Alumínio 2618: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

A liga 2618 é um membro da série 2xxx de ligas de alumínio, que são principalmente à base de alumínio-cobre. A classificação 2xxx indica uma família de alumínio de alta resistência e com tratamento térmico, onde o cobre é o principal elemento de endurecimento, complementado por magnésio e pequenas adições de outros elementos como ferro, níquel e cromo.

Os principais elementos de liga da liga são cobre e magnésio, com microaligações propositalmente adicionadas de níquel, ferro, manganês e traços de titânio/cromo. O endurecimento é obtido principalmente por tratamento térmico de solubilização seguido por têmpera e envelhecimento artificial, produzindo precipitados finos de Al2Cu (θ′) e relacionados; as adições de níquel modificam a estabilidade dos precipitados para melhorar o desempenho em temperaturas elevadas.

As características principais da 2618 incluem alta resistência estática e em temperatura elevada, ductilidade moderada e resistência à corrosão intrínseca relativamente baixa comparada às famílias 5xxx/6xxx. A soldabilidade é limitada e requer práticas especiais; a conformabilidade é moderada em condição recozida, mas reduzida após envelhecimento. Indústrias típicas para a 2618 são aeroespacial, automotiva de alta performance (especialmente componentes de motores) e outras aplicações que exigem alta resistência em temperaturas elevadas ou resistência superior à fadiga.

Os engenheiros escolhem a 2618 quando uma combinação de alta resistência, propriedades mantidas em temperatura elevada e desempenho à fadiga supera a menor resistência à corrosão e a soldabilidade mais difícil da liga. A liga é frequentemente selecionada em detrimento de graus de alumínio de menor resistência quando a redução de massa do componente, estabilidade dimensional em temperatura e desempenho sob cargas cíclicas são fatores de projeto.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Recozida completa, mais fácil de conformar e usinar
H12	Baixa-Média	Média-Baixa	Regular	Regular	Endurecimento por deformação com resistência limitada
H14	Média	Baixa-Média	Limitada	Regular	Endurecimento leve para resistência moderada
T4	Média-Alta	Média	Regular	Ruim	Tratada por solubilização e envelhecida naturalmente
T6	Alta	Baixa-Média	Ruim	Ruim	Tratada por solubilização e envelhecida artificialmente para resistência máxima
T61 / T651	Alta	Baixa-Média	Ruim	Ruim	Têmperas estabilizadas com controle de tensões residuais/envelhecimento
T62 / T64	Alta	Baixa-Média	Ruim	Ruim	Perfis de envelhecimento alternativos para resistência e fluência ajustadas

A têmpera tem efeito primário no equilíbrio entre resistência e ductilidade: o material recozido (O) oferece máxima conformabilidade e usinabilidade, mas baixa resistência, enquanto as famílias T6/T61 maximizam a resistência em detrimento do alongamento e capacidade de conformação a frio. As têmperas estabilizadas T61/T651 reduzem tensões residuais e distorção em peças usinadas, o que é importante para forjados aeroespaciais e seções pesadas onde a estabilidade dimensional é crítica.

Composição Química

Elemento	Intervalo %	Observações
Si	0,10–0,50	Silício controlado baixo para limitar defeitos de fundição; influência secundária na resistência
Fe	0,20–1,20	Elemento impureza; níveis elevados formam intermetálicos e reduzem ductilidade
Mn	0,30–1,30	Melhora a resistência via dispersoides e refina a estrutura de grãos
Mg	1,00–1,70	Age em conjunto com Cu para promover precipitados de envelhecimento e aumentar resistência
Cu	2,30–3,30	Principal elemento de endurecimento formando precipitados Al2Cu durante envelhecimento
Zn	≤0,25	Baixo zinco; não é elemento principal na 2618
Cr	0,05–0,35	Microaliação para controle de grão e inibição da recristalização
Ti	0,05–0,30	Refinador de grão usado durante fundição/solidificação
Outros	Balance Al; Ni traço ~0,60–1,30	Adições de níquel (geralmente 0,6–1,3%) comuns em variantes 2618 para melhorar a resistência em temperatura elevada; outros resíduos variam

A química da liga é ajustada para suportar o endurecimento por precipitação principalmente por fases Al–Cu, com Mg acelerando a cinética de precipitação e modificando a química dos precipitados. Níquel e cromo atuam como microaliações para estabilizar dispersoides e estender a retenção de resistência em temperaturas elevadas, enquanto manganês e titânio auxiliam no controle da estrutura do grão e morfologia dos intermetálicos, melhorando tenacidade e vida à fadiga.

