Alumínio 8007: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A liga 8007 faz parte da série 8xxx de ligas de alumínio, uma família frequentemente caracterizada pela inclusão de lítio como principal elemento de liga, juntamente com outras microligas. Essas ligas exploram o lítio para reduzir a densidade e aumentar o módulo elástico por unidade de massa, visando melhorar a rigidez específica e o desempenho em aplicações estruturais sensíveis ao peso.

O 8007 é formulado como uma liga de alumínio endurecível por tratamento térmico, fortalecida por precipitação, em que o principal mecanismo de fortalecimento é a nucleação e crescimento de finos precipitados δ' (Al3Li) e outros precipitados coerentes durante o envelhecimento artificial. A microestrutura pode ser ajustada por tratamento de solução, têmpera e envelhecimento controlado para gerar um equilíbrio entre resistência, ductilidade e tenacidade adequado a diferentes condições de têmpera.

As características principais do 8007 incluem uma favorável relação resistência-peso, densidade menor que as ligas convencionais Al-Mg-Si e Al-Cu, e aumento de rigidez em relação às ligas convencionais em espessuras comparáveis. A resistência à corrosão e a soldabilidade são fortemente dependentes da têmpera e da composição química, com a conformabilidade geralmente melhor nas condições recozidas ou parcialmente recozidas, e reduzidas nas condições de envelhecimento máximo.

Indústrias típicas que usam o 8007 incluem aeroespacial e estruturas espaciais, transporte de alta performance (automotivo e ferroviário), componentes marítimos especializados e aplicações selecionadas em eletrônica/controle térmico onde a redução de massa e o aumento da rigidez são vantajosos. Engenheiros escolhem o 8007 quando o projeto prioriza rigidez específica e leveza combinadas com exigência de resistência moderada a alta e desempenho aceitável em corrosão e fadiga.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente	Excelente	Recozido completo, máxima ductilidade para conformação
H111 / H14	Baixa-Média	Média-Alta	Muito Boa	Boa	Endurecimento leve por deformação para ganhos modestos de resistência
T3	Média	Média	Boa	Regular	Tratado em solução, trabajado a frio e envelhecido naturalmente
T6	Alta	Baixa-Média	Regular	Regular-Boas	Tratado em solução e envelhecido artificialmente para resistência máxima
T8 / T91	Alta	Baixa	Limitada	Regular	Tratado em solução, trabajado a frio e envelhecido artificialmente (controlado)
T651	Alta	Baixa	Limitada	Regular	Tratado em solução, aliviado de tensões por estiramento e envelhecido artificialmente

A têmpera controla o equilíbrio entre limite de escoamento/resistência à tração e ductilidade no 8007, alterando o tamanho, distribuição dos precipitados e densidade de discordâncias. Temperas recozidas/O maximizam a conformabilidade e são preferidas para peças estampadas profundas, enquanto T6 e temperas similares produzem as maiores resistências à tração e escoamento em detrimento do alongamento e da maleabilidade para dobra.

O caminho do envelhecimento e a quantidade de deformação a frio influenciam fortemente a tenacidade, as taxas de propagação de trinca por fadiga e a suscetibilidade à corrosão localizada; os projetistas devem escolher uma têmpera que se alinhe às operações de conformação e às cargas esperadas em serviço, para evitar tratamentos excessivos ou resistência insuficiente.

Composição Química

Elemento	Faixa (%)	Observações
Si	0,10–0,50	Controle de impurezas; forma intermetálicos com Fe; limita fluidez em ligas para fundição
Fe	0,05–0,60	Fonte de inclusões e influencia tenacidade; mantido baixo para reduzir intermetálicos grosseiros
Mn	0,05–0,50	Controle da estrutura de grãos e resistência via dispersoides
Mg	0,05–1,20	Contribui para endurecimento por envelhecimento e resistência, interage com fases Li/Al
Cu	0,05–2,00	Melhora a resistência via precipitados adicionais, mas pode reduzir a resistência à corrosão
Zn	0,00–2,00	Pode ajudar na resistência, mas aumenta suscetibilidade à corrosão localizada se alto
Cr	0,01–0,30	Controla a recristalização e crescimento de grãos grosseiros durante o processamento
Ti	0,01–0,20	Refinador de grãos em produtos fundidos e trabalhados, melhora uniformidade mecânica
Outros (incl. Li)	Li 0,20–2,50 (típico)	Lítio é o elemento definidor; outros elementos traço (Be, Zr) usados para controle microestrutural

