Alumínio 771: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Abrangente

A liga 771 está posicionada na família 7xxx de ligas de alumínio, que são principalmente sistemas alumínio-zinco-magnésio(-cobre) projetados para alta resistência por meio de encruamento por precipitação. Sua composição nominal enfatiza o Zn como principal elemento de liga, suplementado por Mg e Cu para promover precipitados de endurecimento por envelhecimento, com adições traço de Cr, Zr ou Ti usadas para refinar a estrutura do grão e controlar a recristalização.

O mecanismo de endurecimento para a 771 é o tratamento térmico por envelhecimento por precipitação: o tratamento de solubilização dissolve os elementos solutos, o rápido resfriamento em água aprisiona uma solução sólida supersaturada, e o envelhecimento artificial subsequente produz precipitados finos e dispersos η (MgZn2) e relacionados para aumentar o limite de escoamento e a resistência à tração. As características principais incluem alta relação resistência/peso, resistência intrínseca à corrosão de moderada a baixa salvo se sobrematurada ou revestida, soldabilidade limitada nos tratamentos de pico, e conformabilidade reduzida à temperatura ambiente comparada às ligas 5xxx e 6xxx.

Indústrias típicas que utilizam a 771 são aeroespacial para conexões e forjados estruturais de alta tensão, automotiva de alto desempenho para componentes estruturais e peças de suspensão, marine para conexões de alta resistência onde são aplicados revestimentos protetores, e equipamentos esportivos especiais onde rigidez e baixo peso são críticos. Engenheiros escolhem a 771 sobre outras ligas quando o projeto exige uma combinação de elevada resistência estática e à fadiga com ênfase na redução de massa, aceitando os compromissos em fabricação e manejo da corrosão.

Variantes de Tratamento Térmico

Tratamento	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Totalmente recozido, máxima ductilidade para conformação
T4	Moderado	Moderado	Bom	Reduzida	Envelhecido naturalmente após têmpera; resistência intermediária
T6	Alto	Baixo–Moderado	Ruim–Regular	Ruim	Tratado por solubilização + envelhecimento artificial para resistência máxima
T73	Moderado–Alto	Melhorado	Regular	Ruim	Sobrematurado para melhor resistência à corrosão sob tensão (SCC) e corrosão geral
T651	Alto (estabilizado)	Baixo–Moderado	Ruim–Regular	Ruim	Alívio de tensões por estiramento após T6 para redução de tensões residuais
H12 / H14	Moderado	Baixo–Moderado	Limitada	Boa	Endurecidas por deformação para chapas com aumentos incrementais de resistência

A seleção do tratamento altera fortemente o envelope mecânico da liga e seu comportamento na fabricação. Tratamentos de pico como T6 entregam resistência estática e à fadiga máximas, mas reduzem substancialmente o alongamento e a maleabilidade para dobra, tornando usinagem e conformação mais desafiadoras e aumentando a suscetibilidade à trinca por corrosão sob tensão.

Tratamentos sobrematurados (T73 ou tratamentos estabilizados como T651) sacrificam parte da resistência máxima para melhorar a resistência à corrosão e tenacidade à fratura; são usados quando durabilidade ambiental ou resistência à SCC são prioritárias em relação ao limite de escoamento absoluto.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Al	Balance	Metal primário; restante após adições de liga
Zn	5,5–7,5	Elemento principal de endurecimento formando precipitados MgZn2
Mg	1,6–3,0	Combina com Zn para promover endurecimento por envelhecimento; afeta ductilidade
Cu	1,0–2,2	Aumenta resistência e melhora resistência à fluência; pode reduzir resistência à corrosão
Cr	0,05–0,25	Controle da estrutura do grão e inibidor da recristalização
Ti	0,01–0,15	Refinador de grão em fundidos e lingotes
Fe	≤0,5	Impureza que forma intermetálicos; controlada para limitar fragilidade
Si	≤0,5	Impureza do processamento; limitada para evitar fases frágeis
Mn	≤0,3	Contribuição minoritária para resistência e comportamento à corrosão
Zr / Outros	0,01–0,25	Micro-ligas opcionais para controle do grão e estabilidade térmica

O balanço Zn–Mg–Cu governa a sequência de precipitação e o tamanho/distribuição das fases endurecedoras na 771. Zinco e magnésio controlam a resistência máxima por meio dos precipitados η′/η, enquanto o cobre refina a estrutura dos precipitados e eleva a resistência às custas de maior sensibilidade à corrosão localizada. Elementos traço como Cr e Zr atuam como inibidores de recristalização e agentes de nucleação, melhorando a estabilidade durante o processamento termomecânico e ajudando a manter microestruturas finas para maior tenacidade.

