Alumínio 6020: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 6020 pertence à série 6xxx de ligas de alumínio, que são ligas de alumínio‑magnésio‑silício (Al‑Mg‑Si) tratáveis termicamente. A família 6xxx é caracterizada pelo envelhecimento por precipitação de Mg2Si; a 6020 é formulada para um equilíbrio entre desempenho na extrusão, resistência moderada e bom acabamento superficial, posicionando-a ao lado de ligas como 6060 e 6063 no espaço de aplicação.

Os principais elementos de liga na 6020 são silício e magnésio como o par de reforço, com níveis controlados de ferro, cobre, manganês, cromo e adições em traços (titânio ou zircônio em algumas variantes de laminação) para controlar a estrutura do grão e melhorar o processamento. O fortalecimento é obtido principalmente por tratamento térmico em solução, têmpera e envelhecimento artificial (endurecimento por precipitação), embora as propriedades finais possam ser modificadas por trabalho a frio em alguns estados de tratamento.

As características chave da 6020 incluem resistência moderada a boa para uma liga conformável, boa resistência à corrosão em ambientes atmosféricos, excelente extrudabilidade e acabamento superficial, além de soldabilidade geralmente boa com escolhas apropriadas de materiais de adição. Sua conformabilidade e qualidade superficial a tornam atraente quando são requeridas extrusões complexas ou perfis formados e quando é necessária uma combinação de acabamento e estabilidade dimensional.

Indústrias típicas que utilizam a 6020 são extrusões estruturais automotivas, perfis arquitetônicos, estruturas marítimas leves e certas caixas para eletrônicos onde se exigem extrusões ou seções formadas com resistência moderada e bom acabamento estético. Engenheiros escolhem a 6020 em detrimento de ligas 6xxx de maior resistência quando a prioridade é melhor extrudabilidade, aparência superficial ou tolerância dimensional nas etapas de extrusão e acabamento, e em vez de ligas não tratáveis termicamente quando se deseja aumento intermediário de resistência por envelhecimento.

Variações de Tratamento

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (20–30%+)	Excelente	Excelente	Totalmente recozido, melhor para conformação severa
T1	Baixo–Moderado	Moderado	Muito Bom	Muito Bom	Resfriado após trabalho a quente com envelhecimento natural
T4	Moderado	Moderado–Alto	Muito Bom	Muito Bom	Tratado em solução e envelhecido naturalmente
T5	Moderado–Alto	Inferior	Bom	Bom	Resfriado após trabalho a quente e envelhecido artificialmente
T6	Alto	Inferior (6–15%)	Razoável–Bom	Bom	Tratado em solução e envelhecido artificialmente até resistência máxima
T651	Alto	Inferior (6–15%)	Razoável–Bom	Bom	Aliviado de tensões por alongamento após tratamento em solução

Os tratamentos afetam fortemente o desempenho mecânico e o comportamento na conformação. Os tratamentos recozidos (O) e envelhecidos naturalmente (T4) proporcionam a melhor ductilidade e são preferidos para conformação severa, enquanto os envelhecidos artificialmente (T5, T6) conferem maior resistência à tração e escoamento em detrimento do alongamento.

Para extrusões e seções estruturais, a escolha do tratamento é um compromisso entre os requisitos mecânicos finais e as operações subsequentes de conformação ou união; T6/T651 são escolhidos pela resistência e estabilidade, enquanto O ou T4 são selecionados para maximizar a conformabilidade e minimizar trincas durante a conformação.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,3–0,9	Elemento principal de liga para precipitação de Mg2Si
Fe	0,2–0,7	Impureza; controlada para manter extrudabilidade e tenacidade
Mn	0,0–0,15	Traço, melhora a estrutura granular quando presente
Mg	0,3–0,7	Combina-se com Si para formar precipitados de endurecimento
Cu	0,0–0,15	Freqüentemente mínimo; aumenta resistência mas pode reduzir resistência à corrosão
Zn	0,0–0,2	Típico baixo; grandes quantidades não são intencionais
Cr	0,0–0,1	Micro-liga para controle de grão e limitação da recristalização
Ti	0,0–0,05	Refinador de grão em tarugos fundidos/extrudados
Outros	Balanceamento Al; total de outros elementos ≤0,15	Pequenas adições/impurezas como Zr, V dependendo da prática da laminação

