Alumínio 2018A: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

A designação 2018A faz parte da série 2xxx de ligas de alumínio, caracterizada principalmente pelo cobre como principal elemento de liga. Esta série é passível de tratamento térmico por endurecimento por precipitação e normalmente é fortalecida por envelhecimento artificial após tratamento térmico em solução para produzir condições de alta resistência, como T6 e T651.

Os principais elementos de liga na 2018A são cobre (primário), com magnésio, manganês, ferro e silício presentes em níveis menores para controlar resistência, estrutura dos grãos e usinabilidade. O teor de cobre promove precipitados de endurecimento por envelhecimento fortes (principalmente variantes de Al2Cu) que conferem alta resistência ao escoamento e à tração em comparação com ligas não passíveis de tratamento térmico.

Características-chave da 2018A incluem alta resistência estática e boa usinabilidade em vários tratamentos, enquanto a resistência à corrosão e a soldabilidade são moderadas a baixas em relação às ligas 5xxx e 6xxx. A conformabilidade na condição recozida é boa, mas diminui substancialmente após o tratamento térmico; a liga é comumente usada em indústrias que priorizam resistência e estabilidade dimensional em relação à ductilidade inicial.

Indústrias típicas para a 2018A são aeroespacial (suportes estruturais, buchas), defesa, fixadores de alta resistência e certos componentes automotivos de alto desempenho. Engenheiros escolhem a 2018A quando se requer alta resistência específica e propriedades mecânicas previsíveis após tratamento térmico, e quando os processos de usinagem ou união podem acomodar suas limitações metalúrgicas.

Variantes de Tratamento Térmico

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo, máxima ductilidade para conformação
H14	Moderado	Baixo a Moderado	Regular	Baixa	Endurecido por deformação, aumento limitado de resistência
T3	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Baixa	Tratado em solução e envelhecido naturalmente
T4	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Baixa	Tratado em solução e envelhecido naturalmente (não estabilizado)
T5	Alto	Baixo	Baixa	Baixa	Resfriado a partir de temperatura elevada e envelhecido artificialmente
T6	Alto	Baixo a Moderado	Baixa	Baixa	Tratado em solução e envelhecido artificialmente até resistência máxima
T651	Alto	Baixo a Moderado	Baixa	Baixa	T6 com alívio de tensões por alongamento controlado

O tratamento térmico afeta principalmente o estado de precipitação e a densidade de discordâncias; o tratamento em solução seguido de envelhecimento artificial (T6/T651) maximiza a resistência e reduz a ductilidade. O tratamento recozido O é usado quando são necessários conformação e estiramento, enquanto os tratamentos T5/T6 são especificados para componentes finais onde a estabilidade dimensional e propriedades mecânicas máximas são exigidas.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10 – 0,50	Desoxidante/impureza; excesso pode formar intermetálicos duros.
Fe	0,20 – 0,70	Impureza comum que influencia as fases nos contornos de grão e a resistência.
Mn	0,30 – 1,20	Controla a recristalização e a estrutura de grão; melhora resistência.
Mg	0,20 – 0,80	Contribuição menor à resistência por solução sólida e precipitação.
Cu	3,9 – 5,0	Elemento principal de endurecimento; forma precipitados Al2Cu no envelhecimento.
Zn	≤ 0,25	Elemento menor; excesso pode causar fragilização em certas condições.
Cr	0,05 – 0,25	Auxilia no controle de estrutura de grão e retardamento da recristalização.
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão em pequenas quantidades.
Outros (cada)	≤ 0,05	Elementos traço e resíduos; controlados conforme especificação.

O teor relativamente alto de cobre é o fator dominante na resposta ao envelhecimento e alta resistência da 2018A. Manganês e cromo são adicionados para estabilizar a estrutura dos grãos e limitar a recristalização durante o processamento termomecânico. Ferro e silício são impurezas controladas; se presentes em altas quantidades, formam intermetálicos frágeis que reduzem tenacidade e resistência à corrosão.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração e ao escoamento para a 2018A depende fortemente do tratamento térmico por ser liga passível de tratamento térmico. Na condição recozida, a liga apresenta resistência à tração moderada com alto alongamento, adequada para operações de conformação. Após tratamento em solução e envelhecimento artificial (T6/T651), a resistência à tração e ao escoamento aumentam marcadamente devido a precipitados finamente dispersos de Al2Cu, conferindo alta capacidade de carga estática, mas com redução do alongamento.

