Alumínio A380: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A380 é uma liga comercial de alumínio para fundição sob pressão pertencente à família Al-Si-Cu, diferentemente das séries tradicionais de alumínio trabalhado como 3xxx, 6xxx ou 7xxx. Geralmente é classificada entre as ligas de fundição Al–Si (frequentemente referenciada junto com ADC12/EN AC‑46000) e é formulada para aplicações em fundição sob pressão de alto volume, onde são exigidas geometrias complexas e precisão dimensional.

Os principais elementos de liga são o silício (Si) na faixa eutética a hipoeutética e o cobre (Cu) em níveis suficientes para permitir o endurecimento por precipitação; ferro (Fe), magnésio (Mg) e vestígios de titânio (Ti) e manganês (Mn) estão presentes para controlar as características da fundição e a microestrutura. O endurecimento resulta de uma combinação da microestrutura no estado fundido (Si eutético e intermetálicos), endurecimento por precipitação limitado devido ao Cu/Mg e algum efeito de encruamento produzido por operações secundárias; A380 não é uma liga puramente trabalhada e endurecível por trabalho.

As características-chave do A380 incluem boa capacidade de fundição, excelente estabilidade dimensional na fundição sob pressão, resistência estática moderada a alta para ligas fundidas, condutividade térmica e elétrica razoável para muitas aplicações em invólucros e carcaças e resistência à corrosão aceitável para exposição atmosférica geral. A soldabilidade e conformabilidade são mais limitadas em comparação com ligas de alumínio trabalhadas; reparo por solda e tratamento térmico pós-fundição são possíveis, porém requerem controles de processo.

Indústrias típicas que utilizam A380 são a automotiva (carcaças de transmissão, habitações, suportes), eletrônicos de consumo (invólucros), carcaças para pequenos motores e bombas, além de componentes industriais fundidos gerais onde geometria e economia são importantes. Engenheiros escolhem A380 quando o equilíbrio entre capacidade de fundição, precisão dimensional, resistência adequada e baixo custo por peça tem prioridade sobre alta ductilidade ou desempenho a altas temperaturas.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O (Recozido)	Baixo	Alta	Boa para conformação limitada	Boa (com cuidados)	Amolecido por recozimento em forno; raramente usado para peças finais fundidas sob pressão
As‑Cast (AC)	Moderado	Baixo–Moderado	Limitada	Regular — problemas de porosidade	Condição típica de entrega da fundição sob pressão; microestrutura controla a resistência
T5 (Envelhecido artificialmente)	Moderado–Alto	Baixo	Limitada	Regular — escolha do material de enchimento crítica	Frequentemente aplicado para melhorar propriedades mecânicas sem tratamento de solubilização completo
T6 (Solubilizada e envelhecida)	Alto	Baixo	Pobre	Desafiadora — amolecimento da ZAC	Alcança aumento de resistência, porém com riscos de distorção e abertura de porosidade
H (trabalhada a frio, limitada)	Moderado	Menor	Pobre	N/D	Rara para fundições sob pressão; uso limitado onde deformação local é aplicada

A têmpera afeta o A380 ao modificar o equilíbrio entre resistência e ductilidade por meio de alterações microestruturais e comportamento de precipitação. O material as-cast oferece a melhor fidelidade dimensional saída da matriz, o T5 aumenta a resistência com distorção mínima, e o T6 completo pode maximizar a resistência ao custo de maior processamento, maior risco de distorção e ganhos limitados devido à porosidade da fundição.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	7,5–9,6	Elemento principal de liga que controla fluidez e retração; forma fases eutéticas/finas de Si.
Fe	0,6–1,3	Impureza que forma intermetálicos (β‑AlFeSi) afetando ductilidade e tolerância à porosidade.
Mn	≤0,35	Controla morfologia dos intermetálicos de Fe; melhora marginalmente a tenacidade.
Mg	0,1–0,45	Contribui para endurecimento por envelhecimento quando combinado com Cu; papel menor no fortalecimento.
Cu	1,5–3,5	Contribuinte principal para endurecimento por precipitação e resistência após envelhecimento.
Zn	≤0,2	Em baixos níveis; contribui pouco para a resistência por solução sólida.
Cr	≤0,1	Níveis-traço para controle da estrutura de grãos e recristalização em algumas variantes.
Ti	0,02–0,2	Refinador de grãos usado na fusão para controlar o tamanho do grão as-cast.
Outros	Balance Al (mais vestígios de Pb/Sn ≤0,05)	Alumínio é o restante; elementos-traço controlados para limpeza da fundição.