Os teores de Si e Mg determinam a fração volumétrica e composição dos precipitados de Mg2Si, que definem a resposta ao endurecimento por precipitação durante envelhecimento artificial. Níveis baixos de Fe e Cu são importantes para preservar a resistência à corrosão e o acabamento superficial, enquanto as adições de Cr/Ti são usadas para controlar a estrutura do grão durante a fundição do tarugo e extrusão.

Como as faixas de composição variam conforme norma e práticas da laminação, os certificados finais do material devem ser consultados para limites exatos; pequenas diferenças em Mg e Si alteram significativamente a cinética de envelhecimento e propriedades máximas.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração da 6020 é típico de ligas 6xxx de resistência média: em tratamentos envelhecidos ao pico (T6/T651) apresenta maior limite de escoamento e resistência à tração com alongamento reduzido em comparação aos tratamentos recozidos. A liga demonstra uma região elástica relativamente linear seguida por encruamento moderado antes do início do estricção estável; a resistência à fadiga é influenciada pela condição superficial e estado de tensão residual da extrusão/envelhecimento.

O limite de escoamento e o alongamento variam fortemente com o tratamento e a espessura da seção; extrusões finas e chapas em T6 podem mostrar maior limite de escoamento mas menor ductilidade do que chapas mais espessas ou seções recozidas. A dureza correlaciona-se com o grau de envelhecimento artificial e normalmente aumenta de valores baixos na condição O para números bastante maiores na escala Brinell ou Vickers em T6, refletindo endurecimento por precipitação.

A resistência à fadiga é sensível ao acabamento superficial, marcas de usinagem e qualidade de soldagem; o desempenho à fadiga é frequentemente melhorado por tratamentos de superfície e projeto cuidadoso para evitar concentrações de tensão. Efeitos de espessura são relevantes: seções mais espessas resfriam mais lentamente durante a têmpera, o que pode reduzir a supersaturação e resposta ao envelhecimento, resultando em resistência máxima ligeiramente inferior à de seções finas tratadas com ciclos idênticos.

Propriedade	O/Recozido	Tratamento Chave (T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	~120–180 MPa	~180–260 MPa	Faixa depende da seção transversal, ciclo de envelhecimento e controle do fornecedor
Limite de Escoamento	~40–90 MPa	~140–220 MPa	Limite aumenta marcadamente após tratamento em solução + envelhecimento artificial
Alongamento	20–35%	6–15%	Ductilidade reduzida em tratamentos de maior resistência
Dureza	~30–50 HB	~60–95 HB	Dureza aumenta com a fração volumétrica de precipitados e tempo de envelhecimento

Os valores acima representam faixas típicas para formas comerciais usuais; folhas de dados específicas do fornecedor e normas fornecem valores certificados precisos para tratamentos e seções determinados.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,70 g/cm³	Típico para ligas Al‑Mg‑Si; usado para cálculos de peso
Faixa de Fusão	~555–650 °C	Solidus/liquidus dependem dos constituintes menores; consulte norma para valores exatos
Condutividade Térmica	~140–170 W/m·K (20 °C)	Inferior ao alumínio puro devido à liga; espessura e tratamento têm efeitos pequenos
Condutividade Elétrica	~30–45 %IACS	Moderadamente condutiva; reduzida em relação ao alumínio comercialmente puro
Calor Específico	~880–900 J/kg·K	Próximo ao do alumínio puro; pequena dependência da liga
Coeficiente de Expansão Térmica	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Expansão térmica linear típica para ligas de alumínio

Fisicamente, a 6020 oferece as características leves e condutividades térmica/eléctrica relativamente altas típicas das ligas de alumínio, com reduções modestas em relação ao alumínio puro devido à dispersão por solutos e precipitados. A condução térmica e expansão são parâmetros chave em projetos de conjuntos sensíveis ao calor; a 6020 se comporta de forma semelhante às outras ligas 6xxx em sistemas termomecânicos.

