Alumínio 8090: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

8090 pertence à série 8xxx de ligas de alumínio, uma família caracterizada pela presença do lítio como principal elemento de liga. Essas ligas são desenvolvidas para proporcionar uma relação favorável entre resistência e peso, além de um módulo elástico aumentado, incorporando Li em níveis suficientemente altos para reduzir a densidade e modificar o espectro de precipitação em relação aos sistemas convencionais Al-Cu/Mg.

Os principais elementos de liga em 8090 normalmente incluem lítio, cobre e magnésio, com pequenas adições de zircônio e traços de elementos para controlar a recristalização e a estrutura do grão. O lítio reduz a densidade e aumenta o módulo, o cobre e o magnésio promovem o endurecimento por envelhecimento através de precipitação, e o zircônio ou titânio são adicionados como refinadores de grão e para produzir uma população fina de dispersoides que estabilizam a microestrutura contra o sobreenvelhecimento.

8090 é uma liga tratável termicamente que ganha resistência principalmente por meio do tratamento térmico de solubilização, têmpera e envelhecimento artificial para produzir dispersões de precipitados finos (tipicamente intermetálicos do tipo T1, δ′ e S, dependendo da composição química). A liga combina alta resistência específica com melhor taxa de crescimento de trincas por fadiga e resistência à corrosão moderada em comparação com muitas ligas 2xxx de alta resistência, tornando-a atraente onde são necessários economia de massa e alta performance estrutural.

Indústrias típicas para 8090 incluem estruturas primárias e secundárias aeroespaciais, transporte terrestre de alta performance (onde o peso é crítico) e equipamentos militares ou espaciais especializados. Engenheiros escolhem 8090 em vez de outras ligas quando o projeto prioriza alta resistência e rigidez específicas, redução de massa da peça e resistência à fadiga, mesmo que essa escolha exija janelas de processamento mais estreitas e controle cuidadoso da corrosão.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alta (20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recozida, melhor para conformação e junção
T3	Médio-Alto	Médio (10–18%)	Boa	Moderada	Tratada em solução, trabalhada a frio, envelhecida naturalmente; propriedades balanceadas
T4	Médio	Médio-Alto (12–20%)	Boa	Moderada	Tratada em solução e envelhecida naturalmente; resistência intermediária
T6	Alta	Baixo-Médio (6–12%)	Limitada	Desafiadora	Envelhecimento artificial no pico; maiores resistências estáticas usuais
T8	Alta	Baixo-Médio (6–12%)	Limitada	Desafiadora	Tratada em solução, trabalhada a frio e envelhecida artificialmente para aumentar tenacidade
T86	Alta	Baixo-Médio (6–12%)	Limitada	Desafiadora	Variante T8 com estabilização controlada para limitar deriva de propriedades
H1x / H2x	Varia	Varia	Varia	Boa	Estados de enrijecimento por deformação aplicados a chapas/extrusões para forma/resistência específicas

A seleção da têmpera em 8090 influencia fortemente o desempenho estático e cíclico porque a sequência de precipitação e a distribuição de dispersoides são sensíveis a temperatura e deformação. Temperas envelhecidas no pico (T6/T8/T86) proporcionam as maiores resistências à tração e ao escoamento, porém com redução da ductilidade e formabilidade; temperas recozidas ou envelhecidas levemente são usadas quando conformação ou união são prioritárias.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,05–0,20	Silício controlado em baixo teor para minimizar intermetálicos frágeis e manter tenacidade
Fe	0,05–0,25	Controlado para evitar partículas grosseiras intermetálicas que reduzem vida à fadiga
Mn	0,02–0,15	Elemento menor; pode influenciar estrutura de grão e comportamento contra corrosão
Mg	0,3–1,0	Combina com Cu para promover precipitados de endurecimento por envelhecimento e fortalecer a matriz
Cu	2,0–3,0	Principal elemento de endurecimento via formação de precipitados (fases T1, θ′-like)
Zn	0,05–0,50	Manter baixo; zinc aumentados podem promover resistência, mas elevam suscetibilidade à SCC
Cr	0,00–0,10	Traços para controle de contornos de grão e limitar recristalização
Ti	0,00–0,10	Adicionado para refinamento de grão em produtos fundidos ou conformados
Li	1,6–2,5	Característica principal da família da liga; reduz densidade e aumenta módulo
Zr	0,05–0,25	Adicionado para formar dispersoides finos Al3Zr que estabilizam subgrãos e resistem ao crescimento do grão
Outros	Al balance, traços	Elementos traço (B, Ca, Sr) usados no controle da fabricação; consultar especificação do fornecedor

As faixas listadas são janelas típicas de produção e podem variar conforme produtor e forma do produto; usuários devem consultar certificados de conformidade para composições exatas. Lítio e cobre dominam a performance: Li reduz densidade e aumenta módulo enquanto Cu e Mg determinam a resposta ao endurecimento por precipitação; Zr e Ti controlam recristalização e estabilidade da microestrutura envelhecida.