O conteúdo de Si controla as características da fundição — fluidez, alimentação e retração — e o tamanho e a morfologia das partículas de Si influenciam tanto a resistência quanto a resistência à fadiga. Cobre e magnésio permitem o endurecimento por precipitação durante o envelhecimento artificial, porém a eficácia do tratamento térmico é limitada por defeitos de fundição e fases intermetálicas que reduzem a ductilidade e a vida à fadiga em relação às ligas trabalhadas.

Propriedades Mecânicas

O A380 apresenta comportamento à tração típico das ligas para fundição sob pressão de faixa média: resistência ultima relativamente alta para uma fundição com limite de escoamento baixo a moderado e alongamento limitado. Os valores de resistência à tração e escoamento dependem fortemente dos parâmetros de fundição, níveis de porosidade e têmpera; fundições mais densas com controle de hidrogênio e inclusão de óxidos exibem maior resistência e maior resistência à fadiga.

O alongamento é geralmente baixo em comparação ao alumínio trabalhado; a elongação até a ruptura normalmente fica na faixa de 1–6% para condições as-cast e tratadas termicamente, e a ductilidade pode ser melhorada modestamente somente por recozimento. A dureza se correlaciona com a têmpera e tratamento térmico — a dureza Brinell aumenta de valores moderados na condição recozida para valores mais elevados após envelhecimento T5/T6, mas a presença de intermetálicos frágeis e Si grosseiro limita a tenacidade e a resistência à fadiga.

O desempenho à fadiga é sensível à condição superficial e defeitos de fundição; a vida à fadiga costuma ser inferior à das ligas trabalhadas de resistência estática comparável e é melhorada por prensagem isostática a quente, jateamento ou usinagem para remoção de defeitos superficiais. Espessura e tamanho da seção influenciam as taxas de resfriamento e microestrutura; seções finas esfriam rapidamente produzindo microestruturas mais finas e propriedades mecânicas um pouco melhores, enquanto seções grossas são mais suscetíveis a porosidade e estruturas eutéticas grosseiras.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (As‑Cast / T5 / T6)	Observações
Resistência à Tração (UTS)	135–220 MPa	250–340 MPa	Faixa ampla devido à prática da fundição e porosidade; T5/T6 no limite superior.
Limite de Escoamento (0,2% offset)	55–125 MPa	110–210 MPa	T6 eleva o limite por precipitação; o limite as-cast varia com a microestrutura.
Alongamento	4–12%	1–6%	Ductilidade limitada nas formas fundidas; recozimento ajuda, mas reduz a resistência.
Dureza (HB)	50–85 HB	75–110 HB	Dureza aumenta com envelhecimento artificial; variabilidade local devido a intermetálicos.

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,78 g/cm³	Ligeiramente maior que alumínio puro devido ao conteúdo de Si/Cu/Fe.
Faixa de Fusão	~500–575 °C	Fusão parcial/eutética inicia próximo à temperatura eutética; faixa solidus-liquidus devido à liga.
Condutividade Térmica	~90–120 W/m·K (25 °C)	Menor que alumínio puro devido a Si e intermetálicos; ainda boa para invólucros e dissipação térmica.
Condutividade Elétrica	~20–35 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro; condutividade decresce com aumento de Cu/Si.
Calor Específico	~0,88–0,92 J/g·K	Típico de ligas de alumínio; relevante para modelagem de gerenciamento térmico.
Coeficiente de Dilatação Térmica	~21–23 µm/m·K	Semelhante a outras ligas de fundição Al–Si; deve-se projetar para incompatibilidade térmica em montagens.

