Alumínio 7076: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

7076 é um membro de alta resistência da série 7xxx de ligas de alumínio, uma família principalmente ligadas com zinco e agrupadas com outras ligas aeronáuticas de alta resistência e tratáveis termicamente. Sua metalurgia é baseada em um sistema zinco-magnésio-cobre que produz alta resistência por envelhecimento por precipitação, posicionando-a entre as composições de Al-Zn-Mg(-Cu) comercialmente disponíveis de nível superior.

Os principais elementos de liga são zinco e magnésio, com cobre e adições em traço (Cr, Ti, Zr) usados para controlar a estrutura do grão, a resposta ao envelhecimento e a resistência à corrosão localizada. O endurecimento é alcançado por tratamento térmico de solubilização, têmpera e posterior envelhecimento artificial para precipitar fases MgZn2 finamente dispersas e relacionadas; o encruamento tem papel secundário em certas condições H.

Suas características principais incluem tensões de tração e escoamento muito altas para um alumínio forjado, resistência à corrosão inerente moderada a baixa comparada às séries 5xxx e 6xxx, soldabilidade limitada sem perda de resistência na zona afetada pelo calor (ZAC) e boa conformabilidade em tratamentos mais suaves. Os setores típicos que utilizam o 7076 são componentes estruturais aeroespaciais, hardware de defesa, artigos esportivos de alta performance e componentes especializados para transporte onde são exigidos alta resistência e rigidez específicas.

Engenheiros escolhem o 7076 em vez de outras ligas quando a máxima relação resistência/peso é crítica e quando estratégias de tratamento térmico pós-fabricação e proteção contra corrosão (revestimentos, anodização ou ligas sacrificial) são aceitáveis. Ele é preferido às ligas da série 6xxx quando se requer maior resistência máxima, e ao 7075 quando pequenas diferenças em tenacidade, comportamento ao processamento ou ajustes proprietários na composição trazem benefícios para aplicação.

Variantes de Tratamento Térmico (Temper)

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto (10–25%)	Excelente	Excelente (exige pré/pós-tratamento)	Estado totalmente recozido para conformação
T4	Médio	Médio (8–15%)	Bom	Limitada	Tratado por solubilização e envelhecido naturalmente
T6	Alto	Baixo–Médio (5–11%)	Moderada	Ruim (amolecimento significativo na ZAC)	Tratado por solubilização e envelhecido artificialmente para resistência máxima
T73	Médio-Alto (resistência melhorada à SCC)	Moderado (6–12%)	Moderada	Ruim	Superenvelhecido para melhorar resistência à corrosão e trinca por corrosão sob tensão
T651	Alto (alívio de tensões residuais)	Baixo–Médio (5–11%)	Moderada	Ruim	T6 com alívio de tensões por estiramento
H2X / H3X (variantes encruadas)	Variável	Variável	Variável	Limitada	Formas encruadas e parcialmente recozidas para características específicas

A escolha do tratamento altera fortemente o desempenho: tratamentos T6 maximizam resistências à tração e escoamento em detrimento da ductilidade e soldabilidade. Tratamentos superenvelhecidos como o T73 sacrificam um pouco de resistência máxima para obter resistência muito melhorada contra trincas por corrosão sob tensão (SCC) e melhor desempenho em ambientes agressivos.

Para conformação e operações que exigem alta deformação plástica (estampagem profunda, dobramento severo), preferem-se os tratamentos recozidos O ou envelhecidos levemente T4; a resistência final pode ser restaurada por tratamento térmico completo, se o projeto assim permitir.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	≤ 0,40	Impureza; controlado para reduzir fragilização e defeitos de fundição
Fe	≤ 0,50	Controlado; ferro em excesso forma intermetálicos que reduzem tenacidade
Mn	≤ 0,30	Menor; pode auxiliar no controle de grão em algumas variantes
Mg	2,0–3,0	Elemento principal de endurecimento que forma precipitados MgZn2
Cu	1,2–1,9	Aumenta resistência e afeta resposta ao envelhecimento; eleva suscetibilidade à SCC
Zn	5,6–7,0	Principal elemento de resistência nas ligas 7xxx
Cr	0,18–0,35	Micro-ligações para controle do grão e inibição de recristalização
Ti	≤ 0,20	Refinador de grão no processamento fundido/forjado
Outros (Zr, Sc, Ni, Pb)	≤ 0,05 cada, restante Al	Adições menores usadas em lotes especiais para ajuste de propriedades