Propriedades Mecânicas

No comportamento à tração, 8090 mostra aumento pronunciado tanto no limite de escoamento quanto na resistência última com envelhecimento artificial, enquanto os estados recozidos mantêm ductilidade e formabilidade significativas. Os limites nas temperas envelhecidas no pico são substancialmente maiores que em estados recozidos ou envelhecidos naturalmente, porém podem vir acompanhados de menor capacidade de encruamento e limites mais restritos para deformação antes de trincamento.

A dureza está intimamente correlacionada com a condição de envelhecimento e com a espessura devido à sensibilidade à têmpera; chapas finas tipicamente alcançam resistências retidas maiores após têmpera e envelhecimento do que seções mais espessas. A resistência à fadiga do 8090 é geralmente melhor que muitas ligas da série 2xxx com resistência estática comparável, devido a uma arquitetura mais fina de precipitados e dispersoides que retardam a iniciação e propagação precoce de trincas.

A espessura e a forma do produto afetam tanto as propriedades mecânicas quanto o têmpera alcançável. Placas e extrusões espessas são mais suscetíveis ao amolecimento induzido pela têmpera no interior e requerem tratamentos térmicos modificados e/ou controle de sobreenvelhecimento para obter propriedades homogêneas na seção.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (ex: T6/T8/T86)	Observações
Resistência à Tração	160–240 MPa	420–520 MPa	Resistências de pico variam com composição exata e espessura
Limite de Escoamento	60–140 MPa	340–420 MPa	Relação escoamento/tração se estreita em temperas de alta resistência
Alongamento	18–30%	6–12%	Ductilidade diminui substancialmente com o aumento da resistência
Dureza (Vickers)	35–50 HV	120–150 HV	Aumento da dureza espelha mudanças na resistência à tração; dependente da espessura

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,62–2,66 g/cm³	Reduzida em relação a ligas convencionais de Al devido ao teor de Li
Intervalo de Fusão	~500–655 °C	Faixa solidus–líquido depende dos elementos menores; alumínio puro tem ~660 °C
Condutividade Térmica	~110–140 W/m·K	Inferior ao Al puro e algumas ligas 6xxx; condutividade diminui com a liga
Condutividade Elétrica	~28–38 % IACS	Reduzida por elementos de liga e estado de precipitação
Calor Específico	~0,85–0,92 J/g·K	Semelhante a outras ligas de alumínio à temperatura ambiente
Coeficiente de Expansão Térmica	~21–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Levemente menor que muitas ligas de alumínio devido ao Li; bom para estabilidade dimensional

A menor densidade do 8090 gera economia direta de massa em componentes estruturais e contribui para aumento do módulo específico. Condutividades térmica e elétrica são moderadas em comparação ao alumínio de alta pureza; o projeto deve considerar a condutividade térmica reduzida em aplicações dissipadoras de calor. O coeficiente de expansão térmica levemente reduzido melhora a estabilidade dimensional em montagens sujeitas a ciclos térmicos.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Comuns	Observações
Chapa	0,3–6,0 mm	Boa uniformidade em espessuras finas	O, T3, T6, T8	Ampliamente usada para skins formadas e painéis de fuselagem
Placa	6–50+ mm	A resistência pode ser reduzida em seções espessas devido à sensibilidade ao têmpera	Variantes T6, T86	Requer ciclos especializados de têmpera e envelhecimento para homogeneidade
Extrusão	Perfis complexos	Alta resistência direcional ao longo do eixo	T3, T6, T8	Usado para trilhos estruturais, longarinas; microestrutura alongada pela extrusão
Tubo	Parede de 1–25 mm	Boas propriedades axiais	T6, T8	Tubos hidroformados podem ser usados em estruturas sensíveis a peso
Barra/Vareta	Φ5–150 mm	Boa anisotropia mecânica ao longo do comprimento	T6, T8	Peças usinadas e blanks para fixadores