Propriedades Mecânicas

Em serviço, a 2618 apresenta alta resistência à tração e limite de escoamento razoável quando submetida a tratamento térmico estilo T6/T61, com razões tração/limite de escoamento tipicamente na faixa de 1,2–1,4. O alongamento é menor em têmperas de pico de envelhecimento, frequentemente na faixa de dígitos simples a baixos duplos em percentual, o que influencia estratégias de conformação e união. A resistência à fadiga é um ponto forte da 2618 em comparação a muitas outras ligas de alumínio, especialmente quando a microestrutura e o acabamento superficial são controlados.

A dureza se correlaciona estreitamente com a têmpera; material recozido é macio e usinável, enquanto têmperas de pico de envelhecimento atingem valores de dureza Brinell/Vickers substancialmente maiores, consistentes com o desenvolvimento de precipitados finos. Espessura e tamanho da seção influenciam as propriedades alcançáveis devido à taxa de resfriamento durante a têmpera e envelhecimento subsequente; seções grossas podem apresentar menor resistência máxima e tempos de envelhecimento mais longos para atingir propriedades-alvo.

Fatores de corrosão e ambientais interagem com o desempenho mecânico: concentrações de tensões e defeitos superficiais podem degradar a vida à fadiga e acelerar a iniciação de trincas em ambientes cloretados. Tratamentos superficiais apropriados, revestimentos e projeto com folga para corrosão são frequentemente necessários para explorar as vantagens mecânicas da 2618 de forma confiável.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6/T61)	Observações
Resistência à Tração	~180–260 MPa	~420–480 MPa	Valores de pico dependem do perfil de envelhecimento e espessura da seção
Limite de Escoamento	~100–150 MPa	~320–380 MPa	Limite varia com têmpera e deformação prévia
Alongamento	~20–30%	~6–12%	Alongamento cai significativamente após envelhecimento
Dureza	~50–80 HB	~120–150 HB	Dureza correlaciona-se com densidade e distribuição dos precipitados

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Levemente maior que alumínio puro devido ao Cu e outros elementos de liga
Faixa de Fusão	~500–635 °C	Intervalo solidus–líquido depende da química local e intermetálicos
Condutividade Térmica	~120–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; cobre reduz a condutividade em relação à série 1xxx
Condutividade Elétrica	~20–40 %IACS	Reduzida pela microaliação; valores dependem da têmpera e processamento
Calor Específico	~880 J/kg·K	Típico para ligas de alumínio; varia levemente com a temperatura
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24 µm/m·K	Comparável a outras ligas de alumínio; deve-se projetar para expansão diferencial

A condutividade térmica relativamente alta em comparação a aços torna a 2618 útil onde a dissipação de calor é importante, embora seja inferior aos graus de alumínio de alta condutividade. A densidade e expansão térmica da liga são típicas para o alumínio, mas devem ser consideradas ao acoplar com materiais diferentes ou projetar para tolerâncias térmicas restritas. A faixa de fusão/solidus orienta as janelas de forjamento e tratamento térmico e dita as temperaturas seguras de processamento.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,5–6 mm	Chapas finas atingem resistência próxima ao pico com têmperas apropriadas	O, T4, T6	Usada onde se requer conformação moderada e alta relação resistência/peso
Placa	6–100+ mm	Seções grossas podem sofrer subenvelhecimento e necessitam de envelhecimento prolongado	T6, T61, T651	Placas pesadas usadas para peças estruturais e forjados
Extrusão	Perfis complexos até grandes seções transversais	Propriedades da extrusão variam conforme refrigeração e envelhecimento	O, T6 (pós-envelhecimento)	Extrusão beneficia-se do controle do grão e têmpera após conformação
Tubo	Tubo de parede fina a grossa	Resistência depende do método de conformação e tratamento térmico subsequente	O, T6	Usado em aplicações estruturais e tubos para cargas elevadas
Barra/Haste	Diâmetros até grandes tamanhos	Barras mantêm boa usinabilidade no estado O, alta resistência quando envelhecidas	O, T6, T61	Comum para componentes usinados e fresados aeroespaciais

O processo de fabricação (fundição, extrusão, laminação, forjamento) influencia significativamente a microestrutura, distribuição de precipitados e estado de tensões residuais. Seções mais espessas requerem programas cuidadosos de têmpera e envelhecimento para minimizar zonas internas amolecidas e garantir desempenho mecânico uniforme; para componentes aeroespaciais críticos, operações de retificação e alívio de tensões (T651) são padrão para controlar distorções.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	2618	USA	Designação principal da Aluminum Association americana
EN AW	AlCu2.5Mg (aprox.)	Europa	Análogo químico aproximado, não estritamente equivalente
JIS	A2618 (aprox.)	Japão	Designações locais variam; conferir norma nacional para especificação exata
GB/T	2A61	China	Equivalente doméstico comumente citado nas normas chinesas