A faixa de fusão e temperaturas de solidus são relevantes para operações de soldagem e fundição/brasagem; controle cuidadoso da entrada térmica e taxas de resfriamento durante a soldagem é necessário para evitar envelhecimento excessivo localizado ou amolecimento nas regiões afetadas pelo calor (HAZ).

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperos Comuns	Observações
Chapa	0,5–6,0 mm	Boa, sensível ao tempero	O, T4, T6	Usada para painéis e componentes conformados
Placa	>6 mm até 50 mm	Resistência máxima menor em seções grossas	O, T4, T6	Seções grossas podem apresentar eficiência de envelhecimento reduzida
Extrusão	Perfis de parede fina a complexos e grandes	Boa, propriedades controladas pelas condições de extrusão	O, T5, T6, T651	Ampliamente usada para perfis arquitetônicos e automotivos
Tubo	Ø10 mm–500 mm	Semelhante às extrusões; espessura da parede afeta as propriedades	O, T4, T6	Comum para usos estruturais e para o manejo de fluidos
Barra/Vara	Ø2 mm–200 mm	Formas usináveis; propriedades variam conforme a seção	O, T4, T6	Usadas para componentes usinados e elementos de fixação

Chapas e extrusões finas permitem têmpera rápida e envelhecimento eficiente, atingindo resistências máximas superiores às placas muito grossas. O processamento por extrusão incorpora a química do tarugo, o desenho da matriz e a estratégia de resfriamento na microestrutura final; os fabricantes frequentemente especificam químicas de ligas ligeiramente diferentes para controle da qualidade do tarugo e acabamento superficial.

A escolha da forma do produto geralmente é guiada pela geometria e requisitos de superfície: extrusões possibilitam seções transversais complexas e reforços integrais, placas oferecem formas mais simples em maiores espessuras e chapas equilibram conformabilidade e acabamento superficial para componentes pintados ou anodizados.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	6020	EUA/Internacional	Designação de liga reconhecida em muitas listas de fornecedores
EN AW	6020	Europa	EN AW‑6020 usado para extrusões e seções trefiladas
JIS	A6020	Japão	Variantes JIS existem com química e propriedades similares
GB/T	6020	China	Variantes chinesas padronizadas frequentemente alinhadas às químicas EN/AA

As designações equivalentes costumam ser similares entre regiões, mas especificações de processamento e tolerâncias permitidas podem variar conforme a norma e prática da usina. Diferenças sutis nos limites de impurezas ou microaliação residual (Zr, V) podem alterar o comportamento de recristalização, qualidade superficial e cinética de envelhecimento, por isso é essencial cruzar certificações do material ao substituir fornecedores.

Quando é necessária intercambiabilidade exata para componentes qualificados, solicite certificados de usina e registros de tratamento térmico para verificar que os limites mecânicos e químicos atendem à norma receptora.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 6020 é geralmente boa para uma liga da série 6xxx devido ao teor relativamente baixo de cobre e ferro controlado; resiste a ataques atmosféricos gerais e forma uma película protetora de óxido comparável a 6060/6063. O acabamento superficial e a qualidade da anodização são favoráveis, tornando o 6020 adequado para aplicações arquitetônicas e externas onde aparência e longevidade são importantes.

Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, o 6020 apresenta desempenho aceitável para muitas aplicações estruturais, porém não é tão resistente à corrosão quanto certas ligas 5xxx (Al‑Mg); atenção ao acoplamento galvânico e revestimentos protetores é crucial para longa vida útil próximo à água salgada. A suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) é moderada: temperos de maior resistência e tensões de tração combinados com ambientes corrosivos podem aumentar o risco de SCC, portanto projeto e seleção de tempero devem considerar exposição ao cloreto e tensões residuais.

