Alumínio 2117: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 2117 é um membro da família de alumínio-cobre da série 2xxx e é classificada entre as ligas Al-Cu tratáveis termicamente. Sua composição química tem o cobre como adição principal de fortalecimento, complementada por quantidades controladas de manganês, magnésio e elementos traço para ajustar resistência, trabalhabilidade e comportamento de recristalização.

O 2117 se fortalece principalmente por tratamento térmico em solução seguido de envelhecimento por precipitação, produzindo precipitados finos de Al2Cu (θ) e relacionados; também apresenta alguma capacidade de encruamento em condições não totalmente envelhecidas. A liga oferece um equilíbrio entre resistência moderada a alta, resistência aceitável à corrosão quando adequadamente acabada ou revestida, e soldabilidade limitada em comparação ao alumínio puro; a conformabilidade é boa nos estados recozidos e ligeiramente deformados.

Indústrias típicas que utilizam o 2117 incluem aeroespacial (estruturas secundárias e acessórios), defesa (componentes estruturais), automotiva (componentes que requerem maior resistência que as famílias 5xxx/3xxx) e aplicações comerciais especiais, como rebites, fixadores e extrusões formadas onde é necessária uma combinação de resistência tratável termicamente e boa conformabilidade razoável. Engenheiros escolhem o 2117 quando é exigida a resistência característica de Al-Cu, porém sem a extrema resistência das ligas premium da série 2xxx (ex. 2024), ou quando se deseja melhor conformabilidade ou custo menor em comparação a graus tratados termicamente de alto desempenho.

Variantes de Estado de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	20–35%	Excelente	Excelente	Estado totalmente recozido para máxima ductilidade e conformação.
H12 / H14	Médio	8–18%	Bom	Regular	Endurecido por deformação a frio até resistência intermediária; usado para peças desenhadas/formadas.
T3	Médio-Alto	8–15%	Bom	Limitada	Tratado termicamente em solução, trabalhado a frio e envelhecido naturalmente; equilibra resistência e conformabilidade.
T4 / T5	Médio-Alto	10–18%	Bom	Limitada	Tratado em solução e envelhecido naturalmente (T4) ou artificialmente (T5) para propriedades estáveis.
T6 / T651	Alto	6–12%	Regular	Limitada	Tratado em solução e envelhecido artificialmente até a resistência máxima ou quase máxima; T651 inclui alívio de tensões por estiramento.

A seleção da têmpera controla fortemente o compromisso resistência/ductilidade no 2117; material recozido é preferido para conformações severas, enquanto T6/T651 é usado onde se exige maior resistência estática e rigidez. A soldabilidade e a retenção de propriedades pós-soldagem geralmente pioram conforme as têmperas avançam para estados de envelhecimento artificial mais elevados, e os projetistas devem planejar a conformação e união em condições recozidas ou levemente trabalhadas, seguidas dos tratamentos térmicos necessários.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,20 máx.	Silício baixo controlado para limitar intermetálicos frágeis e manter a usinabilidade.
Fe	0,50 máx.	Elemento impureza; Fe elevado reduz ductilidade e pode formar fases intermetálicas.
Mn	0,30–0,9	Melhora resistência, controle da estrutura de grãos e confere resistência à recristalização.
Mg	0,10–0,6	Pequenas adições aumentam resposta ao envelhecimento e contribuem para resistência.
Cu	3,0–4,0	Elemento principal de fortalecimento formando precipitados de Al2Cu durante o envelhecimento.
Zn	0,25 máx.	Presente em baixo teor para evitar interações indesejadas com Cu que podem reduzir resistência à corrosão.
Cr	0,05–0,25	Adição traço para controle da microestrutura; reduz o crescimento dos precipitados nos contornos de grão.
Ti	0,05–0,15	Refinador de grão para melhorar a continuidade do microestrutura em produtos forjados.
Outros (cada)	0,05 máx.	Elementos residuais; alumínio até completar 100%

O teor de cobre é o fator dominante na resistência à tração e no limite de escoamento pelo endurecimento por precipitação; manganês e cromo controlam a estrutura de grãos e limitam a recristalização, melhorando a resistência a altas temperaturas e durante deformação. Pequenas quantidades de Mg e elementos traço afinam a cinética de envelhecimento e podem aumentar modestamente a resposta de endurecimento; baixo Si e Fe preservam a ductilidade e evitam intermetálicos grossos e frágeis que prejudicam a tenacidade e conformabilidade.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 2117 é típico de ligas Al-Cu: resistência última e ao escoamento relativamente altas após tratamento térmico em solução e envelhecimento artificial adequado, com alongamentos que diminuem à medida que a resistência aumenta. Material recozido apresenta bom alongamento uniforme e encruamento previsível; têmperas envelhecidas ao pico apresentam maiores razões limite de escoamento/tração e redução do alongamento total, o que deve ser considerado no projeto para conformação ou resistência a impacto.

