Alumínio 3007: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

3007 é um membro da série 3xxx de ligas de alumínio, uma família definida pelo manganês como o principal elemento de liga. Esta série não é tratável termicamente e obtém sua resistência predominantemente por efeitos de solução sólida e encruamento, em vez de endurecimento por precipitação.

Os principais elementos de liga no 3007 normalmente incluem manganês com pequenas adições controladas de silício, ferro e traços de magnésio ou cromo para ajustar a resistência, o comportamento de recristalização e o desempenho à corrosão. O mecanismo geral de fortalecimento é o trabalho a frio (endurecimento por deformação) combinado com o controle microestrutural proveniente da liga; envelhecimento e tratamentos de solução têm papéis negligenciáveis no desenvolvimento da resistência máxima.

As características principais do 3007 são boa a alta conformabilidade na condição recozida, boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos, soldabilidade razoável pelos processos comuns de fusão, e um nível de resistência acima do alumínio comercialmente puro, porém abaixo das ligas típica tratáveis termicamente das séries 6xxx ou 7xxx. Esses atributos tornam o 3007 atraente em indústrias onde a flexibilidade de fabricação e o desempenho contra corrosão são importantes, como painéis internos automotivos, revestimentos arquitetônicos, fachadas de edifícios e componentes de eletrodomésticos.

Os projetistas escolhem o 3007 em vez de outras ligas quando é necessária uma combinação de formabilidade, qualidade superficial e resistência moderada, ou quando o processamento pós-formação (estampagem profunda, dobra) é prioridade. É selecionado em vez de materiais altamente ligados ou tratáveis termicamente quando custo, facilidade de conformação e resistência à corrosão atmosférica são mais críticos que a resistência máxima ao escoamento.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta (20–40%)	Excelente	Excelente	Condição totalmente recozida para máxima ductilidade
H12	Baixo-Médio	Moderado (10–25%)	Muito Boa	Muito Boa	Endurecimento parcial com boa estampabilidade
H14	Médio	Moderado-Baixo (6–15%)	Boa	Boa	Têmpera típica comercial por trabalho a frio para resistência moderada
H16	Médio-Alto	Baixo (4–10%)	Regular	Boa	Maior endurecimento por deformação para componentes mais rígidos
H18	Alta	Baixo (≤5%)	Limitada	Boa	Maior têmpera por trabalho a frio usada para necessidades de maior limite de escoamento
T4*	N/A/Não típica	N/A	N/A	N/A	Listada para completude — ligas 3xxx não são tipicamente endurecidas por precipitação

A seleção da têmpera para 3007 afeta fortemente o compromisso entre resistência e ductilidade: aumentar o número H eleva o limite de escoamento e a resistência à tração em detrimento do alongamento e da conformabilidade. Para operações intensivas de conformação, preferem-se as têmperas O ou baixas; para peças acabadas que precisam de maior rigidez ou controle de recuperação elástica, podem ser especificadas as H16/H18.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,05–0,50	Controlado para limitar inclusões relacionadas à fundição e manter o acabamento superficial.
Fe	0,20–0,70	Impureza típica; ferro elevado reduz ductilidade e qualidade superficial.
Mn	0,6–1,5	Principal elemento de liga para resistência na família 3xxx.
Mg	0,05–0,50	Pequenas adições melhoram o endurecimento por deformação e aumentam ligeiramente a resistência.
Cu	≤0,20	Mantido baixo para limitar a suscetibilidade à corrosão e preservar a soldabilidade.
Zn	≤0,25	Níveis baixos para evitar efeitos deletérios na corrosão e fragilização.
Cr	≤0,10	Pequenas quantidades podem controlar a recristalização e a estrutura de grãos.
Ti	≤0,10	Refinador de grãos em produtos fundidos ou fortemente trabalhados em quantidades vestigiais.
Outros (cada)	≤0,05	Elementos traço mantidos baixos; alumínio compõe o restante.

A composição apresentada é representativa da química industrial típica do 3007, ao invés de uma norma formal única. O manganês é o principal elemento de microliga que fornece a maior parte da resistência na condição trabalhada. Silício e ferro controlam a fundibilidade e as inclusões; pequenas adições de magnésio aumentam a resposta ao encruamento e elevam modestamente a resistência, enquanto baixos teores de cobre e zinco preservam a resistência à corrosão e a soldabilidade.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, o 3007 apresenta resposta dúctil e sujeita a endurecimento por trabalho, com um expoente de encruamento relativamente constante na condição recozida e limite de escoamento aumentando com o trabalho a frio. Corpos de prova recozidos tipicamente exibem alto alongamento total e baixo limite de escoamento, enquanto as têmperas trabalhadas a frio mostram valores mais altos de limite e resistência à tração, porém redução na ductilidade e tenacidade. O comportamento à fadiga é controlado pela qualidade da superfície, nível de trabalho a frio e espessura; superfícies polidas e trabalhadas a frio podem apresentar limites de fadiga melhorados em comparação com condições rugosas de laminagem.