Equivalentes diretos um-para-um são aproximados porque as especificações regionais controlam limites de impurezas, microligações permitidas e métodos de ensaio mecânico. Ao substituir, sempre verifique os requisitos de propriedades mecânicas e protocolos de tratamento térmico, não confiando apenas na equivalência nominal química. Elementos traços e microligações (especialmente teor de Ni) nas variantes 2618 podem causar diferenças significativas em comportamento à temperatura elevada e fadiga entre padrões.

Resistência à Corrosão

Atmosfericamente, o 2618 é menos resistente à corrosão que as séries 5xxx (Mg) e 6xxx (Mg+Si), devido ao teor relativamente alto de cobre; precipitados ricos em cobre e fases intermetálicas atuam como sítios catódicos locais que promovem corrosão galvânica. Em ambientes neutros a levemente corrosivos, com revestimentos apropriados ou anodização, a vida útil é aceitável, porém exposição desprotegida a atmosferas agressivas é geralmente evitada.

Em ambientes marinhos ou com cloretos, o 2618 é suscetível à corrosão por pite e ataque intergranular se não protegido adequadamente; corrosão localizada induzida por cloretos é modo comum de falha. Apropensão à trinca por corrosão sob tensão (SCC) é maior que em muitas ligas Al-Mg, especialmente sob tensões trativas e exposição corrosiva; o projeto deve minimizar tensões triaxiais e considerar revestimentos protetores, proteção catódica ou ânodos sacrificiais.

Interações galvânicas com metais mais nobres (ex.: aço inoxidável, cobre) podem acelerar corrosão localizada no 2618, portanto isolamento dielétrico ou fixadores compatíveis são recomendados. Comparado às famílias 1xxx/3xxx, o 2618 troca resistência à corrosão por resistência mecânica e capacidade em altas temperaturas, exigindo frequentemente estratégias de mitigação de corrosão (revestimentos, inibidores, controle ambiental) em aplicações de longa duração.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem do 2618 é complexa devido ao alto teor de cobre e comportamento de endurecimento por envelhecimento que promovem amolecimento na zona afetada pelo calor e suscetibilidade a trincas a quente. Soldagem por fusão (TIG/MIG) é viável para juntas não críticas com controle rigoroso de pré-aquecimento, seleção de metal de adição e tratamento térmico pós-soldagem; ligas de adição à base de Al-Cu-Mg ou sistemas Al-Cu-Ni são recomendadas para compatibilizar resistência e reduzir risco de trincas. Para peças aeroespaciais críticas, geralmente evita-se soldagem em favor de fixação mecânica ou colagem adesiva, pois o tratamento térmico pós-soldagem para recuperação é difícil em conjuntos grandes.

Usinabilidade

O 2618 no estado recozido (O) tem usinabilidade razoável com ferramentas convencionais de metal duro; têmperas em pico envelhecido são mais duras e abrasivas devido a precipitados. A prática típica utiliza ferramental rígido, avanço positivo e refrigeração para controlar temperatura de corte; velocidades de corte devem ser conservadoras comparadas a ligas de alumínio usináveis livremente, e revestimentos de ferramenta que reduzem formação de arestas aderidas (BUE) são úteis. Formação de cavacos tende a ser contínua e dúctil; avanços agressivos e ferramentas afiadas reduzem encruamento antes do corte.

Conformabilidade

A conformação é melhor realizada na condição O (recozida), onde raios de dobra podem ser curtos e retorno elástico (springback) previsível; raios mínimos típicos de dobra são aproximadamente 1–2× a espessura do material, dependendo da ferramenta e espessura da parede. Conformação a frio após endurecimento por envelhecimento é limitada pela ductilidade reduzida e altas tensões residuais; quando conformar a geometria final é necessário, recomenda-se estratégia de solubilização-e-conformação ou conformação no estado recozido seguida de envelhecimento. Para formas complexas, conformação a quente ou superplástica geralmente não são usadas—outras famílias de ligas são preferidas para necessidades extremas de conformabilidade.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga tratável termicamente da série 2xxx, o 2618 responde ao tratamento de solubilização, têmpera e envelhecimento artificial controlado para desenvolver alta resistência. A solubilização é tipicamente realizada na faixa de aproximadamente 510–535 °C para dissolver a fase Al2Cu, seguida de têmpera rápida para reter solução sólida supersaturada. Perfis de envelhecimento artificial usam temperaturas intermediárias (ex.: 160–190 °C) por várias horas para precipitar fases finas θ′ e relacionadas que maximizam resistência equilibrando tenacidade.

