, em vez de saltos de desempenho. Comparado com ligas comuns de trabalho a frio, como 3003 ou 5052, o 1100 geralmente possui resistência menor, mas melhor condutividade elétrica/ térmica e frequentemente formabilidade superior; escolha 3003/5052 quando for necessária maior resistência ou resposta à encruamento. Comparado com ligas que podem ser tratadas termicamente, como 6061 ou 6063, o 1100 é escolhido quando condutividade, formabilidade ou resistência à corrosão são mais valorizadas do que a resistência máxima; o 6061 continua sendo preferível onde é exigida maior resistência estrutural ou endurecimento por precipitação.

Resumo Final

O 1100 permanece como uma liga de alumínio amplamente utilizada e de baixo custo porque combina de forma única excelente formabilidade, resistência à corrosão e alta condutividade térmica e elétrica em uma matriz comercialmente pura. Para peças que priorizam a fabricabilidade e durabilidade em serviço em vez da resistência máxima, o 1100 continua sendo a escolha pragmática para engenharia.