Propriedades Mecânicas

Como uma liga 7xxx endurecível por tratamento térmico, a 771 apresenta ampla faixa de comportamento mecânico dependendo do tratamento e da espessura. Na condição recozida (O) oferece boa ductilidade e conformabilidade com limites de escoamento e resistência à tração relativamente baixos, sendo adequada para conformação pesada e operações por estiramento. Em condições de envelhecimento máximo (T6/T651) a resistência à tração e escoamento são drasticamente maiores com redução típica de alongamento e maleabilidade para dobra; zonas submetidas a soldagem ou zona afetada pelo calor (HAZ) apresentarão amolecimento salvo se for aplicado tratamento térmico pós-soldagem.

A resistência à fadiga da 771 em tratamentos de pico é geralmente excelente quando a microestrutura é bem controlada e a condição superficial preservada; entretanto, o desempenho à fadiga é muito sensível à presença de cavidades por corrosão e marcas de usinagem que atuam como locais de iniciação de trincas. A espessura influencia as propriedades alcançáveis: seções mais grossas são mais difíceis de tratar termicamente e resfriar uniformemente, o que pode reduzir a resistência efetiva e aumentar a variação das propriedades para chapas grossas e forjados em comparação com chapas finas e extrudados.

Propriedade	Condição O / Recozida	Tratamento Principal (ex.: T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	240–320 MPa	540–660 MPa	Resistências típicas de ligas Al-Zn-Mg-Cu de alta resistência
Limite de Escoamento	120–210 MPa	470–600 MPa	Aumento substancial após tratamento térmico; dependente da espessura
Alongamento	12–20%	6–12%	Redução da ductilidade em tratamentos de pico; tratamentos mais antigos (T73) recuperam parte da ductilidade
Dureza	60–90 HB	150–210 HB	Dureza correlacionada com o estado de precipitação e estabilidade do tratamento

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Típica de ligas de alumínio de alta resistência; contribui para alta resistência específica
Faixa de Fusão	~480–635 °C	Região solidus–liquidus depende da composição; fusão ampliada por solutos
Condutividade Térmica	120–150 W/(m·K)	Inferior ao alumínio puro devido às ligas; suficiente para muitos usos de dissipação térmica
Condutividade Elétrica	~28–40 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro pelo espalhamento dos solutos
Calor Específico	~0,9 J/(g·K)	aproximadamente 900 J/(kg·K); útil para cálculos de projeto térmico
Coeficiente de Expansão Térmica	~23–24 µm/(m·K)	Expansão linear típica próxima a outras ligas de alumínio

A densidade e propriedades térmicas tornam a 771 atraente quando é requerida alta resistência com condução térmica moderada, como em componentes estruturais leves que possam também dissipar calor. A condutividade elétrica é sacrificada em comparação com alumínio puro e ligas 1xxx, portanto a 771 raramente é escolhida para condutores elétricos primários; em vez disso, é preferida quando o desempenho mecânico por unidade de massa é o critério dominante.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Pode ser produzida em O, T4, T6	O, T4, T6, T73	Chapas de calibre fino atingem envelhecimento uniforme e alta resistência após T6
Placa	6–200 mm	A resistência pode diminuir com a espessura devido a limitações de têmpera	O, T6, T651	Placas grossas exigem métodos controlados de têmpera; usadas para forjados e elementos estruturais
Extrusão	Seções transversais até 200 mm	Boa resistência direcional; propriedades dependem do resfriamento	O, T4, T6	Perfis extrudados permitem seções complexas com alta rigidez estática
Tubo	0,5–25 mm de parede	Resistência semelhante à chapa quando tratado termicamente	O, T6	Sem costura ou soldado; espessura da parede afeta resposta ao tratamento térmico
Barra/Varão	Diâmetro 5–200 mm	Características de autofricção/desgaste variam com a têmpera	O, T6	Barras forjadas ou laminadas usadas para conexões e fixadores com altas cargas

A rota de processamento afeta fortemente a microestrutura e as propriedades resultantes; formas fundidas ou forjadas diferem marcadamente no tamanho de grão e população de inclusões na condição entregue. Chapas e extrusões finas são mais fáceis de levar à solução completa e têmpera, proporcionando propriedades mais consistentes em T6, enquanto chapas grossas e grandes forjados frequentemente requerem dispositivos especiais de têmpera, têmpera interrompida ou temperas modificadas para limitar tensões residuais e manter tenacidade.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	771	EUA	Designação usada em alguns catálogos de fabricantes; alinha-se à família de alta resistência Al-Zn-Mg-Cu
EN AW	—	Europa	Sem equivalência exata 1:1 na lista EN; comparável às famílias EN AW-7075/7010 com composição ajustada
JIS	—	Japão	Ligas similares Al-Zn-Mg-Cu de alta resistência existem, mas equivalente direto requer cruzamento de composição
GB/T	—	China	Equivalentes locais existem na série Al–Zn–Mg; diferenças nas especificações em limites de impurezas e temperas