O limite de escoamento escala com a redução a frio e pode ser aumentado de forma previsível com as têmperas H, mas a liga não possui caminho de endurecimento por precipitação para atingir os altos limites das ligas 6xxx ou 7xxx. A dureza correlaciona-se com a resistência à tração e a redução a frio; chapas de menor espessura encruam mais rapidamente e, portanto, frequentemente alcançam menor detecção para a mesma têmpera que placas mais espessas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (H14)	Observações
Resistência à Tração (MPa)	100–140	170–220	Valores dependem da espessura e do trabalho a frio; faixas típicas.
Limite de Escoamento (0,2% Prova, MPa)	30–60	110–160	H14 eleva significativamente o limite de escoamento via endurecimento por deformação.
Alongamento (%)	20–40	6–15	Material recozido adequado para estampagem profunda; têmperas H limitam a conformação.
Dureza (HB)	25–45	55–85	Faixas de Brinell aproximadas; a dureza aumenta aproximadamente linearmente com o trabalho a frio.

A espessura afeta a resposta mecânica: chapas finas trabalham a frio de forma mais uniforme e podem alcançar resistências maiores em têmperas H, enquanto seções mais espessas tendem a manter limites menores e maior tenacidade. Atenção à anisotropia introduzida pela laminação e à direcionalidade dos testes para aplicações estruturais críticas.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,70 g/cm³	Típico para ligas comerciais de alumínio; útil para cálculos de massa.
Faixa de Fusão	640–660 °C	Janela solidus-liquidus estreita típica de ligas forjadas.
Condutividade Térmica	150–180 W/(m·K)	Inferior ao alumínio puro devido à liga; ainda boa para dissipação de calor.
Condutividade Elétrica	30–45 %IACS	A liga reduz a condutividade em comparação com alumínio puro.
Calor Específico	880–910 J/(kg·K)	Aproximadamente 0,88–0,91 J/g·K à temperatura ambiente.
Coeficiente de Dilatação Térmica	23–24 µm/(m·K)	Semelhante a outras ligas Al-Mn; importante para cálculos de incompatibilidade térmica.

As propriedades físicas tornam o 3007 adequado para componentes que requerem boa condução térmica, mas não podem arcar com o custo ou a menor formabilidade das ligas tratáveis termicamente de maior liga. Condutividade elétrica e térmica permanecem adequadas para muitas aplicações em dissipadores de calor e invólucros, enquanto a vantagem de densidade favorece projetos sensíveis a peso no transporte e arquitetura.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,2–6,0 mm	O endurecimento por trabalho aumenta com a redução; chapas finas ganham resistência mais rapidamente	O, H12, H14	Ampliamente usada para painéis, estampagem profunda e conformação
Placa	6–50 mm	Menor encruamento por passagem; seções mais espessas apresentam resistência por trabalho a frio mais baixa	O, H18	Usada quando são necessárias seções mais grossas com conformabilidade moderada
Extrusão	Perfis até 300 mm	A resistência depende da razão de extrusão e do trabalho a frio subsequente	O, H12	Extrusões usadas para perfis arquitetônicos e estruturas
Tubo	0,5–10 mm de parede	Estiramento a frio produz aumentos previsíveis no limite de escoamento	O, H14	Tubulação para HVAC, arquitetura e elementos estruturais
Barra/Vara	3–75 mm de diâmetro	Endurecimento por trabalho através de trefilação e acabamento a frio	O, H16	Usada para pequenos componentes usinados ou hastes estruturais

A fabricação de chapas e tiras é predominante para o 3007, onde ciclos de laminação e recozimento são ajustados para acabamento superficial e conformabilidade. A produção de extrusão e tubos requer controle cuidadoso da química do tarugo e homogeneização para evitar defeitos de superfície e controlar o comportamento da recristalização. A produção de placas é menos comum e usada quando se requer seções transversais mais espessas com boa resistência à corrosão.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	3007	EUA	Designação principal usada em alguns catálogos de fornecedores; nomenclatura segue a série 3xxx.
EN AW	3007	Europa	Designação comercial de liga usada em algumas cadeias de suprimento europeias; verificar especificações do fornecedor.
JIS	A3007 (informal)	Japão	Não há equivalente direto universal JIS em alguns casos; verificar normas nacionais.
GB/T	3007	China	Fornecedores chineses podem usar a mesma designação numérica, mas conferir tolerâncias composicionais.