A química do 8007 é centrada no teor de lítio como principal motor de desempenho, reduzindo a densidade e permitindo a formação dos precipitados δ' que fornecem alta resistência específica. Cobre, magnésio e zinco são usados para ajustar a resistência através de fases de precipitados adicionais, mas devem ser balanceados para manter resistência à corrosão e tenacidade à fratura. Adições controladas de Zr/Cr/Ti são comuns para refinar a estrutura de grãos, estabilizar propriedades de tração durante ciclos térmicos e reduzir a recristalização.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do 8007 varia amplamente dependendo da têmpera e da forma do produto; material recozido (O) normalmente exibe resistência à tração máxima modesta com alto alongamento, enquanto as temperaturas T6/T8 apresentam resistências à tração e escoamento significativamente maiores e ductilidade reduzida. A presença dos finos precipitados coerentes Al3Li nas condições de envelhecimento máximo eleva tanto a resistência ao escoamento quanto à tração, mantendo benefícios nos aumentos do módulo elástico.

O limite de escoamento é sensível ao envelhecimento e à deformação a frio; tempers T6 comumente proporcionam aumento substancial do limite devido à precipitação homogênea, mas o sobreenvelhecimento localizado ou precipitados grosseiros reduzem resistência ao escoamento e tenacidade. O alongamento diminui em temperas de alta resistência e também é reduzido em seções mais espessas devido à restrição pela espessura e heterogeneidade microestrutural.

O desempenho à fadiga do 8007 se beneficia da rigidez da liga e da dispersão dos precipitados quando processado corretamente; entretanto, a iniciação e propagação inicial de trincas por fadiga podem ser agravadas por rugosidade superficial, inclusões e acoplamentos galvânicos. Efeitos de espessura são significativos: seções finas respondem rapidamente aos ciclos de solução e têmpera, produzindo propriedades mais uniformes, enquanto seções espessas podem sofrer com taxas menores de têmpera e propriedades máximas reduzidas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex.: T6)	Observações
Resistência à Tração	150–250 MPa (típico)	350–470 MPa (típico)	Faixas dependem do teor de Li e tratamento térmico; T6 mostra aumento marcante
Limite de Escoamento	60–130 MPa (típico)	300–420 MPa (típico)	Limite aumenta com envelhecimento e deformação a frio; ZAC pode amolecer localmente
Alongamento	20–35%	7–15%	Ductilidade reduzida em temperas de maior resistência e espessuras maiores
Dureza	40–90 HB	90–140 HB	Dureza correlaciona com densidade de precipitados e deformação a frio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	2,55–2,67 g/cm³	Inferior ao alumínio convencional devido ao Li; valor exato varia com o teor de Li
Faixa de Fusão	~520–650 °C	Elementos de liga deslocam solidus/liquidus; temperaturas adequadas de tratamento de solução devem ser observadas
Condutividade Térmica	120–165 W/m·K	Inferior ao alumínio puro; condutividade depende dos elementos de liga e têmpera
Condutividade Elétrica	25–48 %IACS	Reduzida comparada ao alumínio puro; condutividade diminui com o teor de soluto e endurecimento por deformação
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Ordem de grandeza similar a ligas comuns de alumínio; varia modestamente com a liga
Coeficiente de Dilatação Térmica	22–24 µm/m·K (20–100 °C)	Coeficiente similar a muitas ligas de alumínio, mas ligeiramente influenciado pelo teor de Li

A densidade reduzida do 8007 é a principal vantagem física em projetos sensíveis ao peso e contribui para uma maior rigidez específica. Condutividades térmica e elétrica são menores que no alumínio puro devido à dispersão dos solutos; isso deve ser considerado para aplicações de gerenciamento térmico e elétrico.

