Alumínio 2025: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga de alumínio 2025 é membro da série 2xxx, uma família de ligas Al-Cu(-Mg, -Mn) tradicionalmente desenvolvidas para aplicações estruturais de alta resistência e voltadas para a indústria aeroespacial. O cobre é o principal elemento de liga, suplementado por magnésio e manganês para refinar a microestrutura e possibilitar o endurecimento por precipitação. A liga é tratável termicamente (endurecível por envelhecimento) e deriva sua resistência principalmente do tratamento em solução seguido de envelhecimento artificial que produz precipitados finos de Al2Cu (θ') e relacionados, com contribuição limitada do trabalho a frio em revenimentos selecionados.

As principais características do 2025 incluem alta resistência específica, boa resistência à fadiga em condições de pico de envelhecimento, resistência à corrosão intrínseca moderada a baixa em comparação com ligas não tratáveis termicamente, e uma condutividade elétrica e térmica reduzidas em relação a alumínios mais puros. A soldabilidade é limitada quando comparada às ligas das séries 5xxx e 6xxx, geralmente exigindo metalurgia especial para os materiais de adição e tratamento pós-soldagem para evitar amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) e suscetibilidade à fissuração por corrosão sob tensão. Indústrias típicas que utilizam ligas da família 2xxx e variantes como a 2025 incluem estruturas e acessórios aeroespaciais, estruturas para transporte de alto desempenho, equipamentos militares e aplicações onde a relação resistência-peso é crítica.

Projetistas escolhem a 2025 quando se requer uma combinação de alta resistência estática e à fadiga com boa usinabilidade, aceitando compromissos em resistência à corrosão e soldabilidade. A liga é preferida em relação às ligas da série 6xxx quando se prioriza resistência máxima ao pico e tenacidade à fratura para determinado peso, e é escolhida em relação às famílias 1xxx e 3xxx quando a resistência é o parâmetro limitante do projeto. Em ambientes de alta agressividade à corrosão, a 2025 é comumente usada apenas com revestimentos protetores ou camadas de proteção e em conjuntos que minimizem acoplamento galvânico a materiais distintos.

Variantes de Revenimento

Revenimento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida usada para conformação e alívio de tensões
T3	Médio-Alto	Moderado	Bom	Limitada	Tratada termicamente em solução, trabalhada a frio, envelhecida naturalmente; boas propriedades de fadiga
T4	Médio	Moderado-Alto	Bom	Limitada	Tratada termicamente em solução, envelhecida naturalmente até condição estável
T6	Alto	Moderado	Regular	Fraca-Moderada	Tratada termicamente em solução e envelhecida artificialmente para resistência máxima
T351 / T3511	Alto	Moderado	Regular	Fraca-Moderada	Tratada termicamente em solução, alívio de tensões por alongamento, envelhecida naturalmente; revenimento comum em aplicações aeroespaciais
H14	Médio	Baixo	Limitada	Limitada	Endurecida por deformação até dureza específica; ductilidade limitada
H18	Alto	Muito Baixo	Ruim	Limitada	Fortemente endurecida por trabalho a frio para alta resistência em calibres finos

O revenimento regula fortemente o equilíbrio entre resistência, ductilidade e conformabilidade para o 2025. O material recozido (O) oferece a melhor conformabilidade para estampagem e operações de conformação profunda, enquanto revenimentos T6 ou similares proporcionam resistência estática máxima e maior vida útil à fadiga em detrimento da capacidade de dobra e conformação a frio.