Correspondências diretas entre normas nacionais nem sempre são exatas para uma designação proprietária ou menos comum como 771. Pequenas diferenças no conteúdo permitido de impurezas, adições trace de microligações (ex.: Zr vs. Ti) e temperas prescritas podem resultar em diferenças mensuráveis na suscetibilidade à SCC e tenacidade à fratura. Engenheiros devem comparar especificações químicas completas e temperas ao invés de confiar apenas no rótulo do grau ao substituir materiais entre regiões.

Resistência à Corrosão

Em ambientes atmosféricos, 771 apresenta resistência razoável quando adequadamente pintado, anodizado ou sobreenvelhecido, mas sua suscetibilidade inerente à corrosão localizada e pites é maior que as famílias alumínio-manganês (3xxx) ou alumínio-magnésio (5xxx). A presença de cobre e alto teor de zinco aumenta a atividade eletroquímica da liga e concentra potenciais galvânicos, tornando revestimentos protetores ou laminação comuns em muitas aplicações.

Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, 771 requer consideração especial: ataque localizado e trincas por corrosão sob tensão (SCC) são os modos primários de falha, especialmente em temperas pico-envelhecidas. Temperas sobreenvelhecidas (T73) e tratamentos superficiais protetores mitigam o risco de SCC, mas projetistas frequentemente evitam o uso do pico T6 em exposições a água salgada agressiva, a menos que haja proteção sacrificial ou sistemas catódicos.

Interações galvânicas com metais diferentes são mais agressivas para 771 comparado a ligas de alumínio menos ativas devido ao seu maior potencial de circuito aberto; isolamento frente a aço inoxidável ou cobre e projeto cuidadoso das juntas são necessários. Comparado às ligas da série 6xxx (ex.: 6061), 771 oferece maior resistência, porém geralmente pior resistência à corrosão básica e necessidade maior de medidas protetivas em serviço exposto.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem do 771 é desafiadora em temperas pico porque a solda e zona termicamente afetada (ZTA) tipicamente sofrem dissolução dos precipitados endurecedores e podem não recuperar resistência sem tratamento térmico pós-solda. Métodos de fusão (TIG/MIG) são possíveis, mas exigem ligas de adição especializadas e frequentemente resultam em amolecimento da ZTA e redução da vida à fadiga; escolhas de adição visam balancear resistência e ductilidade e usualmente envolvem ligas Al-Mg ou Al-Mg-Si para reduzir a tendência a fissuração a quente. Resistência à fissuração a quente é restrição crítica de projeto, e pré e pós-tratamentos térmicos além de ciclos térmicos controlados são usados para minimizar tensões residuais e perda de resistência.

Usinabilidade

771 apresenta usinabilidade de boa a muito boa entre ligas de alumínio de alta resistência, frequentemente comparável a 7075; usina limpo com ferramentas e estratégias de refrigeração apropriadas. Ferramentas de carboneto são preferidas em velocidades médias a altas com ângulos positivos para produzir cavacos curtos e controláveis; avanços devem ser otimizados para evitar vibração (chatter) e preservar acabamento superficial e integridade superficial sensível à fadiga. Acabamentos de superfície e tensões compressivas residuais introduzidas na usinagem afetam fortemente o desempenho à fadiga e devem ser controladas via parâmetros do processo e passes de acabamento.

Formabilidade

A conformação é melhor realizada em temperas de baixa resistência (O ou T4) onde a ductilidade é maior; conformação a frio severa em condição T6 não é recomendada devido à elongação limitada e maior risco de fissuras. Raios mínimos típicos de dobra em T6 são maiores que para ligas da série 5xxx, e projetistas devem prever retorno elástico (springback) e possíveis operações parciais de recozimento. Para formas complexas, conformação a quente ou tratamento de solução seguido de têmpera controlada e conformação em estado próximo a T4 oferecem rota para produzir formas quase acabadas antes do envelhecimento final.

Comportamento do Tratamento Térmico

O tratamento de solução do 771 é feito tipicamente em temperaturas na faixa de 470–485 °C, mantidas tempo suficiente para dissolver fases solúveis e homogeneizar a microestrutura. A têmpera rápida da temperatura de solução para temperatura ambiente ou banho frio é necessária para reter solução sólida supersaturada; a sensibilidade à taxa de têmpera aumenta com a espessura da seção, e têmpera inadequada reduz a resistência máxima atingível.