A rota de processamento e a forma do produto determinam as propriedades alcançáveis; transições de fundido para forjado são raras para Al-Li; a maioria dos produtos 8090 são forjados e requerem controle rigoroso do tratamento de solubilização e taxas de têmpera. Produtos finos geralmente alcançam maiores resistências retidas após envelhecimento devido a taxas mais rápidas de têmpera, enquanto produtos grossos necessitam de ciclos térmicos modificados ou tratamentos mecânicos pós-processamento para garantir uniformidade de propriedades.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	8090	USA	Reconhecido pelos principais produtores norte-americanos; variantes específicas por fornecedor existem
EN AW	—	Europa	Não há equivalente harmônico único EN; ligas Al-Li similares são usadas (consultar a usina)
JIS	—	Japão	Existem ligas Al-Li localizadas; equivalente direto JIS não é comumente padronizado
GB/T	—	China	Normas chinesas incluem ligas Al-Li com químicas comparáveis, mas não necessariamente correspondência 1:1 direta

Como o 8090 é uma composição especializada de Al-Li, não há um equivalente internacional universal 1:1; produtores regionais frequentemente fornecem ligas com diferenças ligeiras nas proporções de Li/Cu/Mg sob designações proprietárias. Engenheiros devem comparar a química e a resposta ao tratamento térmico em vez de confiar apenas nos números nominais do grau ao substituir materiais entre fornecedores ou regiões.

Resistência à Corrosão

Em ambientes atmosféricos, o 8090 apresenta resistência à corrosão geral aceitável comparável a muitas ligas de alumínio tratáveis termicamente quando devidamente tratadas superficialmente. A presença de Li e Cu requer preparo de superfície controlado e revestimentos protetores, pois o cobre pode promover corrosão localizada em ambientes agressivos; anodização e revestimentos de conversão modernos são comumente usados.

O comportamento em ambiente marinho é razoável para estruturas pintadas ou vedadas, mas o 8090 sem proteção em spray salino ou zonas de respingos apresentará maior suscetibilidade a corrosão por pite em relação a algumas ligas da série 5xxx com magnésio. O design adequado para evitar frestas, controlar tensões residuais e isolar metais diferentes é essencial em aplicações costeiras e offshore.

Risco de trinca por corrosão sob tensão existe para tratamentos de alta resistência, especialmente em ambientes com reagentes catódicos ou onde acoplamento galvânico acelera danos locais. O 8090 geralmente resiste melhor à SCC do que certas famílias 2xxx devido à distribuição de precipitados, mas não é tão intrinsecamente resistente à SCC quanto muitas ligas da série 5xxx; mitigações de projeto e tratamentos pós-soldagem são práticas comuns. Interações galvânicas com aço inoxidável ou compósitos de fibra de carbono exigem barreiras isolantes ou ânodos sacrificais para prevenir corrosão acelerada.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

O 8090 é mais desafiador para soldar do que ligas não tratáveis termicamente devido ao efeito do lítio na porosidade do metal de solda e à propensão para fissuração a quente em sistemas Al-Cu de alta resistência. Soldagem por fusão (GTAW/MIG) pode ser realizada em tratamentos O ou sobremadurados com cuidado; entretanto, tratamentos de alta resistência perdem dureza na zona afetada pelo calor, sendo necessárias reparações pós-soldagem ou tratamentos térmicos localizados. Quando a soldagem é necessária, recomenda-se usar ligas de adição compatíveis para sistemas Al-Li ou ligas Al-Mg de baixa suscetibilidade, com procedimentos térmico-mecânicos pré e pós-soldagem especificados para controlar distorção e perda de propriedades.

Usinabilidade

O 8090 possui usinabilidade semelhante a outras ligas de alumínio de alta resistência; usina razoavelmente bem com ferramentas de carboneto, mas é mais abrasivo que ligas de alta pureza devido a dispersos duros e partículas intermetálicas. Velocidades de corte recomendadas são moderadas com estratégias robustas de quebra de cavacos; uso de fluido refrigerante e evacuação eficiente dos cavacos são importantes para evitar rebarba acumulada e aquecimento da peça. Geometrias de ferramenta favorecendo ângulos de corte positivos e altas velocidades de avanço com baixa profundidade de corte produzem os melhores acabamentos superficiais e vida útil da ferramenta.

Conformabilidade

O conformamento do 8090 é mais efetivo nos tratamentos recozidos ou levemente envelhecidos; a liga tem formabilidade limitada sob envelhecimento total e é propensa a trincas se a deformação exceder os limites de ductilidade. Raios de dobra devem ser generosos em tratamentos de alta resistência — raios mínimos típicos de dobra são várias vezes a espessura da chapa dependendo do tratamento e direção. Onde é necessário conformamento severo, tratamento de solubilização e têmpera controlada ou métodos de conformação incremental podem ser empregados; estratégias de conformação a quente podem melhorar a ductilidade para algumas geometrias.