A dureza está fortemente correlacionada à têmpera; a dureza aumenta significativamente do estado O até T6/T651 conforme precipitados finos se formam na matriz. O desempenho à fadiga é moderado a bom para ligas Al-Cu, desde que acabamento superficial e tensões residuais sejam controlados; a iniciação de trincas por fadiga é sensível a defeitos superficiais, pites de corrosão e intermetálicos grosseiros, assim estratégias de acabamento e proteção anticorrosiva afetam significativamente a vida à fadiga.

A espessura afeta as propriedades alcançáveis porque as taxas de resfriamento através da seção durante a têmpera influenciam a supersaturação e a distribuição dos precipitados; seções espessas tendem a subenvelhecer ou apresentar resistência máxima reduzida em relação a chapas finas, a menos que tratamentos térmicos ajustados sejam aplicados. Projetistas devem esperar alguma variabilidade nas propriedades em função da espessura e especificar têmperas/envelhecimentos consistentes com a geometria do componente.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	180–260 MPa	350–450 MPa	Amplitude ampla dependendo do envelhecimento, espessura da seção e química exata.
Limite de Escoamento	70–150 MPa	300–380 MPa	Limite de escoamento aumenta marcadamente com T6; variantes T651 com alívio de tensões apresentam maior estabilidade dimensional.
Alongamento	20–35%	6–12%	Ductilidade diminui com o aumento do envelhecimento artificial e nível de resistência.
Dureza (HB)	40–70 HB	100–150 HB	Dureza Brinell aumenta com a formação dos precipitados; pode ser convertida para HRC/Vickers conforme necessidade.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Levemente maior que alumínio puro devido às adições de Cu; útil para cálculos de massa.
Faixa de Fusão	~500–640 °C	A liga amplia o intervalo de fusão; solidus/liquidus dependem da composição.
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro (≈235 W/m·K) pois Cu e ligações reduzem a condutividade.
Condutividade Elétrica	~25–40 % IACS	Condutividade reduzida em relação à série 1xxx devido ao teor de cobre e precipitados.
Capacidade Térmica	~0,9 J/g·K	Típico para ligas de alumínio; útil para cálculos de massa térmica.
Coeficiente de Dilatação Térmica	~22–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Coeficiente similar ao de outras ligas de Al; considerar em projetos com materiais dissimilares unidos.

A condutividade térmica e elétrica do 2117 situa-se em níveis intermediários para ligas de alumínio, refletindo o compromisso entre desempenho mecânico e propriedades de transporte inerente aos sistemas Al-Cu. O incremento de densidade pelo cobre deve ser considerado em projetos sensíveis ao peso, e o coeficiente de dilatação térmica requer atenção ao unir materiais dissimilares para evitar concentrações de tensões térmicas.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Excelente resposta pela espessura	O, H14, T4, T6	Amplamente usada para painéis estampados ou conformados e pequenas peças estruturais.
Placa	6–100 mm	Dureza reduzida em seções espessas	O, T3, T6 (personalizada)	Placa espessa necessita de soluções e ciclos de têmpera especializados para alcançar propriedades uniformes.
Extrusão	Espessuras de parede 1–20 mm	Propriedades direcionais; boa para seções complexas	O, T6 (envelhecimento após extrusão)	A extrusão requer têmpera controlada e envelhecimento artificial para atingir as têmperas T pretendidas.
Tubo	Diâmetro externo (OD) 6–200 mm	Semelhante a extrusões; espessura de parede afeta resistência	O, T6	Usado para tubos estruturais e conjuntos montados.
Barra/Haste	Diâmetros 3–100 mm	Usinabilidade e estabilidade variam com o diâmetro	O, T6	Bobinas para componentes usinados e fixadores; seleção de têmpera afeta a usinabilidade.

As rotas de processamento diferem significativamente: a produção de chapas finas permite têmpera rápida e envelhecimento uniforme, resultando em resistências máximas mais elevadas, enquanto placas espessas e grandes extrusões exigem ciclos térmicos personalizados para evitar pontos moles. Para peças formadas ou estampadas, o fornecimento nas têmperas O ou levemente trabalhadas é vantajoso, seguido de envelhecimento para dureza requerida; para conjuntos soldados, tratamentos térmicos pré e pós-soldagem ou redesign para evitar juntas soldadas são estratégias comuns de projeto.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	2117	EUA	Designação primária segundo os sistemas ASTM/AA para 2117 forjado.
EN AW	—	Europa	Não há equivalente direto 1:1 EN AW; o projeto é regido pelo número AA e listagens similares da série 2xxx.
JIS	A2117 (informal)	Japão	Alguns fornecedores usam a designação A2117, mas usuários devem verificar composição contra a especificação AA.
GB/T	2A17 ou similar	China	Normas locais frequentemente usam códigos numéricos próximos às designações AA; confirme a química e têmperas.