O desempenho mecânico e à corrosão da liga é governado pelas quantidades relativas de Zn, Mg e Cu: Zn e Mg formam precipitados MgZn2 que endurecem após envelhecimento, enquanto o Cu melhora a resistência máxima e influencia a sequência de precipitação. Refinadores de grão (Ti, Zr) e formadores de dispersoides (Cr, Zr) são freqüentemente usados para estabilizar a microestrutura durante o processamento termomecânico e reduzir a recristalização, o que afeta tenacidade e resistência à SCC.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 7076 é típico das ligas de alta resistência da série 7xxx: limites de escoamento e resistência à tração ultimates em rápido aumento após envelhecimento artificial com alongamento uniforme relativamente baixo. Em tratamentos pico-envelhecidos, o modo de fratura tende a ser uma mistura de rasgamento dúctil transgranular e características intergranulares onde precipitados grosseiros e fases em contorno granular estão presentes; essa microestrutura influencia a iniciação e propagação de trincas por fadiga.

O limite de escoamento depende fortemente do tratamento e da espessura da seção: material fino em T6 atinge quase resistência máxima por precipitação, enquanto seções mais espessas ou zonas afetadas por solda apresentam menor resistência retida. O desempenho à fadiga é bom para a família quando as superfícies estão bem acabadas e sem corrosão localizada; tratamentos superficiais e jateamento de esferas melhoram significativamente a vida à fadiga de ciclos altos.

A dureza correlaciona-se com tração/escoamento: material recozido O é relativamente macio e usinável, enquanto T6/T651 atinge altos valores de dureza, porém apresenta ductilidade reduzida e maior desgaste das ferramentas de usinagem. Efeitos de espessura são significativos: as propriedades máximas alcançáveis em tratamentos pico-envelhecidos diminuem com o aumento da seção devido a taxas de resfriamento mais lentas e formação de precipitados grosseiros.

Propriedade	O / Recozido	Tratamento Chave (ex.: T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	~240–320 MPa	~540–620 MPa	Valores T6 típicos para produtos forjados de seção fina; variações conforme calor e processamento
Limite de Escoamento	~120–200 MPa	~480–560 MPa	Resistência de escoamento aumenta substancialmente com envelhecimento artificial
Alongamento	~10–25%	~5–11%	Alongamento diminui com tratamentos de maior resistência
Dureza (HB)	~60–95 HB	~150–190 HB	Dureza acompanha densidade de precipitados; valores variam com espessura e método de ensaio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Típico para ligas Al-Zn-Mg-Cu de alta resistência; densidade menor que aços
Faixa de Fusão	Solidus ~470–490 °C; Líquidus ~635–650 °C	Intervalo amplo de fusão devido aos elementos de liga
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Reduzida em relação ao alumínio puro, mas ainda favorável para dissipação de calor comparado a muitos metais
Condutividade Elétrica	~28–38 % IACS	Condutividade menor em comparação às séries 1xxx e 6xxx devido à liga
Calor Específico	~0,88–0,90 J/g·K	Típico para ligas de alumínio à temperatura ambiente
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24,5 µm/m·K (20–100 °C)	Semelhante a outras ligas de alumínio; considerar em projetos sujeitos a ciclos térmicos

O 7076 oferece uma combinação favorável de baixa densidade e condutividade térmica razoável, tornando-o atraente onde o gerenciamento térmico com restrição de massa é exigido. A expansão térmica e condutividade da liga devem ser consideradas em montagens onde materiais díspares são unidos, especialmente em altas temperaturas, pois deformações térmicas diferenciais podem induzir concentrações de tensão.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Térmicos Comuns	Observações
Chapa	0,5 mm – 6 mm	Alcança propriedades próximas ao pico T6 em espessuras mais finas	O, T4, T6, T651, T73	Comum para superfícies e painéis aeroespaciais; conformabilidade depende do tratamento térmico
Placa	6 mm – 150 mm+	Propriedades de pico reduzidas em seções grossas; requer têmpera controlada	T6, T651, T73	Placa grossa necessita controles de processo para evitar núcleo suave ou precipitados grosseiros
Extrusão	Perfis complexos, diâmetros de até algumas centenas de mm	Propriedades influenciadas por resfriamento e homogeneização	T6, T651	Usada para perfis estruturais; microestrutura depende da química do tarugo e velocidade de extrusão
Tubo	Paredes finas a grossas	Tendências de envelhecimento semelhantes; projeto de solda/junta é crítico	T6, T651	Tubos trefilados ou extrudados para componentes estruturais; recozimento comum antes da conformação
Barra/Vara	Diâmetros de 3 mm – 200 mm	Usinabilidade boa no estado O; resistência aumenta após envelhecimento	O, T6, T651	Usada para fixadores, conexões e peças usinadas