A equivalência entre regiões é frequentemente aproximada, pois diferentes normas permitem pequenas variações nas tolerâncias composicionais e nos métodos de verificação de propriedades. Ao substituir graus entre normas, confirme os limites de química, condições dos testes mecânicos e designações de tempera, já que pequenas variações em Mn ou Mg podem afetar a conformabilidade e a recristalização.

Resistência à Corrosão

O 3007 apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica devido ao seu teor relativamente baixo de cobre e zinco e à película protetora de óxido de alumínio. Em ambientes industriais e levemente poluídos, apresenta bom desempenho a longo prazo, com corrosão por pite controlada em grande parte pelo acabamento superficial e pela presença de haletos agressivos.

Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, ligas da série 3xxx, incluindo o 3007, apresentam resistência razoável, mas geralmente são superadas por ligas da série 5xxx com magnésio, que combinam maior resistência à corrosão e resistência mecânica em água do mar. Tratamentos superficiais, anodização ou revestimentos orgânicos são comumente aplicados para aumentar a vida útil em exposição marinha.

A susceptibilidade a trincas por corrosão sob tensão é baixa em comparação com ligas de alta resistência sujeitas a tratamentos térmicos; contudo, ambientes concentrados de cloretos e tensões residuais trativas podem aumentar o risco. Interações galvânicas devem ser consideradas: quando acoplado eletricamente a metais mais nobres, como aço inoxidável ou cobre, o alumínio atua como o ânodo e corrói preferencialmente, a menos que isolado ou isolado eletricamente.

Comparado com ligas da série 1xxx (comercialmente puras), o 3007 sacrifica parte da condutividade elétrica e térmica para melhorar a resistência mecânica e resistência à fluência. Em relação às ligas 5xxx, ele troca parte da resistência à corrosão em água do mar agressiva por melhor conformabilidade e, frequentemente, menor custo.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 3007 é facilmente soldado com processos comuns de fusão, como MIG (GMAW) e TIG (GTAW), com baixo risco de trincas a quente quando são adotadas boas práticas. As ligas de adição recomendadas são ligas de alumínio de baixo teor de liga compatíveis com a família 3xxx; ER4043 (Al-Si) e ER5356 (Al-Mg) são frequentemente usadas dependendo dos requisitos da junta e considerações pós-soldagem quanto à corrosão. O amolecimento da zona afetada pelo calor é modesto devido à natureza não tratável termicamente, mas as propriedades mecânicas na área da solda dependem do projeto da junta e do controle das tensões residuais.

Usinabilidade

A usinabilidade do 3007 é moderada, semelhante a outras ligas da série 3xxx; usina melhor do que algumas ligas altamente ligadas ou endurecíveis por envelhecimento devido à formação dúctil do cavaco. Ferramentas de carboneto com ângulo positivo e boa circulação de fluido refrigerante melhoram o acabamento superficial e a vida útil da ferramenta; velocidades são tipicamente conservadoras em relação aos aços e dependem da tempera e da espessura da seção. Os cavacos tendem a ser contínuos e filamentosos em temperas macias, por isso estratégias de controle de cavaco (corte segmentado, quebradores de cavaco) são úteis para operações automatizadas.

Conformabilidade

A conformabilidade é uma das principais vantagens do 3007, particularmente na tempera recozida O, onde estampagem profunda, spinning e estampagem complexa são viáveis com baixa elasticidade residual (springback). Raios de curvatura tão baixos quanto 1–2× a espessura são possíveis na tempera O para muitas geometrias; temperas H aumentam o springback e requerem raios ou força maiores. O trabalho a frio aumenta o limite de escoamento e pode permitir compensações entre rigidez e conformação, mas o conformamento em múltiplas etapas com recozimentos intermediários é comum para formas complexas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga não tratável termicamente, o 3007 não responde a tratamentos de solubilização e envelhecimento artificial da mesma forma que as ligas 6xxx ou 7xxx. Tentativas de tratamento de solubilização e envelhecimento por têmpera produzem apenas pequenas alterações porque manganês e os demais elementos principais não precipitam fases endurecedoras sob tratamentos convencionais.