Envelhecimento artificial para T6 é comumente realizado a temperaturas entre 120–160 °C por várias horas para produzir distribuição fina de precipitados η′, resultando em dureza e limite de escoamento máximos. Tratamentos de sobreenvelhecimento (T73 ou T7x) utilizam temperaturas de envelhecimento mais altas ou tempos maiores para coarsening dos precipitados e melhorar resistência à trinca por corrosão sob tensão e estabilidade dimensional em troca de alguma redução na resistência à tração.

Em serviço ou fabricação onde tratamento térmico não é opção, encruamento proporciona aumentos limitados de resistência para ligas não tratáveis termicamente; como 771 é tratável, deformação a frio é geralmente usada para pequenas alterações de forma e não para endurecimento. Recozimento total (O) é obtido aquecendo acima da temperatura de solução seguido por resfriamento controlado para restaurar ductilidade e eliminar tensões residuais.

Desempenho em Alta Temperatura

A exposição a temperaturas elevadas leva à diminuição da resistência à medida que precipitados coarsen e se dissolvem; 771 apresenta perda significativa de limite de escoamento e resistência à tração acima de ~120–150 °C. Para serviço contínuo, temperaturas máximas recomendadas limitam-se geralmente a ~100 °C para preservar propriedades mecânicas e evitar sobreenvelhecimento acelerado.

A oxidação é mínima comparada a metais reativos, mas filmes superficiais e revestimentos podem degradar em temperaturas elevadas; medidas de proteção e seleção de material devem considerar ciclos térmicos que podem alterar tensões residuais e comportamento da ZTA após soldagem. Resistência ao fluência é modesta; para componentes submetidos a cargas sustentadas em temperatura elevada, ligas alternativas ou folgas de projeto são recomendáveis.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que o 771 é Usado
Automotiva	Barras leves de suspensão, reforços estruturais	Alta relação resistência/peso reduz massa não suspensa e melhora desempenho
Marinha	Fixadores de alta resistência e componentes de casco de competição	Quando revestido, oferece alta resistência com peso aceitável para embarcações de desempenho
Aeroespacial	Conexões, componentes de trem de pouso, forjados	Alta resistência à tração e fadiga para peças estruturais primárias/secundárias
Eletrônica	Dispersores de calor e reforços	Boa condutividade térmica combinada com rigidez estrutural
Artigos Esportivos	Quadros de bicicletas de alto desempenho, raquetes	Combina rigidez, baixa massa e resistência à fadiga para equipamentos competitivos

Em resumo, 771 é selecionado onde alta resistência estática e à fadiga por massa são decisivas e onde desafios de corrosão e fabricação podem ser gerenciados por medidas protetivas, processamento especial ou seleção adequada de têmpera. Seu espaço de aplicação situa-se onde a redução de peso se traduz diretamente em vantagens de desempenho ou eficiência.

Insights para Seleção

Para engenheiros na seleção de materiais, o 771 é uma escolha de projeto que prioriza a relação resistência-peso e o desempenho à fadiga, em detrimento da resistência intrínseca à corrosão e facilidade de união. Utilize o 771 quando a redução do peso estrutural e alta resistência estática forem as principais restrições e quando a fabricação puder oferecer tratamento térmico controlado e proteção superficial.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), o 771 troca resistência muito maior por menor condutividade elétrica e menor conformabilidade. Comparado a ligas encruadas como 3003 ou 5052, o 771 proporciona um aumento significativo no limite de escoamento e resistência à fadiga, mas exige proteção anticorrosiva mais rigorosa e apresenta ductilidade reduzida. Comparado a ligas comuns tratáveis termicamente como 6061 ou 6063, o 771 oferece maior resistência máxima para aplicações estruturais; escolha o 771 quando a resistência extra for necessária e quando o projeto puder acomodar protocolos mais rigorosos de soldagem e controle de corrosão.

Adote uma abordagem conservadora para juntas soldadas, selecione temperaturas de revenimento mais avançadas para ambientes corrosivos e valide o desempenho com testes de fadiga e SCC (Sensibilidade à Corrosão sob Tensão) para componentes críticos; isso equilibra os fortes atributos mecânicos do material com suas sensibilidades na fabricação e ao ambiente.

Resumo Final

A liga 771 permanece relevante quando a excepcional relação resistência-peso e desempenho à fadiga são centrais aos objetivos do projeto, desde que suas limitações em soldabilidade e resistência à corrosão sejam tratadas por meio da seleção do revenimento, sistemas de proteção e processos controlados de fabricação. Quando especificada e processada corretamente, a 771 possibilita estruturas leves de alta performance nas indústrias aeroespacial, automotiva, naval e em esportes especiais.