Alumínio 7085: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

7085 é uma liga de alumínio de alta resistência pertencente à série 7xxx, que são principalmente ligas contendo Zn–Mg–Cu otimizadas para aplicações estruturais aeroespaciais. A liga enfatiza alta resistência ao escoamento e à tração, com uma química de liga ajustada para equilibrar resistência, tenacidade à fratura e resistência à corrosão sob tensão em comparação com ligas 7xxx tradicionais.

Os principais elementos de liga são o zinco como principal agente de endurecimento, o magnésio que forma precipitados endurecedores MgZn2, e o cobre que aumenta a resistência após o revenimento e altera a cinética de envelhecimento. Pequenas adições de zircônio, cromo ou titânio são comumente usadas para controlar a estrutura do grão, inibir a recristalização e refinar microestruturas recristalizadas em chapas de seção espessa ou extrusões.

7085 é uma liga tratável termicamente que atinge resistência máxima por meio de tratamento térmico em solução, têmpera e envelhecimento artificial para formar precipitados densos e coerentes ricos em Mg–Zn. Suas características principais incluem resistência estática muito alta e boa tenacidade à fratura para o nível de resistência apresentado, soldabilidade moderada a baixa com métodos convencionais de fusão, e conformabilidade limitada nos tratamentos com envelhecimento máximo, porém desempenho superior em tratamentos de envelhecimento controlado por sobre envelhecimento.

Indústrias típicas são estruturas primárias e secundárias aeroespaciais, componentes de defesa de alto desempenho e outros setores onde a relação resistência-peso e a tolerância a danos são críticas. Engenheiros escolhem 7085 sobre outras ligas quando é necessária uma combinação de resistência em seções espessas, resistência melhorada à iniciação de trincas e formas de produtos qualificados para aeroespacial, frequentemente preferindo 7085 quando 7075 ou 7050 não conseguem atender às metas de tenacidade ou desempenho contra corrosão sob tensão em chapas grandes.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Totalmente recozida, ductilidade máxima para conformação a frio
H111	Baixo–Médio	Médio	Boa	Regular	Parcialmente encruada, conformação limitada para dobras pequenas
T5	Médio–Alto	Médio	Regular	Ruim	Resfriada a partir de temperatura elevada e envelhecida artificialmente
T6	Alto	Baixo–Médio	Ruim	Ruim	Envelhecida ao pico para resistência máxima; comum em estruturas estáticas
T651	Alto	Baixo–Médio	Ruim	Ruim	T6 mais alívio de tensões por estiramento para reduzir esforços residuais
T73 / T76	Médio–Alto	Médio	Regular	Ruim	Temperas sobre envelhecidas para melhorar resistência à corrosão sob tensão e tenacidade à fratura
H14	Médio	Médio	Regular	Regular	Endurecida por trabalho com capacidade limitada de conformação, usada em chapas

A têmpera tem um papel principal no ajuste da tríade resistência/tenacidade/conformabilidade; condições recozidas permitem conformação a frio significativa, mas sacrificam resistência, enquanto T6 e T651 proporcionam resistência estática máxima com ductilidade reduzida. Temperas sobre envelhecidas como T73 ou T76 reduzem intencionalmente a resistência máxima para melhorar a resistência à corrosão sob tensão e aumentar a tenacidade à fratura, tornando-as populares para chapas aeroespaciais de seção espessa.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,10 máx.	Impureza; efeito limitado na resistência
Fe	0,20 máx.	Impureza comum; excesso de Fe pode formar intermetálicos que afetam a tenacidade
Mn	0,05 máx.	Normalmente baixo em ligas 7xxx; papel limitado
Mg	2,0–3,0	Formador chave de precipitados (MgZn2) que promovem endurecimento por envelhecimento
Cu	1,5–2,5	Aumenta a resistência e influencia a cinética de envelhecimento e tenacidade
Zn	6,5–8,5	Principal elemento de endurecimento; nível ajustado para resistência máxima e comportamento SCC
Cr	0,05–0,25	Aditivo para controle da microestrutura que inibe a recristalização
Ti	0,02–0,10	Refinador de grão em formas fundidas ou trabalhadas
Outros (Zr, Ag, B)	Adições em traços	Zr ou outros elementos em traço podem ser usados para controlar o crescimento do grão e melhorar a tenacidade; níveis exatos variam conforme o produto de laminador

O desempenho da liga é dominado pelo sistema Zn–Mg–Cu que define a cinética de envelhecimento e a estrutura dos precipitados; maiores teores de Zn e Mg promovem distribuição densa de precipitados endurecedores enquanto Cu modifica sua composição e tensão coerente. Pequenas adições de Zr ou Cr são intencionais para produzir uma subestrutura de grão em chapas espessas, o que reduz a recuperação e a formação de precipitados em contornos de grão, melhorando a tenacidade à fratura e reduzindo a susceptibilidade à corrosão intergranular.