As janelas de processamento térmico são críticas: parâmetros de tratamento de solução e envelhecimento devem levar em conta a faixa de fusão da liga e a estabilidade dos precipitados ricos em Li. Os projetistas também devem considerar o comportamento ligeiramente diferente de dilatação térmica ao juntar o 8007 a materiais dissimilares.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	0,2–6,0 mm	Boa uniformidade em espessuras finas	O, H14, T3, T6	Comum para revestimentos aeroespaciais e painéis automotivos
Placa	6–25 mm	A resistência pode reduzir em seções espessas devido à sensibilidade à têmpera	O, T6 (limitado)	Requer processamento controlado para garantir propriedades uniformes na espessura
Extrusão	Seções transversais até 200 mm	A resistência varia conforme a seção e o envelhecimento	T6, T8	Perfis complexos utilizados para reforços estruturais e trilhos
Tubo	Parede de 0,5–8,0 mm	Boa resistência axial; dobra/formação depende da têmpera	O, T6	Usado para tubos estruturais leves e sistemas aeroespaciais
Barra/Vara	Ø5–100 mm	A resistência varia com o diâmetro e o tratamento térmico	O, T6	Utilizado para conexões, componentes usinados e fixadores

Produtos em chapa e de calibre fino são amplamente usados para 8007 porque apresentam respostas mais consistentes à têmpera e envelhecimento e melhor conformabilidade nas têmperas O e H. Placas e extrusões de grande seção transversal exigem controle rigoroso do tratamento em solução e resfriamento para evitar zonas centrais amolecidas e garantir propriedades mecânicas uniformes.

Diferenças no processamento (laminação vs extrusão) influenciam textura, anisotropia e conformabilidade. Quando se requer alta uniformidade de propriedades pela espessura, os fornecedores podem especificar controle de solução e temperatura ou preferir têmperas trabalhadas a frio combinadas com envelhecimento controlado.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	8007	EUA	Designação comum da indústria para esta família química; variações entre fornecedores existem
EN AW	8xxx (diversos)	Europa	Normas EN geralmente agrupam ligas com Lítio sob as designações 8xxx; o mapeamento direto depende da química exata
JIS	Série A8xxx	Japão	Normas japonesas possuem famílias análogas 8xxx; o número do grau varia conforme a química
GB/T	8007 (ou série 8xxx)	China	Normas chinesas frequentemente usam numeração por série; equivalentes exatos requerem verificação da composição

Equivalentes exatos para o 8007 nem sempre são um a um devido a variações proprietárias e faixas de composição estreitas utilizadas pelos fornecedores. Engenheiros devem solicitar relatórios certificados de ensaios químicos e mecânicos e, quando necessário, comparar limites específicos de Li, Cu e Mg para confirmar equivalência entre normas.

Resistência à Corrosão

A resistência à corrosão atmosférica do 8007 é geralmente boa para ligas contendo Lítio quando os teores de Cu e Zn são controlados; uma camada protetora de alumina se forma naturalmente, e a têmpera adequada e o acabamento superficial melhoram o desempenho. No entanto, níveis mais altos de Cu ou Zn aumentam a suscetibilidade à corrosão por pites e exfoliação em ambientes agressivos, portanto a especificação deve ser adequada às condições de serviço.

Em ambientes marinhos e ricos em cloretos, o 8007 apresenta desempenho aceitável quando comparado com ligas da série 2xxx, porém pode ser menos robusto que ligas puras Al-Mg (5xxx), a menos que sejam usados inibidores, revestimentos ou tratamentos protetores. Atenção ao temperamento da liga e tratamentos pós-soldagem são necessários para mitigar ataques localizados, especialmente em torno de fixadores e uniões.