A rota de conformação e a forma do produto influenciam fortemente as propriedades alcançáveis: chapas e extrusões finas podem ser trazidas a resistência total T6 de forma confiável, enquanto placas grossas e seções grandes frequentemente requerem ciclos especializados de têmpera e envelhecimento para evitar gradientes de propriedades. As escolhas de processamento — como pré-envelhecimento, meios de têmpera controlados e estiramento para alívio de tensões — são críticas para garantir estabilidade dimensional e consistência mecânica entre as formas do produto.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7076	USA	Designação da Aluminum Association; referência base para composição e tratamentos
EN AW	7076 (aprox.)	Europa	Designação EN geralmente alinhada, mas limites exatos e códigos de tratamento podem diferir
JIS	A7076 (aprox.)	Japão	JIS pode não ter correspondência direta para todos os lotes; verifique certificados locais do material
GB/T	7076 (aprox.)	China	Normas chinesas geralmente fornecem composições próximas; verifique diferenças em especificações mecânicas

Mapeamento de graus equivalentes deve ser feito com cuidado: as faixas limites químicas e definições de tratamento térmico nas normas EN, JIS e GB/T nem sempre coincidem exatamente com as tabelas AA, e variantes com microalimentações (Zr, Sc) ou razões modificadas de Cu/Mg podem resultar em processamentos e desempenhos materialmente diferentes. Engenheiros devem comparar relatórios certificados de testes químicos e mecânicos ao invés de confiar apenas em nomes nominais de grau ao substituir fontes de material entre regiões.

Resistência à Corrosão

7076, como outras ligas da série 7xxx ricas em Zn, apresenta resistência moderada à corrosão atmosférica, mas é mais susceptível a corrosão localizada e trinca por corrosão sob tensão (SCC) do que as ligas 5xxx e muitas 6xxx. Em atmosferas neutras, a liga não protegida apresenta desempenho adequado, mas em ambientes industriais ou marinhos requer revestimentos protetores, revestimento metálico (ex: Alclad) ou proteção catódica para garantir longa vida útil.

Em serviço marinho e ambientes ricos em cloretos, a corrosão por pite e ataques intergranulares podem iniciar em zonas pobres em precipitados adjacentes a contornos de grão, especialmente em tratamentos envelhecidos no pico. Sobreenvelhecimento (tratamentos equivalentes T73/T76) e microalimentações (adicionais de Cr, Zr) são estratégias comuns para mitigar a suscetibilidade à SCC e melhorar a resistência à corrosão induzida por cloretos.

Interações galvânicas seguem comportamento típico do alumínio: quando acoplada a metais mais nobres (aço inoxidável, cobre), a 7076 corroerá preferencialmente, portanto requer isolamento elétrico ou ânodos sacrificiais em conjuntos metálicos mistos. Comparada às ligas 3xxx/5xxx, a 7076 sacrifica desempenho de corrosão em favor da resistência; comparada às 6xxx, é geralmente mais resistente, mas mais sensível à SCC a menos que processada especialmente.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Soldar ligas 7xxx de alta resistência é desafiador: métodos de soldagem por fusão (GMAW/MIG, GTAW/TIG) normalmente produzem amolecimento na zona termicamente afetada (ZTA) e perda de resistência devido à dissolução ou coarsening de precipitados. Tratamentos térmicos pré e pós-soldagem são muitas vezes impraticáveis para conjuntos, então juntas rebitadas ou mecanicamente fixadas são comumente usadas em aplicações estruturais críticas. Quando a soldagem é necessária, ligas de adição de menor resistência (ex: 5356 ou 4043) e procedimentos controlados podem produzir juntas aceitáveis para estruturas secundárias, mas projetistas devem considerar redução de resistência e maior suscetibilidade à SCC.

Usinabilidade

Usinabilidade no estado recozido (O) é boa: a liga usina de forma semelhante a outras ligas de alumínio de alta resistência, gerando cavacos curtos e quebradiços com ferramenta adequada. Em condições envelhecidas ao pico, o desgaste de ferramenta aumenta devido à maior resistência e dureza; recomenda-se ferramenta de carboneto com ângulo de corte positivo elevado e aplicação intensa de fluido refrigerante. Índice típico de usinabilidade é moderado; velocidades e avanços devem ser ajustados para manter acabamento superficial e vida útil da ferramenta.

Conformabilidade

A conformabilidade depende fortemente do tratamento térmico: tratamentos O e T4 exibem boa capacidade de dobra e estampagem, permitindo operações típicas de conformação de chapas com raios mínimos razoáveis (ex: 2–4× espessura para dobra ao ar dependendo da ferramenta). Material T6/T651 possui conformabilidade a frio limitada e é propenso a trincas se dobrado sem alívio de tensões; conformação a quente e ciclos de recozimento seguido de re-envelhecimento são usados quando formas complexas são requeridas com alta resistência final.