Propriedades Mecânicas

7085 apresenta alta resistência à tração e ao escoamento nas temperas com envelhecimento ao pico, com elongação reduzida em comparação com ligas de alumínio de menor resistência. O comportamento do limite de escoamento mostra queda limitada, porém depende significativamente da espessura da seção e condição de envelhecimento; seções espessas tipicamente exibem valores inferiores de resistência devido à taxa mais lenta de têmpera. O alongamento varia substancialmente com a têmpera e espessura, com material O ou recozido apresentando alongamento na faixa dos dois dígitos médios, enquanto T6/T651 frequentemente fica na faixa dos dígitos simples a baixos dígitos duplos.

A dureza nas temperas com envelhecimento ao pico é alta e correlaciona-se com a resistência à tração; valores de dureza Brinell para chapas T6/T651 geralmente estão em uma faixa significativamente acima das ligas 6xxx comuns e similares a outras ligas 7xxx de alta resistência. O desempenho à fadiga é geralmente favorável para a classe de resistência quando se tem cuidado com acabamento superficial e tensões residuais; entretanto, o crescimento e iniciação de trincas por fadiga podem ser piorados por corrosão localizada ou marcas de usinagem. A espessura da seção e o caminho do tratamento térmico afetam fortemente as propriedades estáticas e de fadiga devido à sensibilidade à têmpera e condições de envelhecimento, que controlam a distribuição dos precipitados e tensões residuais.

Propriedade	O/Recozida	Têmpera Principal (ex.: T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	~300–380 MPa	~540–620 MPa	Resistência diminui com a espessura da seção; T6 fornece resistência máxima
Limite de Escoamento	~140–250 MPa	~470–560 MPa	Razões limite de escoamento/resistência à tração variam conforme têmpera e estado de envelhecimento
Alongamento	~20–30%	~6–12%	Material recozido é muito mais conformável que as temperas com envelhecimento ao pico
Dureza	~70–95 HB	~150–190 HB	Dureza correlaciona-se com a densidade de precipitados e têmpera

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,78–2,82 g/cm³	Típica para ligas de alumínio Zn–Mg–Cu; ligeiramente mais densa que alumínio puro
Faixa de Fusão	≈ 480–635 °C	Solidus e líquidus dependem da liga; faixa de fusão mais ampla que o alumínio puro
Condutividade Térmica	120–150 W/m·K (aprox.)	Inferior ao alumínio puro devido ao espalhamento por solutos
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Reduzida em comparação ao alumínio pouco ligado devido ao conteúdo de solutos
Calor Específico	~0,88–0,90 J/g·K	Calor específico típico do alumínio à temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ /K	Coeficiente linear típico para ligas de alumínio trabalhadas à temperatura ambiente

O conjunto de propriedades físicas posiciona o 7085 dentro dos limites esperados para ligas de alumínio trabalhadas de alta resistência; a densidade permanece baixa em relação aos aços, permitindo excelente relação resistência-peso. As condutividades térmica e elétrica são reduzidas pelos elementos de liga que dispersam elétrons e fônons, portanto os projetistas não devem esperar desempenho de dissipação de calor igual ao do alumínio comercialmente puro ou ligas da série 1xxx.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Endurecimentos Comuns	Observações
Chapa	0,5–6 mm	Resistência consistente em espessuras finas; menor sensibilidade à têmpera	O, H111, T5	Comum para estruturas secundárias onde é necessário conformar
Placa	6–200+ mm	Resistência diminui com a espessura se a têmpera for lenta	T6, T651, T73/T76	Placa pesada frequentemente processada para controlar têmpera e envelhecimento para resistência a SCC
Extrusão	Até seções transversais grandes	Resistência depende do tamanho da seção e precipitação controlada	T6/T651, T5	Menos comum que placa; extrusões usadas para reforços complexos
Tubo	Diâmetros/espessuras personalizados	Propriedades mecânicas influenciadas por conformação e tratamento térmico	T6/T651	Usado em tubos estruturais de alta resistência onde soldagem é restrita
Barra/Haste	Diâmetros até 150 mm	Propriedades variam conforme seção transversal e envelhecimento subsequente	T6, T651	Usado para forjados, conexões e componentes usinados

Diferenças no processamento direcionam as escolhas de aplicação: chapas e espessuras finas são escolhidas pela conformabilidade e estruturas leves, enquanto a placa é especificada quando são necessárias resistência em seção grossa e tenacidade à fratura. Extrusões e forjados de 7085 são menos comuns e tipicamente reservados para componentes que requerem alta resistência e resistência à fratura da liga combinadas com formas de seção transversal específicas.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	7085	EUA	Designação principal usada por produtores norte-americanos para placas aeroespaciais
EN AW	—	Europa	Sem equivalente direto único na norma EN; muitas siderúrgicas europeias fornecem variantes proprietárias da série 7xxx
JIS	—	Japão	Sem equivalente direto JIS amplamente adotado; uso frequentemente baseado em designações AA ou proprietárias
GB/T	—	China	Siderúrgicas chinesas produzem ligas similares com alto teor de Zn, mas equivalência direta ao AA7085 é limitada