Tratamentos térmicos e endurecimento por deformação criam diferentes estados microestruturais que afetam o comportamento da solda e o risco de amolecimento na ZTA. Para conjuntos soldados, a seleção de revenimento e tratamento térmico pós-soldagem deve considerar a perda local de resistência e a potencial fissuração por corrosão sob tensão em condições envelhecidas.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,50	Desoxidante e controle na fundição; mantido baixo para evitar intermetálicos frágeis
Fe	≤ 0,50	Impureza; níveis elevados reduzem ductilidade e desempenho à fadiga
Mn	0,30–1,0	Controle de estrutura de grão; melhora resistência e resistência à recristalização
Mg	1,0–1,8	Contribui para o endurecimento por precipitação com Cu; melhora resistência e usinabilidade
Cu	3,8–5,0	Principal elemento de endurecimento; forma precipitados Al2Cu durante o envelhecimento
Zn	≤ 0,25	Elemento menor; excesso de Zn pode alterar características de envelhecimento
Cr	≤ 0,20	Controla estrutura de grão e recristalização, refina precipitados
Ti	≤ 0,15	Refinador de grão em produtos fundidos ou forjados
Outros	Balance Al	Elementos traço controlados; resíduos e impurezas permitidas dentro dos limites da especificação

A tabela de composição reflete as faixas típicas para ligas Al-Cu-Mg da série 2xxx onde o cobre é o principal agente de endurecimento. Cobre e magnésio interagem para formar precipitados coerentes e semi-coerentes durante o envelhecimento, que são a principal fonte de limite de escoamento e resistência à tração, enquanto manganês, cromo e titânio são principalmente elementos de micro-liga que controlam o tamanho do grão e o comportamento de recristalização.

Impurezas traço como ferro e silício são rigidamente controladas porque formam partículas intermetálicas grosseiras que atuam como locais de início de trincas, reduzindo vida à fadiga e tenacidade. O desenvolvimento da química da liga busca balancear capacidade de resistência máxima com usinabilidade e tolerância ao dano.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, o 2025 em revenimentos de pico de envelhecimento apresenta um acentuado aumento do limite de escoamento e alta resistência à tração máxima típica das ligas da série 2xxx. O limite de escoamento é geralmente uma fração significativa da resistência máxima nas condições T6/T351, resultando em elongação uniforme relativamente baixa comparada às ligas não tratadas termicamente. A elongação na condição recozida é substancialmente maior, possibilitando operações de conformação, porém a resistência cai consideravelmente em comparação aos estados de pico de envelhecimento.

A dureza está fortemente correlacionada com a condição de envelhecimento; os revenimentos T6 produzem altos valores de dureza Vickers/HB consistentes com propriedades de tração elevadas, enquanto as condições O e sobrematuradas produzem dureza muito mais baixa. O comportamento à fadiga do 2025 é favorável em componentes limpos, bem acabados e com tratamentos superficiais adequados, e a liga demonstra boa resistência à propagação de trincas quando tratada termicamente corretamente. Efeitos de espessura são pronunciados: seções grossas esfriam mais lentamente durante o têmpera e podem apresentar distribuições de precipitados mais grosseiras e resistências máximas um pouco menores caso os parâmetros do tratamento térmico não sejam ajustados.

Propriedade	O/Recozido	Revenimento Principal (ex.: T6 / T351)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	260–350 MPa (típico)	450–500 MPa (típico)	Resistência de pico aproximadamente 1,5×–2× valores recozidos dependente de seção e processamento
Limite de Escoamento (Offset 0,2%)	90–160 MPa (típico)	320–360 MPa (típico)	Limite de escoamento aumenta significativamente após solução + envelhecimento; alívio residual de tensão e alongamento afetam valores
Alongamento (%)	12–25%	8–15%	Ductilidade reduz com revenimentos mais fortes; alongamento depende de espessura e histórico térmico
Dureza (HB)	50–100 HB	120–150 HB	Variação ampla de dureza entre condições recozidas e de pico; valores dependem do revenimento exato e do ciclo de envelhecimento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Típica para ligas Al-Cu-Mg; maior que alumínio puro devido às adições de liga
Faixa de Fusão	~500–635 °C	Intervalos do solidus/liquidus dependem da composição e fases menores; fusão total próxima a 660 °C para ligas ricas em Al
Condutividade Térmica	~120–160 W/m·K	Menor que alumínio puro; condutividade reduzida pela liga e precipitados
Condutividade Elétrica	~30–40 %IACS	Reduzida em relação a alumínio puro; depende do revenimento e do trabalho a frio
Calor Específico	~0,88–0,90 J/g·K	Semelhante a outras ligas forjadas de alumínio; útil para cálculos térmicos
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para ligas de alumínio na faixa de temperatura ambiente

As propriedades físicas refletem os compromissos introduzidos pelo endurecimento baseado em cobre e magnésio: condutividade elétrica e térmica declinam em relação a graus mais puros de alumínio, enquanto a densidade permanece próxima às outras ligas de alumínio, preservando uma alta relação resistência-peso. Condutividade térmica e elétrica são adequadas para muitas aplicações estruturais, mas menos favoráveis para dissipação de calor quando comparadas a Al de alta pureza ou algumas ligas 6xxx/1xxx.