Referências diretas para 2117 são limitadas porque normas regionais às vezes não listam 2117 explicitamente; fabricantes e especificadores geralmente confiam na química e propriedades mecânicas AA/ASTM. Ao adquirir de regiões diferentes, verifique certificação com faixas elementares e têmpera para assegurar intercambialidade, especialmente em aplicações aeroespaciais ou de defesa críticas.

Resistência à Corrosão

A resistência atmosférica do 2117 é moderada e típica de ligas Al-Cu: apresenta desempenho aceitável em atmosferas industriais, mas é mais suscetível à corrosão localizada do que muitas ligas Al-Mg ou Al-Mn. Tratamentos superficiais — anodização, revestimentos de conversão ou revestimentos metálicos — melhoram significativamente a vida útil; o 2117 nu exposto a ambientes agressivos pode desenvolver piteamento em sítios intermetálicos.

O comportamento marinho requer cautela; ambientes com cloretos aceleram o piteamento e a corrosão por frestas em ligas Al-Cu comparado às séries 5xxx. Uso de ânodos de sacrifício, revestimentos ou isolamento de metais diferentes é recomendado para exposição marina de longo prazo.

A suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) é maior em algumas ligas Al-Cu tratadas termicamente sob tensões de tração e temperaturas elevadas; têmperas T6 podem ser sensíveis, portanto engenheiros devem evitar combinações de tensões residuais de tração, meios corrosivos e temperaturas elevadas. Interações galvânicas são relevantes: 2117 é anódico em relação a aços inoxidáveis e catódico em relação a muitas ligas de magnésio; isolamento adequado de juntas, fixadores e seleção de materiais compatíveis reduzirá a corrosão galvânica.

Comparado com outras famílias de ligas, o 2117 oferece melhores propriedades mecânicas que as séries 1xxx/3xxx/5xxx com custo de maior suscetibilidade à corrosão; em relação às séries 6xxx, pode ter resistência comparável, mas respostas diferentes à corrosão e anodização devido ao teor de cobre.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Soldar o 2117 é desafiador em relação às famílias Al-Mg ou Al-Mn porque o cobre aumenta a tendência a trincas a quente e reduz a ductilidade na zona fundida. TIG e MIG podem ser usados com práticas especializadas, como técnicas de baixa entrada de calor e ligas de enchimento apropriadas (Enchimentos Al-Cu como 2319 ou outros sistemas Al-Cu compatíveis), mas juntas soldadas frequentemente apresentam resistência reduzida e amolecimento local na ZTA. Tratamentos térmicos pós-soldagem podem restaurar propriedades parcialmente, mas são geralmente impraticáveis para estruturas montadas; por consequência, projetistas evitam frequentemente juntas soldadas críticas ou as substituem por fixação mecânica ou colagem adesiva.

Usinabilidade

2117 apresenta usinabilidade razoável para uma liga tratável termicamente e pode ser usinado mais rápido que muitas ligas aeroespaciais de alta resistência; vida útil da ferramenta e acabamento superficial dependem da têmpera e tratamento térmico. Ferramentas de carboneto com geometria de ataque positiva e boa evacuação de cavacos são recomendadas, com avanços e velocidades de corte moderados para evitar acumulação de rebarba; a liga tende a formar cavacos relativamente contínuos que requerem controle para segurança e acabamento. Seleção de têmpera pré e pós-usinagem (ex: usinagem em condição mais macia O ou H12 seguida de envelhecimento) pode otimizar tanto vida útil da ferramenta quanto a resistência final do componente.

Conformabilidade

Características de conformação são favoráveis nas têmperas O e H levemente trabalhadas, permitindo estampagem profunda, dobra e conformação por estiramento para geometrias complexas. Raio mínimo de dobra e recuperação elástica são governados pela têmpera e espessura; chapa recozida permite pequenos raios e alta redução durante estampagem, enquanto materiais T6 requerem raios maiores e limites de conformação mais conservadores. Para peças que demandam conformação e alta resistência, prática comum é conformar em condição O ou T4 e depois realizar envelhecimento artificial final para obter as propriedades mecânicas desejadas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga Al-Cu tratável termicamente, o 2117 responde ao tratamento de solução, têmpera e envelhecimento artificial. Tratamentos de solução típicos são realizados próximo à temperatura de solvus (comumente na faixa 500–540 °C dependendo do tamanho da seção), seguidos de têmpera rápida para reter cobre e magnésio em solução sólida supersaturada. Envelhecimento artificial subsequente (ex: 150–200 °C por várias horas dependendo da espessura da peça e têmpera T alvo) precipita fases finas de Al2Cu e relacionadas para alcançar propriedades T5/T6.