7085 é amplamente uma liga proprietária para placas aeroespaciais e não possui equivalentes amplos de um-para-um em normas nacionais abertamente intercambiáveis; fornecedores frequentemente fornecem especificações de fábrica que devem ser comparadas aos requisitos mecânicos, químicos e de tenacidade à fratura. Ao fazer referência cruzada, engenheiros devem comparar faixas detalhadas de composição, definições de endurecimento e dados de tenacidade à fratura, em vez de confiar apenas em números nominais de grau.

Resistência à Corrosão

Em ambientes atmosféricos o 7085 oferece resistência razoável à corrosão geral, mas é mais suscetível a ataques localizados do que as ligas das séries 5xxx ou 6xxx devido ao maior teor de zinco e cobre. Tratamentos de superfície, revestimentos e aplainamento (cladding) são comumente especificados para ambientes externos ou agressivos para mitigar a tendência a picagem e exfoliação. Quando adequadamente envelhecida em excesso (T73/T76) a liga apresenta resistência melhorada a fissuração por corrosão sob tensão (SCC) em comparação com endurecimentos em pico.

O comportamento marinho é variável: o 7085 apresenta desempenho aceitável em ambientes pouco corrosivos se protegido, mas em zonas expostas a spray salino não protegido, a liga requer revestimentos ou aplainamento para garantir durabilidade a longo prazo. Interações galvânicas com fixadores comuns e materiais de acoplamento devem ser consideradas; o emparelhamento do 7085 com aço inoxidável cria um casal galvânico onde o alumínio é o anódico, acelerando a corrosão, a menos que isolado eletricamente ou protegido catodicamente.

A fissuração por corrosão sob tensão é uma preocupação chave no projeto com ligas 7xxx: endurecimentos de pico são mais vulneráveis, especialmente quando há tensões residuais trativas e eletrólitos corrosivos presentes. Envelhecimento em excesso e microestrutura controlada (controle de precipitados nos contornos de grão via adições de Zr/Cr) são estratégias padrão de mitigação. Comparado às famílias 5xxx e 6xxx, o 7085 troca resistência à corrosão por alta resistência; comparado aos 7075/7050, o 7085 busca um equilíbrio favorável—frequentemente oferecendo tenacidade e resistência à SCC aprimoradas em seções grossas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem por fusão convencional do 7085 é geralmente desaconselhada para aplicações estruturais primárias devido ao severo amolecimento da zona termicamente afetada (ZTA), perda de resistência e suscetibilidade a trincas por quente e porosidade. Se a união for necessária, soldagem por fricção e mistura (FSW) ou processos em estado sólido são preferidos; estes reduzem defeitos relacionados à fusão e preservam mais as propriedades do metal base. Quando a soldagem por fusão é realizada para juntas não críticas, são necessários arames de adição especializados e controle térmico pré e pós-soldagem, porém projetistas devem considerar zonas amolecidas na ZTA e redução da vida à fadiga.

Usinabilidade

A usinabilidade do 7085 em T6/T651 é moderada a boa comparada a outras ligas 7xxx de alta resistência, beneficiando-se de microestrutura razoavelmente uniforme em formas forjadas; entretanto, o desgaste de ferramentas é maior do que para ligas 6xxx. Ferramentas de carboneto com geometria afiada, avanço positivo, setups rígidos e abundante refrigeração são recomendados para controlar a formação do cavaco e o calor. Acabamento superficial e tensões residuais oriundas da usinagem influenciam diretamente a vida à fadiga e a iniciação de trincas, portanto práticas de acabamento final e alívio de tensões são importantes para peças aeroespaciais críticas.

Conformabilidade

O desempenho na conformação depende fortemente do endurecimento e da espessura; os endurecimentos O e H111 oferecem melhor capacidade de conformação a frio e raios de curvatura reduzidos, enquanto T6/T651 são maus candidatos para dobra sem risco de trincamento. Raios mínimos de dobra recomendados aumentam com a resistência e diminuem com a espessura; projetistas frequentemente utilizam conformação em quente ou pré-aquecimento seguido de reenvelhecimento para obter formas complexas em seções mais grossas. Na conformação de chapas, seleção adequada de endurecimento e design das ferramentas reduzem retorno elástico (springback) e tendência à trinca nas bordas.