A principal forma de modificar a resistência é o trabalho a frio (temperas H) e o recozimento controlado. O recozimento total (O) é obtido pelo aquecimento a uma temperatura suficiente para recristalizar a estrutura (tipicamente na faixa usada para ligas 3xxx), seguido de resfriamento lento para produzir máxima maciez e conformabilidade. Recozimentos parciais e temperas por ciclos controlados de deformação e calor são usados para ajustar a conformabilidade ou propriedades à tração para sequências específicas de conformação.

Para aplicações que requerem recuperação da ductilidade após trabalho a frio significativo, ciclos padrão de recozimento são eficazes para restaurar a conformabilidade sem necessidade de equipamentos complexos de tratamento térmico. Sempre verifique as propriedades mecânicas após qualquer tratamento térmico, pois o crescimento microestrutural ou a oxidação superficial podem alterar o desempenho.

Desempenho em Alta Temperatura

O 3007 mantém propriedades mecânicas utilizáveis até temperaturas moderadas, mas sofre perda significativa de resistência acima de aproximadamente 150–200 °C. A exposição prolongada a temperaturas elevadas acelera a recuperação e a recristalização, reduzindo as contribuições do encruamento ao limite de escoamento e rigidez.

A oxidação nas temperaturas de serviço é típica do alumínio – uma camada protetora de óxido se forma rapidamente e limita ataques adicionais, mas a escama e alterações superficiais podem afetar a brasagem ou a adesão de revestimentos. A exposição térmica próxima à faixa de fusão não é relevante para produtos forjados, mas ciclos térmicos durante a fabricação (ex.: soldagem) podem alterar localmente a dureza e ductilidade na ZAT.

Para aplicações estruturais em alta temperatura, considere ligas especificamente classificadas para retenção de propriedades nessas condições; o 3007 é melhor usado abaixo da faixa onde ocorre amolecimento significativo ou onde o ciclo térmico é mínimo.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 3007
Automotivo	Painéis internos da carroceria, tiras de reforço	Excelente conformabilidade para estampagem profunda e conformação com resistência adequada
Marítimo	Estruturas arquitetônicas marinhas, acessórios para embarcações interiores	Boa resistência à corrosão atmosférica e facilidade de fabricação
Aeroespacial (não primário)	Revestimentos internos, carenagens	Relação resistência/peso favorável e acabamento superficial para peças não estruturais
Eletrônica	Dissipadores de calor, invólucros	Boa condutividade térmica e resistência à corrosão para envoltórios
Construção & Arquitetura	Revestimentos, forros, fachadas	Conformabilidade, acabamento superficial e resistência à corrosão para superfícies visíveis

O 3007 encontra nicho em aplicações onde são requeridos conformação complexa, boa resistência à corrosão e custo-benefício. É amplamente usado para peças decorativas ou estruturais não críticas onde a manufaturabilidade e durabilidade ambiental a longo prazo são importantes.

Observações para Seleção

Ao escolher o 3007, priorize aplicações que requerem alta conformabilidade e boa resistência à corrosão atmosférica, mas que não demandem a resistência máxima de ligas tratáveis termicamente. É econômico, mais fácil de conformar que muitas ligas de alta resistência, e possui boa soldabilidade e acabamento.

Comparado com o alumínio comercialmente puro (1100), o 3007 sacrifica um pouco da condutividade elétrica e térmica e apresenta ductilidade ligeiramente maior em troca de resistência consideravelmente melhor e maior estabilidade mecânica após conformação. Em comparação com ligas comuns endurecidas por deformação, como 3003 ou 5052, o 3007 normalmente fica entre elas: oferece resistência superior às ligas muito macias das séries 1xxx/3xxx, mantendo melhor conformabilidade e, às vezes, resistência à corrosão superior às ligas 5xxx ricas em Mg. Em relação às ligas tratáveis termicamente, como 6061 ou 6063, o 3007 apresenta melhor capacidade de estiramento e, frequentemente, custo menor; escolha o 3007 quando conformações complexas e acabamento superficial forem mais críticos do que a máxima resistência de pico alcançável.

Use o 3007 quando a geometria da peça, etapas de conformação e requisitos de superfície dominarem as restrições de projeto; considere alternativas quando for necessária máxima capacidade estrutural ou desempenho em cargas expostas à água do mar.

Resumo Final

O 3007 continua relevante como uma liga prática da série 3xxx que equilibra conformabilidade, resistência à corrosão e resistência moderada para uma ampla gama de componentes fabricados. Sua combinação de facilidade de fabricação, comportamento previsível de encruamento e características favoráveis de superfície o torna uma escolha confiável quando a manufaturabilidade e a durabilidade ambiental são os principais motores do projeto.