Alumínio A7075: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

A7075 é um membro da série 7xxx de ligas de alumínio, que são composições reforçadas por zinco–magnésio–cobre desenvolvidas para aplicações de alta resistência específica. Os principais elementos de liga da liga são zinco (principal), magnésio e cobre, com adições menores de cromo e frequentemente traços de titânio ou zircônio para controle de grão. O fortalecimento é obtido principalmente por endurecimento por precipitação (envelhecimento) após tratamento térmico de solubilização e têmpera, tornando o A7075 uma liga de alumínio clássica de alta resistência tratável termicamente, e não uma liga endurecida por deformação.

As características marcantes do A7075 são alta resistência à tração e ao escoamento para uma liga de alumínio, boa resistência à fadiga e densidade relativamente baixa, produzindo uma alta relação resistência/peso. A resistência à corrosão é moderada e tipicamente inferior às ligas das séries 5xxx ou 6xxx sem tratamento superficial protetor ou revestimento, e a soldagem por fusão convencional é problemática devido à fissuração quente e ao amolecimento severo na zona afetada pelo calor. Os setores típicos que utilizam o A7075 incluem componentes estruturais aeroespaciais, artigos esportivos de alto desempenho, defesa e armamentos, e peças mecânicas submetidas a altos esforços onde a relação resistência/peso é crítica.

Engenheiros escolhem o A7075 quando a máxima resistência estática e à fadiga são os principais critérios de projeto e quando a geometria da peça e os métodos de união podem acomodar suas limitações de conformabilidade e soldabilidade. É selecionado em lugar de ligas de resistência inferior quando a redução de massa e rigidez em temperaturas baixas a moderadas são primordiais, e em substituição ao titânio ou aço quando custo, usinabilidade ou estratégias de proteção contra corrosão favorecem sistemas de alumínio.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Excelente	Excelente	Recozido completo, ideal para conformação e usinagem
H14	Moderado	Moderado	Razoável	Ruim	Endurecido por deformação, limitado para série 7xxx; usado para peças de chapa fina
T5	Alto	Baixo–Moderado	Ruim–Razoável	Ruim	Resfriado após conformação a temperatura elevada e tratado por envelhecimento artificial
T6	Muito Alto	Baixo	Ruim	Ruim	Tratado termicamente, temperado e envelhecido artificialmente; condição de pico de resistência
T651	Muito Alto	Baixo	Ruim	Ruim	T6 com alívio de tensões por estiramento para minimizar tensões residuais
T73	Moderado–Alto	Moderado	Razoável	Ruim	Têmpera sobrematurada otimizada para melhor resistência à corrosão e mitigação de SCC

A têmpera selecionada para o A7075 muda fundamentalmente seu envelope de desempenho. As têmperas O ou recozida permitem conformação a frio extensa e proporcionam alta ductilidade com resistência reduzida, enquanto T6/T651 oferece máximas resistências estáticas e à fadiga com ductilidade reduzida e baixa conformabilidade à temperatura ambiente.

A têmpera sobrematurada como T73 sacrifica uma parte da resistência máxima para melhorar substancialmente a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão e à esfoliação induzida por corrosão. Para a fabricação, isso significa que os projetistas devem equilibrar operações de conformação e união contra as propriedades mecânicas finais desejadas e os requisitos de durabilidade contra corrosão.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	0,4 máx.	Impureza típica; controlada para limitar intermetálicos que afetam tenacidade
Fe	0,5 máx.	Ferro forma intermetálicos duros; excesso reduz tenacidade e aumenta risco de porosidade
Mn	0,3 máx.	Efeito pequeno; não é um elemento principal de liga no 7075
Mg	2,1–2,9	Formador-chave de precipitados (MgZn2) que contribuem para o endurecimento por envelhecimento
Cu	1,2–2,0	Aumenta resistência estabilizando precipitados, mas tende a reduzir resistência à corrosão
Zn	5,1–6,1	Principal elemento de liga para resistência; forma precipitados Mg–Zn que reforçam
Cr	0,18–0,28	Controle da estrutura de grão; reduz recristalização e melhora tenacidade
Ti	0,2 máx.	Refinador de grão em processamento fundido ou forjado quando adicionado em pequenas quantidades
Outros	Equilíbrio Al ± pequenos traços (Zr, V)	Alumínio corresponde ao equilíbrio; elementos traço podem ser incluídos para controle de grão/tenacidade

A química da liga é ajustada para maximizar a precipitação de Mg–Zn (MgZn2 e fases associadas) e de precipitados complexos contendo cobre durante o envelhecimento artificial. Zinco e magnésio impulsionam as principais reações de fortalecimento, enquanto o cobre eleva a resistência no pico do envelhecimento, mas tende a aumentar a suscetibilidade à corrosão localizada e trincamento por corrosão sob tensão se não for mitigado pela seleção da têmpera ou proteção superficial. Cromo e adições traço ajudam a estabilizar a microestrutura processada e a reduzir a continuidade dos precipitados nos contornos de grão, beneficiando a tenacidade e a vida à fadiga.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do A7075 é caracterizado por alta resistência última e de escoamento nas têmperas de pico envelhecimento, com valores relativamente baixos de alongamento comparado a ligas de alumínio mais macias. Nas condições T6/T651, o material apresenta alto módulo elástico inicial consistente com alumínio, mas elevado nível de escoamento que permite seções mais finas para capacidade de carga equivalente; a resistência à fadiga também é forte em relação a outras ligas de alumínio quando o acabamento superficial e os concentradores de tensão são adequadamente controlados. A têmpera O ou recozida do A7075 apresenta resistência à tração muito menor, porém ductilidade e conformabilidade significativamente melhores, tornando-a adequada para operações que requerem conformação antes do tratamento térmico final.