Comportamento ao Tratamento Térmico

7076 é firmemente uma família de ligas sensíveis a tratamento térmico: têmpera de solução dissolve os elementos de liga em solução sólida supersaturada, tipicamente realizada na faixa de 470–480 °C com tempo adequado para a espessura da seção. Têmpera rápida (têmpera na água ou em meio polimérico controlado) é necessária para manter alta supersaturação, seguida por ciclos de envelhecimento artificial para precipitar fases de endurecimento.

Envelhecimento artificial para T6 tipicamente ocorre a ~120–125 °C por durações ajustadas para atingir propriedades mecânicas alvo; envelhecimento mais elevado (tratamentos T73/T76) reduz a resistência máxima, mas melhora substancialmente a resistência à trinca por corrosão sob tensão e estabilidade em temperatura elevada. O tratamento T651 inclui um estiramento controlado para aliviar tensões residuais da têmpera mantendo propriedades de pico.

Para operações que dependem de encruamento, como tratamentos H, envelhecimento por deformação e recozimento parcial podem ser usados para ajustar propriedades intermediárias; entretanto, a rota predominante para projeto com 7076 é por sequências de têmpera de solução/envelhecimento ao invés de endurecimento por trabalho a frio.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência da 7076 diminui com a temperatura: amolecimento significativo ocorre acima de ~120–150 °C, e exposição prolongada acima de ~100–120 °C acelera sobreenvelhecimento e perda das propriedades de escoamento e tração. A resistência a fluência é limitada comparada a ligas para alta temperatura; exposições de curto prazo podem ser toleradas, mas excursões térmicas cíclicas podem reduzir vida à fadiga e estabilidade dimensional.

A oxidação é mínima nas temperaturas típicas de serviço estrutural, mas exposições elevadas podem agravar o coarsening de precipitados e evolução de fases na zona de contorno de grão, aumentando o risco de SCC e reduzindo tenacidade. Regiões da ZTA geradas durante soldagem ou aquecimento localizado são particularmente suscetíveis à degradação de propriedades e devem ser minimizadas ou tratadas posteriormente quando possível.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar 7076
Aeroespacial	Fixações de asas, pontos rígidos e forjados estruturais	Alta relação resistência-peso e desempenho à fadiga para peças estruturais críticas
Marítima	Componentes estruturais de embarcações de alto desempenho	Resistência combinada com estratégias apropriadas de mitigação da corrosão
Defesa	Componentes de armas pequenas e equipamentos bélicos	Alta resistência e tenacidade para equipamentos críticos
Automotiva	Componentes de suspensão de alto desempenho	Permite componentes leves e rígidos onde a economia de peso é prioritária
Esportes/Lazer	Quadros de bicicletas premium e equipamentos de corrida	Máxima resistência específica e rigidez no topo das opções de liga
Eletrônica	Estruturas e algumas peças para gestão térmica	Equilíbrio entre condutividade térmica e baixa densidade para conjuntos sensíveis ao peso

A 7076 é escolhida quando é requerida resistência estática e à fadiga muito alta por unidade de massa e quando podem ser especificados procedimentos adequados de fabricação e proteção contra corrosão. É particularmente comum em estruturas primárias e secundárias aeroespaciais onde suas vantagens mecânicas superam custos adicionais de processamento.

Orientações para Seleção

7076 é apropriada quando a relação resistência-peso é um fator principal de projeto e quando usuários podem aceitar procedimentos mais restritos de fabricação e proteção anticorrosiva. Escolha 7076 para peças estruturais altamente solicitadas que serão tratadas termicamente após conformação ou onde o pós-processamento para proteção contra corrosão é rotina.

Comparado com o alumínio comercialmente puro (1100), o 7076 troca resistência muito maior por menor condutividade elétrica e térmica e menor conformabilidade a frio; utilize 1100 quando condutividade ou conformabilidade para estampagem profunda forem prioridades. Comparado com ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 7076 oferece resistência máxima muito superior, porém requer mitigação de corrosão mais rigorosa e é menos tolerante à soldagem e conformação a frio. Comparado com ligas com tratamento térmico comuns como 6061/6063, o 7076 proporciona maior resistência máxima e ao escoamento nos tratamentos térmicos máximos, mas geralmente com custo mais elevado, menor resistência à corrosão e soldabilidade mais desafiadora; prefira 7076 quando a resistência extra justificar os compromissos em processamento e proteção.

Resumo Final

O 7076 permanece como uma liga de alumínio de alto desempenho relevante para aplicações onde é requerida excelente relação resistência/peso e os processos de fabricação podem controlar tratamento térmico, soldagem e proteção contra corrosão; sua aplicação é nichada em usos estruturais exigentes onde as compensações de engenharia — menor soldabilidade e maior gestão da corrosão — são aceitáveis pelos ganhos de desempenho.