A expansão térmica é comparável à de outras ligas de alumínio, portanto devem ser consideradas diferenças de dilatação térmica em relação ao aço ou compostos no projeto de juntas. A faixa de fusão/solidus é relevante para brasagem e processos em alta temperatura; projetistas devem evitar exposição a temperaturas que induzam sobrematuração do envelhecimento ou fusão parcial de intermetálicos de baixo ponto de fusão.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Calibres finos respondem bem ao endurecimento por precipitação	O, T3, T4, T6, T351	Amplamente usada para revestimentos de aeronaves e painéis estruturais com potencial revestimento
Placa	6–150 mm	Seções espessas necessitam de tratamento térmico ajustado para propriedades uniformes	O, T6 (engenheirado)	Placas grossas podem apresentar diminuição da dureza máxima devido à sensibilidade à têmpera
Extrusão	Até perfis grandes	Uso limitado; ligas para extrusão são preferidas de forma equivalente	T4, T6 (limitado)	Séries 2xxx são menos comuns em extrusões devido à baixa homogeneidade e soldabilidade
Tubo	Parede de 1–50 mm	Propriedades mecânicas dependem do método de fabricação	T3, T6	Tubos sem costura e soldados usados para tubulação estrutural de alta resistência
Barra/Vara	Até grandes diâmetros	Barras utilizadas onde peças usinadas de alta resistência são necessárias	O, T6	Comum para pinos, conexões e componentes aeroespaciais usinados

Chapa e placa são as formas dominantes para 2025 devido à sua herança aeroespacial e adequação para painéis estruturais de alta resistência e componentes usinados. O processamento de placas grossas requer homogeneização controlada e têmpera para obter distribuições consistentes de precipitados; caso contrário, podem ocorrer amolecimento no centro da placa e redução nos limites de escoamento.

Extrusões e formas soldadas são possíveis, mas usadas com menos frequência comparadas com extrusões da série 6xxx, pois as ligas 2xxx podem ser mais difíceis de extrudar uniformemente e soldar sem metais de adição especializados e tratamento térmico pós-processamento. Formas em barra e vara são comumente fornecidas para usinagem de peças de alta resistência onde a combinação da liga de resistência e usinabilidade é vantajosa.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	2025	Estados Unidos	Designação primária para produtos forjados no sistema da Aluminum Association
EN AW	AlCu4Mg (aprox.)	Europa	A designação EN mais próxima está associada a ligas Al-Cu-Mg como AW-2024/AlCu4Mg; verifique certificados do fornecedor
JIS	A2025 (aprox.)	Japão	Designações japonesas para químicas específicas da série 2xxx variam; confirme detalhes de microaleação e tratamento térmico
GB/T	AlCu4Mg (aprox.)	China	Normas chinesas frequentemente usam rótulos da família AlCu4Mg; equivalência direta requer confirmação de composição e tratamento

Equivalentes diretos um a um para 2025 nem sempre são exatos entre normas, pois o controle de elementos traço, impurezas permitidas e definições de tratamentos térmicos variam. Ao substituir entre normas, engenheiros devem verificar composições químicas certificadas e garantias de propriedades mecânicas, em vez de confiar apenas nos nomes nominais dos graus. Diferenças nos limites de impurezas, históricos de processamento e práticas de revestimento (ex: espessura de Alclad) podem afetar significativamente a resistência à corrosão e vida em fadiga.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica para 2025 é moderada a baixa em comparação com ligas das séries 5xxx e 6xxx, e significativamente inferior ao alumínio de alta pureza. O teor de cobre que proporciona alta resistência também aumenta a suscetibilidade à corrosão por pite e intergranular em ambientes contendo cloretos ou íons reativos. Para uso externo, o revestimento com alumínio puro (Alclad) ou aplicação de revestimentos protetores é estratégia comum de mitigação.