Interações galvânicas seguem o comportamento padrão do alumínio: o 6020 em contato com metais mais nobres (aço inox, cobre) tenderá a corroer preferencialmente, a menos que seja eletricamente isolado. Comparado com a série 1xxx, o 6020 troca uma condutividade ligeiramente menor do metal puro por maior resistência e resistência à corrosão comparável; comparado com a série 5xxx, sacrifica um pouco de resistência à SCC para melhorar a pintabilidade e qualidade da extrusão.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 6020 solda bem pelos processos comuns de fusão (TIG/MIG) quando as práticas padrão são seguidas; limpeza pré-solda e seleção apropriada de filler minimizam porosidade e trincas. Os fillers recomendados são do tipo Al‑Si (ex.: 4043) para boa molhabilidade e redução de trincas a quente, ou fillers Al‑Mg‑Si (ex.: variantes 5356/5183) quando se prioriza a resistência mecânica do metal de solda, reconhecendo algumas diferenças no comportamento corrosivo pós-solda.

Amolecimento da zona afetada pelo calor (ZAC) é típico em ligas endurecíveis por precipitação: ocorre redução localizada de resistência próxima às soldas devido à dissolução ou sobre-envelhecimento de precipitados. Tratamento térmico pós-solda com solubilização e reaparecimento raramente é prático para conjuntos grandes; compensações no projeto e controle da sequência de soldagem são estratégias comuns de mitigação.

Usinabilidade

A usinabilidade do 6020 é moderada; maquina melhor que muitas ligas de alta resistência, mas pior que certos alumínios de fácil usinagem. Ferramentas de corte com pastilhas de carboneto revestidas com TiN ou AlTiN e fixações rígidas produzem melhores resultados, com avanços e velocidades conservadores para seções maiores, evitando acúmulo de cavaco. Aplicação de fluido refrigerante e ferramentas afiadas reduzem smeared surface e melhoram acabamento; controle de cavaco é geralmente manejável com sulcos e geometrias recomendadas.

Índices típicos de usinabilidade posicionam ligas 6xxx em nível médio; seleção de avanço e velocidade deve considerar tempero e forma do produto, com temperos mais duros requerendo corte mais lento e ferramentas mais robustas.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente nos temperos recozidos (O) e T4, permitindo dobras apertadas e estampagem profunda com risco reduzido de trincamento. Nos temperos T6/T5, os raios mínimos de dobra aumentam e o retorno elástico é maior; recomendações típicas de raio interno de dobra são 1–2× a espessura em temperos recozidos e 2–3× a espessura em temperos envelhecidos para operações com chapa.

A resposta ao trabalho a frio é previsível: encruamento aumenta a resistência, mas reduz a ductilidade; quando é necessária conformação significativa, realize o conformamento em tempero O ou T4, seguido de solubilização/envelhecimento para obter o tempero final desejado, quando viável.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 6020 é uma liga Al‑Mg‑Si tratável termicamente e segue rotas convencionais de tratamento térmico da série 6xxx: solubilização, têmpera e envelhecimento artificial são os principais processos térmicos para controle de resistência. Temperaturas típicas de solubilização estão na faixa de 510–540 °C (dependendo do tamanho da seção e recomendações do fornecedor) com têmpera rápida para reter uma solução sólida supersaturada.

O envelhecimento artificial (T6/T5) é tipicamente realizado a 160–200 °C por várias horas para desenvolver precipitados Mg2Si; os ciclos de envelhecimento controlam o equilíbrio entre resistência máxima e tenacidade/resistência à corrosão sob tensão. O sobreenvelhecimento reduz a resistência, mas pode melhorar ductilidade e resistência à SCC; portanto, o envelhecimento é um parâmetro de ajuste com base nas condições de serviço esperadas.

Transições de temperos T seguem a nomenclatura padrão: T4 (solubilizado + envelhecimento natural) pode ser usado quando é necessária conformação após solubilização, enquanto T6 (solução + envelhecimento artificial) é usado para resistência máxima. Para etapas que não envolvem tratamento térmico, como encruamento, o recozimento para tempero O é utilizado para restaurar a ductilidade.