Riscos de trinca por corrosão sob tensão aumentam com esforços de tração e com determinadas químicas (notadamente maiores teores de Cu); o projeto criterioso para reduzir tensões permanentes de tração e o uso de têmperas e revestimentos resistentes à corrosão mitigam esse risco. Interações galvânicas colocam o 8007 no lado anódico em relação a aços inoxidáveis comuns e ligas de cobre; interfaces isolantes ou a seleção de fixadores compatíveis são recomendadas.

Comparado com outras famílias, o 8007 tipicamente oferece melhor rigidez específica e resistência à corrosão comparável ou superior versus ligas Al-Cu de alta resistência, mas raramente iguala a robustez pura contra corrosão das ligas Mg (5xxx) em exposições marinhas não revestidas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem do 8007 utilizando GTAW (TIG) e GMAW (MIG) é viável, mas requer controle do processo para limitar a vaporização de Li e gerenciar o amolecimento da ZTA (zona térmica afetada). Ligas de enchimento típicas são do tipo Al-Si ou Al-Mg-Si, escolhidas para equilibrar resistência e comportamento contra corrosão; pré-aquecimento e tratamento em solução controlado pós-soldagem ou alívio mecânico de tensões podem ser necessários para estruturas críticas. O risco de trinca a quente é moderado e aumenta com teores maiores de Cu/Zn; técnicas como soldagem pulsada e proteção a vácuo ou com gás inerte para peças aeroespaciais críticas são práticas comuns.

Usinabilidade

A usinabilidade do 8007 é de razoável a boa dependendo da têmpera e tamanho da seção; têmperas de maior resistência reduzem a usinabilidade devido ao aumento do encruamento e carga da ferramenta. Recomenda-se ferramentas de carboneto com geometria positiva e boa evacuação de cavacos; velocidades de corte são tipicamente maiores que as de aço, mas inferiores às do alumínio puro devido à liga. A formação de cavacos tende a ser fragmentada curta com alimentação e lubrificação adequadas; uso de fluido de corte e controle de cavacos melhora o acabamento superficial e a vida útil da ferramenta.

Conformabilidade

A conformabilidade é excelente nas têmperas O e H com leve trabalho e degrada nas condições envelhecidas T6/T8, onde a elongação e dobra reduzem. Raios mínimos típicos para dobra na têmpera O são pequenos (R/t ≈ 1–2), dependendo da têmpera e do ferramental, enquanto T6 pode requerer raios maiores e compensação para recuperação elástica. O conformação a quente e ciclos de tratamento em solução/envelhecimento são usados para melhorar conformabilidade em formas complexas seguidos de envelhecimento artificial para recuperar resistência.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Como liga tratável termicamente, o 8007 passa por ciclos clássicos de tratamento em solução, têmpera e envelhecimento artificial para desenvolver resistência máxima. Temperaturas de tratamento em solução tipicamente variam entre 500–540 °C conforme a química; resfriamento uniforme é crítico para suprimir a formação de precipitados grossos e manter supersaturação do soluto para o envelhecimento subsequente.

O envelhecimento artificial é realizado em temperaturas moderadas (normalmente 120–180 °C) para nucleação e crescimento de precipitados finos δ' (Al3Li), que conferem alta resistência e rigidez. Sobreenvelhecimento em temperaturas mais altas ou tempos prolongados leva à coarsening dos precipitados e perda das propriedades máximas; a escolha da têmpera (T6 vs T8/T91) gerencia o equilíbrio entre resistência e tenacidade.

As transições de têmpera incluem envelhecimento natural em algumas têmperas (T3), onde ocorre precipitação parcial à temperatura ambiente, e trabalho a frio seguido de envelhecimento (T8), onde redes de discordâncias auxiliam nucleação heterogênea conferindo maiores limites de escoamento. O controle das taxas de resfriamento e dos ciclos de envelhecimento é fundamental para evitar gradientes de propriedades, especialmente em seções espessas ou conjuntos complexos.