O conjunto de propriedades físicas torna o A380 atraente para componentes que exigem estabilidade dimensional, dissipação térmica moderada e aterramento elétrico, mantendo o peso baixo. A condutividade térmica e o calor específico fazem do A380 uma escolha adequada para aplicações moderadas de dissipação de calor, mas projetistas devem considerar a menor condutividade em comparação ao alumínio puro quando a dissipação térmica for função principal. A dilatação térmica é típica do alumínio e deve ser acomodada em montagens multimateriais para evitar tensões térmicas e degradação galvânica.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Tratamentos Típicos	Observações
Chapa	Raramente fornecida	Não típica	N/A	A380 não é comumente produzida como chapa laminada; aplicações em chapa utilizam as séries 5xxx/6xxx.
Placa	Limitado (placas fundidas mais finas)	Variável com a espessura	Como Fundido / T5	Algumas placas fundidas ou thixocast existem, mas são incomuns; usinagem frequentemente necessária.
Extrusão	Não aplicável	N/A	N/A	A380 é uma liga para fundição e não é adequada para processos de extrusão.
Tubo	Raramente fornecido	N/A	N/A	Formas tubulares por fundição sob pressão são muito limitadas; tubos soldados a partir de blocos fundidos às vezes são usados.
Barra/Haste	Barras/lingotes fundidos para refusão	Semelhante ao fundido	Como Fundido	Fornecida principalmente como lingotes ou grânulos para refusão em fundição sob pressão, não como barras laminadas para fabricação.

A380 é fundamentalmente uma liga para fundição sob pressão e sua principal forma de produto são componentes fundidos produzidos diretamente em matrizes de alta pressão. Formas forjadas como chapa, placa e extrusão são incomuns porque a química da liga e a microestrutura de fundição não são otimizadas para processamento forjado; os fabricantes normalmente escolhem ligas forjadas para essas formas de produto. Quando necessário por requisitos funcionais, as peças fundidas são usinadas para tolerâncias finais ou combinadas com insertos e operações secundárias, ao invés de depender da conformação.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	A380	USA	Designação comum para a indústria de fundição sob pressão e especificações de fundições.
EN AW	EN AC‑46000 (AlSi8Cu3(Fe))	Europa	Roughly equivalente; a nomenclatura enfatiza a família química e o teor de Fe.
JIS	ADC12	Japão	Equivalente amplamente referenciado na Ásia com conteúdo semelhante de Si/Cu e comportamento de fundição.
GB/T	AlSi9Cu (aprox.)	China	Normas locais podem listar AlSi9Cu3 ou similares como equivalentes práticos; a química pode variar ligeiramente.

Diferenças sutis entre equivalentes regionais decorrem das tolerâncias permitidas para Cu, Si e Fe, além dos níveis permitidos de impurezas e métodos de teste de propriedades mecânicas. ADC12 e EN AC‑46000 são frequentemente tratados como praticamente equivalentes ao A380 para design e compras, mas os fabricantes devem confirmar as faixas químicas, opções temporárias de tratamento térmico e certificação de propriedades mecânicas antes de reclassificar peças.

Resistência à Corrosão

A380 possui resistência aceitável à corrosão atmosférica geral, baseada no filme nativo de óxido de alumínio, e apresenta bom desempenho em ambientes internos controlados onde agentes de pites são mínimos. A presença de cobre reduz a resistência à corrosão comparado a ligas forjadas de baixo teor de Cu; corrosão localizada pode ocorrer especialmente em ambientes com cloretos e em áreas com depósitos que retêm umidade.

Em situações marítimas ou com alta concentração de cloretos, A380 apresenta maior suscetibilidade a corrosão por pites e em fendas do que ligas forjadas das séries 5xxx/6xxx com pouco ou nenhum cobre; revestimentos protetores e selantes são comumente especificados para serviço de longo prazo. Trincas por corrosão sob tensão não são comumente reportadas para A380 em serviço típico, mas o risco aumenta onde tensões trativas, alta atividade de cloretos e temperaturas elevadas se combinam; projetistas devem ser conservadores em aplicações estruturais marítimas.