Transições de têmperas dependem do processamento: T4 indica solução e envelhecimento natural, T6 é solução e envelhecimento artificial até dureza máxima, e T61/T651 denotam estabilização e alívio de tensões para limitar tensões residuais ou efeitos de pré-deformação. Sobreenvelhecimento produz precipitados mais grosseiros que reduzem resistência mas podem melhorar tenacidade e resistência à corrosão; sobreenvelhecimento controlado é às vezes usado para incrementar resistência a SCC ou reduzir sensibilidade à têmpera.

Desempenho em Altas Temperaturas

O 2618 apresenta resistência retida superior em temperaturas elevadas comparado a ligas comuns da série 6xxx devido a adições de níquel e cobre que estabilizam precipitados. Retenção útil da resistência estática pode se estender de aproximadamente 150–250 °C dependendo da têmpera e teor de Ni; acima dessa faixa, coarsening de precipitados e amolecimento aceleram, e fluência em longo prazo torna-se preocupação de projeto. Oxidação não é principal modo de falha do alumínio a essas temperaturas em atmosfera, mas perda de propriedades mecânicas e possível escamação superficial podem ocorrer em ambientes agressivos.

Zonas afetadas pelo calor próximas às soldas perdem resistência devido a dissolução e crescimento dos precipitados endurecedores, e recuperação/amolecimento pode ocorrer em temperaturas pós-soldagem relativamente baixas. Para serviço acima de ~200–250 °C, projetistas devem validar comportamento de fluência curto e longo prazo e considerar ligas específicas para estabilidade em altas temperaturas caso operação contínua seja exigida.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 2618 é Usado
Automotiva	Pistões de alto desempenho, bielas	Alta resistência estática e em temperatura elevada; resistência à fadiga
Marinha	Suportes estruturais e acessórios (protegidos)	Alta relação resistência/peso onde revestimentos mitigam corrosão
Aeroespacial	Uniões, buchas, componentes de trem de pouso	Alta resistência, resistência à fadiga, estabilidade dimensional após envelhecimento
Eletrônica	Dispersores de calor e suportes estruturais	Boa condutividade térmica com maior resistência mecânica

Embora o 2618 não seja uma liga para chapas de uso geral, sua combinação de alta resistência e propriedades térmicas relativamente boas o torna atrativo para componentes onde peso, resistência em temperatura e vida à fadiga são principais requisitos. Tratamentos superficiais protetores e estratégias cuidadosas de união são comumente empregados para garantir desempenho de longo prazo em ambientes operacionais.

Orientações para Seleção

Selecione o 2618 quando o projeto exigir alta resistência estática e retenção de propriedades mecânicas em temperaturas elevadas, e a resistência à fadiga superar a necessidade de resistência intrínseca à corrosão ou soldabilidade. Utilize 2618 recozido para conformação e usinagem, aplicando envelhecimento controlado ou estabilização quando estabilidade dimensional e resistência máxima forem necessárias.

Comparado com o alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), o 2618 troca condutividade elétrica e térmica e superior conformabilidade por resistência e desempenho à fadiga muito maiores. Comparado com ligas endurecidas por trabalho, como 3003 ou 5052, o 2618 oferece resistência substancialmente maior, porém geralmente pior resistência à corrosão e maior dificuldade de união; portanto, escolha o 2618 para peças estruturais de alta carga, em vez de para peças gerais de chapa metálica. Em comparação com ligas comuns tratáveis termicamente como 6061/6063, o 2618 frequentemente proporciona melhor resistência em temperatura elevada e desempenho à fadiga; no entanto, o 6061 apresenta melhor resistência à corrosão e soldabilidade—use o 2618 quando o desempenho mecânico em alta temperatura for o fator decisivo.

Resumo Final

A liga 2618 permanece uma escolha especializada de alumínio de alta resistência, onde o endurecimento por tratamento térmico à base de cobre e o desempenho em temperaturas elevadas são necessários, apesar de sacrifícios na resistência à corrosão e na soldabilidade. Com processamento cuidadoso, seleção de têmpera e proteção superficial, o 2618 oferece uma combinação atraente de resistência, resistência à fadiga e propriedades térmicas para aplicações aeroespaciais, automotivas e estruturais de alto desempenho exigentes.