Desempenho em Alta Temperatura

O 8007 apresenta redução significativa da resistência acima de aproximadamente 125–150 °C, à medida que os precipitados contendo Lítio começam a coarsen e se dissolvem, limitando as temperaturas de serviço contínuas. Exposições de curto prazo até cerca de 200 °C podem ser toleradas dependendo da têmpera e propriedades requeridas, mas o serviço contínuo em temperatura elevada não é recomendado para aplicações estruturais sob carga.

A oxidação em condições ambiente é limitada pois o alumínio forma uma camada protetora de óxido, mas em altas temperaturas pode ocorrer incrustação superficial e alterações químicas na superfície. A ZTA durante a soldagem é uma área de preocupação: amolecimento localizado e perda da resistência à tração são típicos devido à dissolução e reprecipitação dos precipitados; tratamentos térmicos pós-soldagem ou alívio mecânico de tensões são comumente especificados para peças críticas.

A resistência à fluência do 8007 é limitada em comparação com ligas para alta temperatura; projetistas devem evitar esforços prolongados em temperaturas elevadas e realizar testes específicos para a aplicação quando se esperam excursões térmicas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que Usar o 8007
Aeroespacial	Reforços de fuselagem, acessórios internos	Alta rigidez específica e redução de peso para eficiência estrutural
Marinha	Painéis leves para superestruturas	Densidade reduzida e boa resistência com comportamento controlado contra corrosão
Automotiva	Reforços estruturais, peças para gerenciamento de colisão	Redução de peso para economia de combustível mantendo resistência necessária
Eletrônica	Dispersores de calor e carcaças	Massa menor e condutividade térmica aceitável com integridade estrutural

O 8007 é escolhido quando economias de massa e aumento de rigidez são objetivos de projeto, mantendo a capacidade de alcançar resistências moderadas a altas por meio de tratamento térmico. A combinação de propriedades da liga é adequada para aplicações onde o desempenho estrutural e a redução de peso proporcionam benefícios a nível de sistema, como estruturas primárias e secundárias aeroespaciais, componentes de transporte de alto padrão e certas peças para gerenciamento térmico.

Considerações para Seleção

Ao selecionar o 8007, priorize casos de uso que exijam rigidez específica melhorada e redução de massa, mas que ainda demandem resistência moderada a alta obtida via envelhecimento. Especifique têmperas e tratamentos pós-fabricação antecipadamente para evitar surpresas na conformabilidade, desempenho de soldagem e comportamento contra corrosão.

Comparado com o alumínio comercialmente puro (por exemplo, 1100), o 8007 troca um pouco de condutividade elétrica e térmica e conformabilidade por uma resistência muito maior e menor densidade, tornando-se uma escolha preferida para componentes estruturais ao invés de aplicações puramente condutivas ou altamente conformáveis. Comparado com ligas comuns endurecidas por trabalho (por exemplo, 3003, 5052), o 8007 oferece resistência e rigidez específicas superiores à custa de menor ductilidade nos tratamentos térmicos de pico e potencialmente maior custo do material. Comparado com ligas comuns tratáveis termicamente (por exemplo, 6061/6063), o 8007 pode ser escolhido quando a prioridade é a menor densidade e maior rigidez específica, mesmo que a resistência absoluta máxima seja semelhante ou ligeiramente inferior; escolha o 8007 onde a redução de peso e o módulo por unidade de massa sejam decisivos.

Resumo Final

A liga de alumínio 8007 mantém-se relevante onde os projetistas demandam uma combinação de densidade reduzida, aumento da rigidez específica e resistência por tratamento térmico, particularmente nos setores aeroespacial e de transporte sensível a peso. A especificação adequada da química, tratamento térmico e sequência de fabricação desbloqueia suas vantagens enquanto gerencia compensações em conformabilidade, soldabilidade e comportamento à corrosão.