Comportamento ao Tratamento Térmico

7085 é submetido a tratamento térmico: o tratamento de solubilização ocorre tipicamente a temperaturas próximas de 470–480 °C para dissolver fases solúveis, seguido de têmpera rápida para reter solução sólida supersaturada. Ciclos de envelhecimento artificial variam conforme o equilíbrio desejado de propriedades; o envelhecimento em pico (T6) típico utiliza temperaturas em torno de 120–130 °C por períodos de 16–24 horas, enquanto o envelhecimento em excesso (T73/T76) usa temperaturas maiores ou tempos mais longos para coarsening de precipitados e melhora da resistência à SCC. T651 denota T6 com estiramento controlado para reduzir tensões residuais, sendo comum em placas aeroespaciais.

Transições do endurecimento T incluem efeitos de envelhecimento natural imediatamente após a têmpera e possibilidade de obtenção de propriedades intermediárias com envelhecimento interrompido ou processos de retrogradação e reenvelhecimento (RRA) para recuperar tenacidade e resistência à SCC sem grandes penalidades de resistência. Controle rigoroso da velocidade de têmpera, temperatura de envelhecimento e tempo de solubilização é essencial em seções grossas para evitar zonas amolecidas locais e propriedades mecânicas inconsistentes.

Desempenho em Alta Temperatura

A retenção de resistência do 7085 degrada com o aumento da temperatura à medida que os precipitados coarsening e se tornam menos eficazes; limites de serviço para retenção das propriedades estáticas em temperatura ambiente são tipicamente inferiores a 100–120 °C dependendo de tempo e carga. Exposição prolongada acima de temperaturas de envelhecimento pode reduzir resistência e promover envelhecimento em excesso, então projetistas devem considerar exposições transitórias durante serviço ou processamento. A oxidação é mínima nas temperaturas típicas de serviço para ligas de alumínio, mas exposição em temperatura elevada combinada com umidade pode acelerar ataques localizados.

Em juntas soldadas, a ZTA é particularmente vulnerável devido à dissolução e coarsening de precipitados; isso gera faixas amolecidas que reduzem capacidade de carga e resistência à fadiga. Para componentes expostos a calor ou ciclos térmicos, tratamentos de alívio de tensões e seleção cuidadosa de endurecimento ajudam a mitigar perdas de propriedades a longo prazo.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que usar 7085
Aeroespacial	Revestimentos de asa e nervuras estruturais	Alta relação resistência-peso e tenacidade à fratura em placas espessas
Marítima / Defesa	Conexões estruturais de alta resistência	Tolerância a danos e alta resistência estática onde o peso é crítico
Transporte	Conexões leves para chassis de veículos de alto desempenho	Resistência superior permitindo seções mais finas e economia de massa
Eletrônicos / Gestão Térmica	Dissipadores estruturais para eletrônicos robustos	Condutividade térmica moderada combinada com desempenho estrutural

7085 é tipicamente selecionado para componentes de alto valor e críticos para segurança, onde se paga um preço premium pela combinação da liga de alta resistência à tração/limite de escoamento e tenacidade aprimorada em seções grossas. Seu uso está concentrado em aeroespacial e defesa, onde validação em nível de especificação, disponibilidade de placa e processamento rastreável são requisitos.

Considerações para Seleção

7085 é a escolha natural quando são exigidos alta resistência e melhoria na tenacidade à fratura em seções grossas e quando projetistas aceitam limitações na soldabilidade e conformabilidade. Para aplicações onde conformação ou união por soldagem por fusão são prioritários, ligas de resistência inferior ou endurecimentos especializados provavelmente são escolhas melhores.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 7085 troca condutividade elétrica e térmica e conformabilidade por resistência e rigidez muito mais altas, tornando-o inadequado quando condutividade ou estampagem profunda são necessários. Em comparação com ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 7085 oferece resistência muito maior, porém geralmente menor imunidade à corrosão e ductilidade; escolha o 7085 quando o desempenho estrutural for mais importante que as preocupações com manutenção devido à corrosão. Em relação às ligas comuns tratáveis termicamente, como 6061, o 7085 proporciona resistência máxima substancialmente maior e frequentemente melhor tenacidade à fratura em chapas grossas, porém com custo de material mais alto e menor facilidade de soldagem; o 7085 é preferido para elementos estruturais principais onde essa resistência extra e tolerância a danos são exigidas.

Resumo Final

O 7085 ocupa um nicho de alto desempenho dentro da família 7xxx ao entregar resistência muito elevada em chapas de seção grossa, enquanto equilibra tenacidade à fratura e resistência à corrosão sob tensão (SCC) por meio de controle de química e tratamentos térmicos. Sua adoção em componentes aeroespaciais e de defesa reflete a capacidade da liga de reduzir peso estrutural sem sacrificar a tolerância a danos, tornando-a uma escolha relevante para aplicações estruturais exigentes onde o desempenho do material justifica seu custo e restrições de fabricação.