O comportamento marinho é uma limitação chave: em exposição direta à água do mar, 2025 não é a primeira escolha a menos que protegido extensivamente, devido ao aumento da corrosão por pite e risco de corrosão por esfoliação em ambientes laminados. Trinca por corrosão sob tensão (SCC) é uma preocupação para ligas de alta resistência contendo Cu, particularmente sob cargas de tração sustentadas em ambientes corrosivos, e o estado de envelhecimento influencia fortemente a suscetibilidade a SCC.

Interações galvânicas são significativas quando 2025 contata materiais mais nobres (aço inoxidável, cobre) ou materiais menos nobres porém condutores em eletrólito. Projetistas devem isolar metais diferentes e considerar fixadores, revestimentos e desenho de geometria sem frestas e com drenagem adequada. Comparado com famílias 6xxx e 5xxx, 2025 troca durabilidade à corrosão por maior resistência e assim normalmente requer medidas adicionais de controle de corrosão em ambientes agressivos.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem de 2025 por processos convencionais de fusão é desafiadora devido ao teor de cobre e à propensão da liga para fissuração a quente e amolecimento da ZTA. O uso de ligas de adição especializadas (exemplo: aditivos base Al-Cu ou 2319 na prática aeroespacial) e procedimentos pré-qualificados é padrão para manter tenacidade aceitável nas juntas. Passos de envelhecimento pós-soldagem ou recuperação das propriedades mecânicas são frequentemente necessários para restaurar a resistência na zona afetada pelo calor, e juntas soldadas devem ser projetadas para minimizar concentração de tensões e risco de SCC.

Usinabilidade

A usinabilidade do 2025 em condições de envelhecimento máximo (peak-aged) e recozido é boa em relação a muitas ligas de alumínio de alta resistência, com quebra de cavaco estável e vida útil aceitável de ferramenta quando ferramentas de carboneto são usadas. A liga usina bem para tolerâncias apertadas, embora tratamentos térmicos mais duros produzam cavacos mais difíceis e forças de corte maiores; a escolha de ferramentas afiadas e avanços adequados reduz aderência de cavaco. Aplicação de fluido refrigerante e velocidades de corte otimizadas melhoram o acabamento superficial e prolongam a vida da ferramenta, particularmente na condição T6.

Formabilidade

A formabilidade é melhor em tratamentos térmicos suaves (O, T4) com maiores raios mínimos de curvatura e boa conformabilidade para operações em chapas. Em estados de envelhecimento máximo, os raios de dobra devem ser aumentados e o retorno elástico considerado devido ao maior limite de escoamento e menor ductilidade. Para conformação complexa, recozimento prévio ao envelhecimento para condição O ou tratamento de solução mais envelhecimento natural controlado seguido de conformação final e re-envelhecimento pode ser empregado para obter a geometria desejada sem sacrificar a resistência final.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Sendo uma liga tratável termicamente, o 2025 responde fortemente a sequências de tratamento de solução, têmpera e envelhecimento. O tratamento de solução é normalmente realizado próximo ao solvus das fases ricas em cobre (tipicamente em torno de 495–505 °C para ligas Al-Cu-Mg relacionadas), seguido por têmpera rápida para manter uma solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial (T6) em temperaturas na faixa de ~160–200 °C por várias horas produz a distribuição de precipitados de pico de resistência; os parâmetros de envelhecimento devem ser otimizados para a espessura da seção para evitar subenvelhecimento ou superenvelhecimento.