Comportamento ao Tratamento Térmico

O 8090 é tratável termicamente e responde ao tratamento de solubilização e envelhecimento artificial que produzem precipitados finos e coerentes. Temperaturas típicas de tratamento de solubilização situam-se na faixa média de 500 °C, dependendo do tamanho da seção e da química; o tempo de residências e têmpera rápida são cruciais para minimizar a formação de precipitados grosseiros e reter soluto para o envelhecimento subsequente.

O envelhecimento artificial é comumente realizado na faixa de 120–190 °C para ligas Al-Li; as propriedades de pico são alcançadas por cronogramas precisos de tempo-temperatura (família T6/T8) que equilibram a formação de fases de endurecimento com a retenção de tenacidade e resistência à corrosão adequadas. O sobrematuramento pode ser usado em algumas aplicações para melhorar a resistência à corrosão sob tensão e tenacidade à custa da resistência máxima, e tratamentos estabilizados do tipo T86 são usados para manter propriedades durante o serviço.

O endurecimento por trabalho a frio não é o caminho principal para o 8090, mas o trabalho a frio após tratamento de solubilização e anterior ao envelhecimento (T8) é prática padrão para aumentar o limite de escoamento e melhorar o desempenho à fadiga pela nucleação induzida por deformação de precipitados de endurecimento.

Desempenho em Alta Temperatura

A faixa de temperatura utilizável do 8090 para aplicações estruturais geralmente é limitada a bem abaixo das temperaturas típicas de envelhecimento; exposição sustentada acima de ~150–175 °C leva a amolecimento progressivo e perda da resistência máxima. A exposição a temperaturas elevadas acelera o crescimento dos precipitados e a dissolução das fases finas de endurecimento, reduzindo propriedades estáticas e à fadiga.

A oxidação em temperaturas de serviço é mínima porque o alumínio forma uma camada protetora de Al2O3; no entanto, ambientes de alta temperatura com espécies químicas agressivas podem degradar filmes protetores. A zona afetada pelo calor da soldagem é especialmente vulnerável a sobrematuração e degradação acelerada por tensões residuais quando componentes são expostos a temperaturas transitórias elevadas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o 8090 é Usado
Aeroespacial	Skins de fuselagem, vigas de piso, uniões estruturais	Alta resistência e rigidez específicas com redução de peso
Marítima	Componentes e ferragens de casco de alto desempenho	Média força-peso melhorada; adequado com revestimentos e isolamento
Aeroespacial/Militar	Longarinas, estruturas, uniões de trem de pouso (secundárias)	Resistência à fadiga e massa reduzida para cargas dinâmicas
Eletrônica	Caixas estruturais leves	Boa resistência ao peso e estabilidade dimensional

O 8090 é selecionado em projetos onde cada quilograma economizado proporciona vantagens de desempenho em nível de sistema e onde processos controlados e sistemas de acabamento podem mitigar pontos fracos ambientais ou de fabricação.

Considerações para Seleção

Use o 8090 quando a redução de massa e alta rigidez específica forem requisitos principais e as instalações de fabricação puderem controlar tratamento térmico, têmpera e proteção contra corrosão. Ele se destaca onde a resistência à fadiga por unidade de massa é crítica e onde os custos maiores de aquisição e processamento são justificados pelos ganhos de desempenho.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (exemplo, 1100), o 8090 troca condutividade elétrica/térmica e facilidade de conformação por resistência e módulo substancialmente maiores. Comparado a ligas comuns encruadas (exemplos, 3003 / 5052), o 8090 oferece resistência máxima muito superior e melhor resistência ao crescimento de trinca por fadiga, mas exige proteção de corrosão mais cuidadosa e é menos conformável em tratamentos de alta resistência. Comparado às ligas tratáveis termicamente mais comuns (exemplos, 6061 / 6063), o 8090 frequentemente entrega força e rigidez específicas superiores apesar de resistências máximas absolutas similares ou ligeiramente inferiores; escolha o 8090 onde massa e módulo forem decisivos e a capacidade do fornecedor para processamento Al-Li estiver disponível.

Resumo Final

O 8090 continua relevante quando a alta resistência específica, rigidez aprimorada e desempenho à fadiga justificam controles de processamento mais rigorosos e medidas de proteção. Quando utilizado com seleção adequada de tratamento térmico, proteção superficial e práticas de fabricação apropriadas, oferece um caminho eficaz para estruturas leves e de alto desempenho na indústria aeroespacial e em outros setores sensíveis ao peso.