A dureza segue o mesmo padrão; dureza Vickers/Brinell aumenta significativamente após envelhecimento T6 e correlaciona-se com os valores de resistência ao escoamento e à tração. O desempenho à fadiga beneficia-se da alta resistência estática e precipitação homogênea em material bem processado, mas a vida útil à fadiga é sensível ao acabamento superficial, entalhes e zonas termicamente afetadas criadas por soldagem. A espessura tem efeito secundário: seções mais espessas são mais lentas para tratamento em solução e têm menor velocidade de têmpera, o que pode gerar gradientes nas propriedades mecânicas a menos que ciclos de tratamento térmico sejam adaptados.

Propriedade	O/Recozida	Tratamento Chave (T6 / T651)	Observações
Resistência à Tração	~180 – 240 MPa	~430 – 480 MPa	Valores típicos de ligas Al-Cu de alta resistência; variações dependem da forma do produto e processamento.
Limite de Escoamento	~60 – 120 MPa	~350 – 390 MPa	Aumento acentuado após envelhecimento; projeto deve considerar valores mínimos garantidos pelo fornecedor.
Alongamento	~18 – 30%	~8 – 15%	Redução da ductilidade após envelhecimento; menor alongamento em seções mais espessas e em tratamentos endurecidos por precipitação.
Dureza (HB)	~35 – 60 HB	~100 – 135 HB	Dureza e resistência à tração variam conjuntamente; dureza ajuda a avaliar a qualidade do tratamento térmico.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Típica de ligas Al-Cu; ligeiramente maior que alumínio puro.
Faixa de Fusão	~500 – 650 °C	Solidus e líquido dependem da liga; controle cuidadoso necessário durante brasagem/tratamento térmico.
Condutividade Térmica	~120 – 160 W/m·K	Inferior ao alumínio puro devido à liga; ainda boa para transporte térmico comparada a aços.
Condutividade Elétrica	~25 – 35 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio comercialmente puro devido ao cobre e à liga.
Calor Específico	~880 J/kg·K	Típico para ligas de alumínio na faixa de temperatura ambiente.
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23 – 24 ×10⁻⁶ /K	Semelhante a outras ligas de alumínio; considerar em conjuntos com materiais diferentes.

O conjunto de propriedades físicas torna a 2018A vantajosa onde se deseja combinação de baixo peso e condução térmica, embora não atinja os níveis de condutividade elétrica ou térmica das ligas da série 1xxx. Densidade e dilatação térmica são previsíveis e permitem modelagem térmico-mecânica por elementos finitos confiável para faixas comuns de serviço. O comportamento de fusão e a condutividade térmica influenciam as estratégias de tratamento térmico e o controle de distorções térmicas durante o processamento.

Formas de Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Comuns	Observações
Chapa	0,3 – 6 mm	Uniforme quando laminada e adequadamente tratada termicamente	O, T3, T5, T6	Amplamente usada para peças usinadas e conformadas; controle cuidadoso de têmpera e envelhecimento é necessário.
Placa	6 – 50 mm	Potencial para gradientes nas propriedades através da espessura	O, T6, T651	Seções espessas requerem tratamentos em solução adaptados e têmpera especializada para evitar núcleos amolecidos.
Extrusão	Perfis de grandes dimensões	Bom estado na extrusão para formas complexas quando seguido de envelhecimento	T5, T6	Velocidade de extrusão e desenho da matriz afetam precipitação e estrutura de grão.
Tubo	Diâmetros/espessuras variados	Comportamento similar a placas/tubos	O, T6	Usados onde são necessários membros tubulares leves e de alta resistência.
Barra/Tarugo	Diâmetros até 200 mm	Boa usinabilidade e estabilidade dimensional	O, T6	Barras para conexões, fixadores e componentes de precisão usinados.

A rota de processamento influencia a microestrutura e as propriedades finais: produtos forjados (chapas, placas, extrusões) são tipicamente tratados em solução e envelhecidos para atingir as resistências desejadas, enquanto placas espessas frequentemente requerem tempos de permanência estendidos e meios de têmpera especializados. A seleção da forma do produto deve considerar a transferência de calor durante a têmpera, risco de empenamento e operações subsequentes de usinagem ou conformação.