Interações galvânicas fazem com que A380 seja anódico em relação a muitos aços e ligas de cobre; quando acoplado em água do mar ou eletrólitos agressivos, o componente de alumínio corroerá preferencialmente a menos que seja eletricamente isolado ou protegido por revestimentos e ânodos sacrificiais. Comparado a outras famílias de ligas, o A380 sacrifica parte da resistência à corrosão em prol da fundibilidade e economia dimensional; se a resistência à corrosão for crítica, prefira ligas com baixo teor de Cu ou sistemas protetores.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem da A380 fundida sob pressão é viável, mas apresenta desafios: porosidade, gases aprisionados e óxidos na microestrutura fundida aumentam o risco de defeitos na solda. Soldagem TIG e MIG com fios de enchimento Al-Si (ex.: ER4043 ou ER4047) são comumente recomendados para conferir compatibilidade com a base rica em silício e reduzir a tendência a trincas por solidificação; ER5356 pode ser usado para maior resistência, porém aumenta a suscetibilidade a trincas em fundições Al-Si. Pré-aquecimento a 150–200 °C, desbaste até metal sadio e tratamentos térmicos pós-soldagem ou martelamento podem melhorar a qualidade da solda; entretanto, amolecimento da ZAC e abertura da porosidade limitam com frequência a resistência em reparos.

Usinabilidade

A380 é considerada razoavelmente usinável para uma liga de fundição; as partículas eutéticas de Si reduzem o acúmulo de rebarba e promovem o destacamento de cavacos, enquanto a dureza moderada da liga permite velocidades de avanço maiores que o alumínio puro mais macio. Ferramentas de carboneto com geometria positiva e refrigeração adequada são padrão para usinagem de alto volume; velocidades de corte são semelhantes a outras ligas de alumínio, mas a vida útil da ferramenta é influenciada pelo teor de Si e intermetálicos abrasivos. Acabamentos finos requerem controle do avanço e geometria da ferramenta para evitar vibração e arrancamento de partículas de silício.

Conformabilidade

Conformar A380 é limitado porque fundidos não apresentam ductilidade como o alumínio forjado. Raios de curvatura devem ser conservadores e operações de conformação localizadas frequentemente resultam em trincas ou fraturas devido a baixa elongação; projetistas geralmente evitam conformação a frio pesada em fundidos de A380. Os melhores resultados em conformação vêm do projeto de recursos diretamente na matriz, uso de insertos ou seleção de ligas forjadas mais dúcteis para necessidades pós-conformação; recozimento pode melhorar a ductilidade, mas reduz significativamente a resistência.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Embora A380 contenha Cu e Mg que permitem algum endurecimento por precipitação, a resposta ao tratamento térmico é limitada pela microestrutura como fundido e porosidade. O tratamento térmico em solução é realizado geralmente em temperaturas entre 495–540 °C para dissolver fases solúveis, seguido de têmpera rápida e envelhecimento artificial a 150–200 °C para precipitar fases fortalecedoras; isso produz condições T6 ou T5 dependendo se a têmpera é completa.

Limitações práticas incluem distorção, abertura de porosidade e de filmes de óxido durante o tratamento em solução que podem reduzir a precisão dimensional e a vida útil por fadiga; por esses motivos, muitos fabricantes de fundição preferem processos T5 (envelhecimento direto) ou envelhecimento controlado para equilibrar ganhos de resistência e estabilidade dimensional. Para comportamento não tratável termicamente, A380 pode ser amolecida por recozimento em forno para aumentar ductilidade para conformação limitada, e trabalho a frio local aumentará ligeiramente a dureza, mas não substitui ligas forjadas completas.

Desempenho em Alta Temperatura

A resistência do A380 decresce com a temperatura e a liga é geralmente recomendada para serviço contínuo abaixo de aproximadamente 150 °C em aplicações estruturais. Serviço em temperaturas elevadas acelera o amolecimento das estruturas endurecidas por precipitação e pode promover o crescimento dos precipitados, reduzindo resistência estática e vida útil à fadiga; exposições prolongadas acima de ~200 °C não são típicas para componentes A380. A oxidação do alumínio é geralmente protetora, mas em temperaturas mais altas intermetálicos e expansão diferencial podem causar microtrincamento e reduzir a integridade das vedações em montagens.

Seções soldadas ou reparadas desenvolvem regiões de ZAC onde ocorre sobreenvelhecimento ou amolecimento; excursões térmicas elevadas podem agravar esse amolecimento e reduzir capacidades dos caminhos de carga, portanto projetistas devem considerar a redução de resistência local e evitar posicionar juntas parafusadas ou soldadas críticas em zonas de alta temperatura.

Aplicações

Indústria	Exemplo de Componente	Por que A380 é Utilizado
Automotiva	Caixas de transmissão, carcaças de corpo de válvulas, suportes	Excelente fundibilidade sob pressão, precisão dimensional e custo-benefício para peças de alto volume
Marinha