Desempenho em Alta Temperatura

Acima da temperatura ambiente, a resistência do 6020 decai progressivamente conforme precipitados coarsificam e a cinética de dissolução muda; redução significativa de resistência é observada acima de ~150 °C para serviço prolongado. Exposição de curto prazo até ~200 °C pode ser tolerada sem perda catastrófica das propriedades, mas fluência e amolecimento em longo prazo tornam o 6020 inadequado para uso estrutural sustentado em altas temperaturas.

A oxidação do alumínio limita-se a uma camada protetora de Al2O3 e geralmente não é um fator limitante para o 6020 em ar até temperaturas elevadas. Em conjuntos soldados, as regiões da ZAC são particularmente vulneráveis ao amolecimento sob exposições térmicas elevadas, e as propriedades pós-exposição dependem da temperatura máxima e tempo de exposição.

Projetistas devem tratar temperaturas de serviço superiores a 100–120 °C com cautela e considerar ligas especificamente desenvolvidas para resistência em alta temperatura ou aplicar margens de segurança no projeto mecânico quando a exposição térmica for esperada.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 6020 é Usado
Automotiva	Estruturas de janelas, extrusões estruturais	Boa extrudabilidade, acabamento superficial e resistência moderada
Marinha	Membros e perfis estruturais não críticos	Resistência à corrosão e leveza para estruturas secundárias
Aeroespacial	Acabamentos internos, acessórios secundários	Boa relação resistência/peso e excelente acabamento superficial
Eletrônica	Carcaças e dissipadores de calor	Condutividade térmica e bom acabamento estético
Arquitetura	Perfis para fachadas, acabamentos	Extrudabilidade, qualidade da anodização e estabilidade dimensional

O 6020 é comumente usado quando se requer uma combinação de qualidade de extrusão, aparência superficial e desempenho estrutural moderado, ao invés da maior resistência possível. Seu equilíbrio de propriedades o torna especialmente valioso para acabamentos arquitetônicos visíveis, componentes extrudados automotivos com seções transversais complexas e perfis estruturais leves.

Quando o acabamento e a estabilidade dimensional são prioridades, o 6020 é preferido em relação a certas ligas 6xxx de maior resistência devido à sua melhor qualidade de superfície de extrusão e resposta consistente ao envelhecimento.

Informações para Seleção

Ao selecionar o 6020, priorize aplicações que necessitem de boa extrudabilidade, acabamento superficial e resistência moderada por endurecimento por precipitação; ele é especialmente atraente para perfis complexos que serão anodizados ou pintados. Considere os tratamentos térmicos T4/O quando for necessária conformação, e T5/T6 quando for necessária resistência elevada, lembrando os compromissos em ductilidade e resistência à SCC (corrosão sob tensão).

Comparado ao alumínio comercialmente puro (por exemplo, 1100), o 6020 sacrifica parte da condutividade elétrica e térmica e apresenta uma formabilidade ligeiramente reduzida, em troca de resistência substancialmente maior e melhor desempenho estrutural. Em comparação com ligas endurecidas por trabalho, como 3003 ou 5052, o 6020 proporciona resistência superior pelo envelhecimento com pintura comparável, mas pode apresentar ductilidade inferior em tratamentos envelhecidos; a escolha depende de se o fortalecimento pós-conformação ou a máxima ductilidade são prioridades.

Em comparação com ligas comuns tratáveis termicamente, como 6061 ou 6063, o 6020 é frequentemente escolhido quando o acabamento superficial da extrusão ou rendimentos específicos no processamento de tarugos são mais importantes do que alcançar a máxima resistência de pico; o 6061 pode oferecer resistência de pico superior, mas o 6020 pode proporcionar melhor extrudabilidade e características cosméticas de superfície para perfis arquitetônicos ou complexos.

Resumo Final

O alumínio 6020 permanece uma liga de engenharia relevante quando se requer equilíbrio entre resistência, excelente extrudabilidade e acabamento superficial de alta qualidade; sua natureza tratável termicamente permite aos projetistas ajustar propriedades via seleção do tratamento térmico, tornando-o uma escolha prática para aplicações automotivas, arquitetônicas e estruturas leves.