Equivalência de Graus

Norma	Grau	Região	Observações
AA	2018A	EUA	Designação comum ASTM/AA para liga Al-Cu com composição especificada e tratamentos térmicos.
EN AW	2018A	Europa	EN AW-2018A é uma designação análoga sob normas EN; verificar limites específicos da EN para elementos traço.
JIS	A2017/A2018*	Japão	Existem graus locais JIS com química próxima, porém limites de tratamento térmico e impurezas podem variar.
GB/T	2A01 / 2018A*	China	Normas chinesas fornecem ligas similares; confirme garantias mecânicas e tratamentos térmicos com o fornecedor.

As designações equivalentes são aproximadas e devem ser tratadas com cautela: faixas nominais de composição, limites residuais e impurezas permitidas variam conforme a norma e o fabricante. Ao substituir materiais entre regiões, verifique os limites químicos exatos, garantias de propriedades mecânicas e definições de tratamento térmico (por exemplo, T651 versus tratamentos estabilizados locais).

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 2018A é moderada; a matriz rica em cobre reduz a passividade natural em comparação com ligas alumínio–magnésio. Em ambientes atmosféricos benignos, a liga apresenta desempenho aceitável quando revestida adequadamente, mas ligas nuas da série 2xxx são mais suscetíveis à corrosão por pite e ataque intergranular do que muitas ligas 5xxx e 6xxx.

Em ambientes marinhos ou contendo cloretos, o 2018A apresenta resistência reduzida em relação às ligas Al-Mg; corrosão localizada por pite e fenda são preocupações, especialmente para componentes com tensões residuais trativas. Ataques induzidos por cloretos e exfoliação podem ser mitigados com revestimentos protetores, anodização quando aplicável ou estratégias de proteção catódica para estruturas críticas.

A sensibilidade à trinca por corrosão sob tensão (SCC) é elevada para ligas Al-Cu de alta resistência sob tensão trativa sustentada e ambientes agressivos. Projetistas devem evitar combinações de alta tensão trativa aplicada ou residual, tratamentos térmicos suscetíveis e exposição a cloretos. Em pareamentos galvânicos, o 2018A é mais nobre que alumínio puro, mas menos nobre que aço inoxidável; o acoplamento galvânico a metais catódicos requer isolamento ou separação no projeto para evitar corrosão acelerada.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade
Soldar 2018A é desafiador pois a liga perde resistência na zona afetada pelo calor e é propensa a trincas a quente devido aos constituintes ricos em cobre em altas temperaturas. A soldagem por fusão com TIG/MIG frequentemente resulta em amolecimento significativo da ZAC e é geralmente desencorajada para peças submetidas a cargas elevadas, a menos que seguida por tratamento térmico localizado pós-soldagem e qualificação rigorosa de procedimento. Metais de adição à base de Al-Cu são raramente usados; na prática, juntas rebitadas ou aparafusadas e colagem adesiva são preferidas para aplicações estruturais.

Usinabilidade
2018A é considerada uma das ligas de alumínio de alta resistência com melhor usinabilidade, pois usina limpo com formação de cavaco previsível e desgaste relativamente baixo da ferramenta comparado a algumas ligas mais duras. São recomendadas ferramentas de corte otimizadas para metais não ferrosos — carboneto revestido ou aço rápido com ângulos positivos de corte — juntamente com taxas de avanço controladas para evitar acúmulo de cavaco. Acabamento superficial e controle dimensional são excepcionais ao usinar barras T6 ou T651 devido à estabilidade da estrutura de precipitados.

Conformabilidade
A conformação é melhor realizada no temper O recozido, onde a liga apresenta alongamento e ductilidade substancialmente maiores. Dobramento a frio em temper T6 ou similares é limitado e requer raios maiores e allowances para retorno elástico; conformação a quente ou pré-recozimento seguido de re-tratamento térmico pode ser usado para atingir formas complexas. Projetistas devem definir tratamentos para conformação precocemente na cadeia produtiva para garantir compatibilidade com tratamentos térmicos e usinagem posteriores.