Transições de condições como T3 (tratada em solução, deformada a frio, envelhecida naturalmente) e T351 incorporam quantidades controladas de encruamento e alívio de tensões para otimizar fadiga e estabilidade dimensional para componentes estruturais. O superenvelhecimento reduz a resistência máxima mas melhora tenacidade e resistência à corrosão em alguns casos, e os projetistas podem selecionar tratamentos intermediários para balancear propriedades. Para etapas de processamento não tratáveis termicamente, o recozimento convencional retorna a liga a condição de baixa resistência e alta ductilidade permitindo operações de conformação.

Desempenho em Alta Temperatura

O 2025 começa a perder resistência ao escoamento e à tração significativamente em temperaturas elevadas de serviço; exposições prolongadas acima de ~150–200 °C resultam em superenvelhecimento e amolecimento mensurável. Exposições de curto prazo a temperaturas mais altas são toleradas, porém ciclos térmicos repetidos aceleram o coarsening dos precipitados e reduzem o desempenho mecânico. A oxidação do alumínio é geralmente autolimitante a temperaturas moderadas, mas degradação superficial e alterações na resistência à fadiga podem ocorrer se os revestimentos protetores forem comprometidos.

Nas regiões soldadas, a ZTA é particularmente vulnerável à perda de resistência e aumento da suscetibilidade à SCC quando exposta a ambientes corrosivos quentes. Para aplicações com temperaturas continuamente elevadas ou gradientes térmicos, famílias alternativas de ligas com melhor retenção em alta temperatura (por exemplo, certas variantes das séries 6xxx ou 7xxx) podem ser preferidas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 2025 é Usado
Aeroespacial	Conexões, reforços de fuselagem	Alta resistência específica e resistência à fadiga para elementos estruturais críticos
Automotiva	Componentes estruturais de alto desempenho	Vantagem resistência-peso para peças leves de desempenho
Marinha	Estruturas secundárias, conexões usinadas (protegidas)	Alta resistência para peças sujeitas a cargas quando devidamente revestidas ou cladadas
Defesa	Componentes de blindagem, carcaças de armas	Resistência e tenacidade em cenários de serviço exigentes
Eletrônica	Chassis estruturais, suportes usinados	Boa usinabilidade e alta rigidez-direção peso para peças de precisão

O 2025 encontra seu nicho onde alta resistência estática e cíclica combinada com usinabilidade aceitável são mandatórias e onde estratégias de proteção contra corrosão são incorporadas ao projeto. A liga é comumente especificada para conexões usinadas, elementos estruturais e aplicações onde a redução de peso melhora o desempenho, mas a exposição ambiental pode ser controlada ou mitigada.

Insights para Seleção

Para uma seleção baseada na resistência, o 2025 é preferível ao alumínio comercialmente puro (1100) porque oferece resistência ao escoamento e resistência à tração dramaticamente maiores, com aumentos modestos na densidade e redução da condutividade. Os projetistas devem esperar trocar condutividade elétrica e térmica e alguma conformabilidade por esse ganho de resistência.

Comparado com ligas encruadas como 3003 e 5052, o 2025 fornece resistência máxima significativamente maior e melhor desempenho à fadiga, mas pior resistência intrínseca à corrosão e menor soldabilidade. Use 2025 para componentes estruturais onde a relação resistência/peso e a vida à fadiga são prioritárias, e selecione ligas 3xxx/5xxx quando ductilidade e resistência à corrosão marinha forem as preocupações principais.

Em relação às ligas mais comuns tratáveis termicamente, como 6061 e 6063, o 2025 pode oferecer maior resistência máxima em densidades comparáveis, em certos tratamentos térmicos e espessuras; no entanto, geralmente requer proteção anticorrosiva mais rigorosa e tem soldabilidade mais limitada. Escolha o 2025 quando a resistência e características de fadiga exigidas em serviço não puderem ser atendidas pelas ligas 6xxx e quando forem aceitáveis folgas de projeto para mitigação da corrosão.

Resumo Final

O 2025 permanece relevante como uma opção de alumínio de alta resistência e endurecível por envelhecimento para componentes estruturais e de alto desempenho, onde a relação resistência/peso e resistência à fadiga são mais importantes que as limitações de corrosão e soldagem. Com seleção adequada do tratamento térmico, proteção superficial e controles de fabricação,