As transições de têmpera T são reversíveis dentro dos limites de processamento: T4 (solução tratada, envelhecimento natural) pode ser convertida em T6 (envelhecimento artificial) com perfis de envelhecimento controlados; T651 envolve alívio de tensões por estiramento seguido de envelhecimento. Superenvelhecimento reduz resistência mas pode melhorar tenacidade e reduzir suscetibilidade à SCC, portanto os cronogramas de envelhecimento equilibram resistência máxima e resistência ambiental. Em workflows sem tratamento térmico, trabalho a frio seguido de recozimento parcial é usado para criar têmperas H, com aumento previsível de resistência devido a encruamento.

Desempenho em Alta Temperatura

2117 começa a perder resistência significativa acima de aproximadamente 150–200 °C conforme os precipitados coalescem e ocorre superenvelhecimento; os limites de serviço para cargas sustentadas geralmente ficam abaixo desta faixa. A resistência à fluência é modesta; para aplicações de alta temperatura sustentada ou ciclos térmicos, outras ligas projetadas para elevação térmica devem ser consideradas. A oxidação do alumínio é autolimitante e geralmente não é um problema maior, mas a exposição térmica combinada com ambientes corrosivos pode acelerar a degradação corrosiva, especialmente próximo a soldas ou regiões submetidas a esforços.

O comportamento da ZTA sob exposição térmica é crítico: amolecimento local e superenvelhecimento próximo às soldas ou regiões afetadas pelo calor podem criar pontos fracos mecânicos e reduzir vida em fadiga. Projetistas devem considerar gestão térmica, entradas de calor controladas durante soldagem, e tratamentos térmicos pós-soldagem onde possível para mitigar perdas de resistência.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 2117 É Usado
Aeroespacial	Estrutura secundária e acessórios	Boa combinação de resistência tratável termicamente, usinabilidade e estabilidade dimensional.
Automotiva	Suportes estruturais e componentes conformados	Resistência maior que ligas comuns das séries 1xxx/3xxx com conformabilidade e custo razoáveis.
Marinha	Ferragens e fixadores (revestidos)	Quando devidamente tratados/revestidos, desempenho aceitável à corrosão com boa relação resistência-peso.
Eletrônica	Pequenas carcaças condutoras e suportes mecânicos	Equilíbrio entre propriedades mecânicas e condutividade térmica para componentes compactos.

O 2117 é frequentemente selecionado para aplicações de resistência média a alta onde se deseja comportamento padrão da série 2xxx sem a rigidez das ligas de alto desempenho. Seu uso é típico quando medidas moderadas de proteção contra corrosão (revestimentos, anodização, cladding) são aceitáveis e quando se aproveita sua natureza tratável termicamente para atingir a resistência necessária após conformação ou usinagem.

Informações para Seleção

A liga 2117 é uma escolha prática quando os engenheiros precisam de um alumínio tratável termicamente que ofereça maior resistência do que os graus comercialmente puros, mantendo boa usinabilidade e conformabilidade em condições recozidas. Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 2117 sacrifica a condutividade elétrica e térmica e parte da conformabilidade em troca de um aumento substancial no limite de escoamento e resistência à tração; utilize 2117 quando a resistência estrutural for necessária, mas a condutividade for secundária.

Em comparação com ligas endurecidas por trabalho mecânico comuns, como 3003 ou 5052, o 2117 oferece maior resistência máxima após envelhecimento, porém geralmente apresenta menor resistência à corrosão em ambientes ricos em cloretos; escolha 2117 quando a resistência for prioridade e a proteção contra corrosão (revestimento ou anodização) for viável. Comparado a ligas tratáveis termicamente comuns, como 6061 ou 6063, o 2117 pode ser preferido quando propriedades específicas do sistema Al-Cu (tais como comportamento de precipitação ou usinabilidade em certos estados) forem vantajosas, apesar de apresentar normalmente resistência máxima menor ou comportamento corrosivo distinto em relação às ligas Al-Mg-Si.

Ao selecionar o 2117, considere o custo e a disponibilidade em relação a outros materiais da série 2xxx, a necessidade de tratamento térmico pós-conformação e a exposição ambiental — se a exposição marítima ou a soldagem forem centrais no projeto, ligas alternativas ou estratégias de proteção poderão ser mais adequadas.

Resumo Final

A liga 2117 continua sendo um material de engenharia relevante ao fornecer um equilíbrio útil entre resistência tratável termicamente, usinabilidade e conformabilidade para componentes estruturais e fabricados de peso médio; sua seleção é justificada quando os projetistas requerem desempenho fortalecido por precipitação Al-Cu com processamento manejável e estratégias de controle de corrosão.