Comportamento no Tratamento Térmico

2018A é uma liga clássica tratável termicamente (endurecimento por envelhecimento) e responde a ciclos padrão de solubilização e envelhecimento para Al-Cu. O tratamento de solução típico dissolve fases ricas em Cu em temperatura elevada para produzir uma solução sólida supersaturada; a faixa comumente referenciada para o tratamento de solução está aproximadamente entre 495–525 °C, com duração que depende da espessura da seção. Imediatamente após o tratamento de solução, é necessário resfriamento rápido para reter o estado supersaturado e possibilitar a posterior precipitação.

O envelhecimento artificial (tipo T6) é realizado em temperaturas moderadas (tipicamente entre 150–190 °C) por períodos de várias a dezenas de horas, dependendo das compensações desejadas entre resistência máxima e tenacidade. O sobreenvelhecimento reduz a resistência, mas pode melhorar a resistência à trinca por corrosão sob tensão e a tenacidade. T651 indica um temper tipo T6 com operação de retificação/esticamento para reduzir tensões residuais e melhorar a estabilidade dimensional.

Desempenho em Alta Temperatura

2018A não é indicado para serviço contínuo em alta temperatura; temperaturas elevadas aceleram o coarsening e dissolução dos precipitados, levando a rápida perda de resistência. As temperaturas práticas de uso contínuo são tipicamente limitadas abaixo de ~120–150 °C para aplicações estruturais; acima dessa faixa, ocorre degradação significativa das propriedades ao longo do tempo.

A oxidação em alta temperatura é mínima em relação a ligas ferrosas devido à camada protetora de óxido do alumínio, mas o desempenho mecânico e resistência ao creep são pobres em temperaturas elevadas comparado a ligas dedicadas para alta temperatura. As zonas afetadas pelo calor da soldagem ou aquecimento local podem sofrer perda de resistência desproporcional e devem ser consideradas no projeto e planos de inspeção.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que Utilizar 2018A
Aeronáutica	Fixadores, suportes, peças de trem de pouso (não críticas)	Alta relação resistência-peso e propriedades previsíveis após tratamento térmico
Marinha	Elementos estruturais, componentes usinados	Boa combinação de resistência e usinabilidade quando protegido por revestimentos
Defesa	Componentes de blindagem, montagens para armamentos, fixadores de alta resistência	Alta resistência estática e boa usinabilidade para peças de precisão
Automotiva	Suportes e montagens usinados de alta resistência	Redução de peso com alta capacidade para cargas estáticas
Eletrônica	Partes estruturais dissipadoras de calor	Condutividade térmica razoável com alta rigidez

2018A é selecionado quando a prioridade do projeto é alta resistência estática, estabilidade dimensional rigorosa e usinabilidade. Seus trade-offs — menor soldabilidade e resistência à corrosão comparados, mas superior resistência — o tornam ideal para componentes aparafusados, rebitados ou usinados em montagens estruturalmente exigentes.

Insights para Seleção

2018A sacrifica condutividade elétrica e térmica e conformabilidade em favor de ganhos significativos em resistência comparado a alumínio comercialmente puro (1100). Use 2018A quando resistência e usinabilidade forem críticas e quando revestimentos protetores ou isolamento puderem gerenciar riscos de corrosão.

Comparado a ligas endurecidas por deformação como 3003 ou 5052, 2018A oferece resistência ao escoamento e à tração muito maiores após tratamento térmico, mas menor resistência à corrosão e soldabilidade inferior. Escolha 2018A para montagens usinadas ou aparafusadas de alta resistência onde conformação e extrema resistência à corrosão não sejam requerimentos primários.

Comparado a ligas comuns tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, 2018A normalmente fornece maior resistência máxima para aplicações estáticas, mas pode ser mais suscetível à SCC e tem soldabilidade inferior. Opte pelo 2018A quando sua maior resistência na condição envelhecida e desempenho na usinagem justificarem a proteção superficial adicional e considerações de união.

Resumo Final

2018A permanece uma liga de alumínio de alta resistência relevante para aplicações de engenharia onde resistência por envelhecimento, excelente usinabilidade e estabilidade dimensional são priorizadas em detrimento da soldabilidade e resistência à corrosão em ambiente natural. Com especificação cuidadosa do temperamento, tratamento térmico e medidas protetivas, 2018A oferece um equilíbrio robusto de desempenho para componentes aeronáuticos, de defesa e industriais de alta resistência.