A resistência ao escoamento é sensível à têmpera e espessura, com seções grossas apresentando propriedades mecânicas inferiores na direção da espessura devido a limitações na taxa de resfriamento durante o tratamento de solubilização. O alongamento à ruptura varia de dígitos médios simples nas têmperas de pico até bem acima de 10–20% no material recozido, o que deve ser considerado para cenários de absorção de impacto e conformação. A dureza correlaciona-se estreitamente com a têmpera e o estado de precipitação; condições de pico envelhecimento produzem alta dureza e resistência ao desgaste para aplicações de deslizamento ou rolamento, enquanto condições recozidas conferem dureza muito menor para facilidade de usinagem.

A resistência à fadiga do 7075 é geralmente excelente para uma liga de alumínio fabricada, mas depende muito do estado superficial, presença de pites de corrosão e condição da têmpera; o T6 exibe alto limite de fadiga, mas pode ser vulnerável à fadiga assistida por corrosão e trincamento por corrosão sob tensão. Espessura e tamanho da seção influenciam as propriedades alcançáveis porque os tratamentos térmicos e taxas de resfriamento necessários para desenvolver a microestrutura de precipitação ideal são mais difíceis de alcançar em seções espessas, tipicamente exigindo programações de tratamento térmico modificadas ou aceitação de propriedades máximas reduzidas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera-chave (T6/T651)	Observações
Resistência à Tração	200–300 MPa	480–570 MPa	Faixa varia conforme têmpera, espessura e fornecedor; T6 é faixa típica de pico de resistência
Limite de Escoamento	80–200 MPa	350–525 MPa	Limite aumenta drasticamente com envelhecimento; valores dependem da forma do produto e espessura
Alongamento	12–25%	5–11%	Alta ductilidade no recozido, alongamento reduzido no T6; depende do tamanho da seção e orientação do ensaio
Dureza	35–70 HB	140–180 HB	Dureza acompanha tendências de escoamento/tração; valores reportados variam conforme método de ensaio

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,81 g/cm³	Levemente maior que algumas outras ligas de alumínio devido ao conteúdo de Zn e Cu
Faixa de Fusão	~477–635 °C	Faixa solidus e líquido típica para ligas da série 7xxx
Condutividade Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, reduzida pela liga e precipitados
Condutividade Elétrica	~30–40 % IACS	Reduzida em relação ao alumínio puro; depende da têmpera e do conteúdo de solutos
Calor Específico	~870–910 J/kg·K	Calor específico típico de alumínio; varia levemente com a temperatura
Coeficiente de Dilatação Térmica	~23–24 ×10^-6 /K	Coeficiente similar a outras ligas de alumínio

A densidade e as propriedades térmicas tornam o A7075 atraente onde é exigida alta rigidez e menor massa junto com capacidade moderada de transporte térmico. A condutividade térmica é boa comparada a muitos metais estruturais, mas inferior ao alumínio puro e a certas ligas 6xxx devido aos solutos e precipitados que dispersam fônons e elétrons. A condutividade elétrica é significativamente comprometida em relação ao alumínio puro e não deve ser usada para aplicações que exigem baixa resistividade e transporte de corrente elétrica.

A dilatação térmica é consistente com outras ligas de alumínio e deve ser considerada quando componentes A7075 são acoplados a materiais diferentes com coeficientes de expansão distintos. A faixa de fusão informa as janelas de tratamento térmico e limitações de temperatura de soldagem, enfatizando a necessidade de processos controlados para evitar o fusão incipiente de eutéticos de baixo ponto de fusão na microestrutura.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Estado de Têmpera Comum	Observações
Chapa	0,5–6 mm	Bom em T6/T651; espessuras mais finas permitem têmpera mais uniforme	O, T6, T651, T73	Amplamente usada para painéis estruturais finos e revestimentos aeroespaciais; revestimento às vezes aplicado
Placa	6–100+ mm	Resistência reduzida em placas grossas devido à têmpera mais lenta	T6, T651, T73	Placas grossas requerem têmpera especial ou envelhecimento posterior para se aproximar das propriedades máximas
Extrusão	Até grandes seções transversais	Podem ocorrer gradientes de propriedades; melhor em perfis menores	T6 (após têmpera e envelhecimento), T73	Usada para perfis de alta resistência onde geometria complexa é necessária
Tubo	Diâmetros e espessuras de parede personalizados	Propriedades mecânicas similares a placa/extrusão; soldagem pode ser problemático	O, T6	Formado a partir de extrusões ou tubo soldado enrolado; processamento cuidadoso requerido para paredes finas
Barra/varão	Diâmetros de até várias polegadas	Boa usinabilidade em muitos têmperas; resistência varia conforme o têmpera	O, T6	Comum para fixadores de alta resistência, eixos e peças usinadas

A rota de processamento e a forma do produto determinam as propriedades alcançáveis porque as taxas de têmpera do tratamento em solução e o envelhecimento subsequente controlam o tamanho, distribuição dos precipitados e, por consequência, a resistência e tenacidade. Chapas finas e seções pequenas alcançam mais prontamente as propriedades T6 após têmpera e envelhecimento artificial, enquanto placas grossas e grandes extrusões podem necessitar de ciclos de tratamento térmico modificados, estratégias de têmpera interrompida ou aceitação de propriedades máximas inferiores devido ao resfriamento mais lento.

As aplicações e estratégias de união diferem conforme a forma: chapas são comumente revestidas e usadas onde acabamento superficial e proteção contra corrosão são importantes, placas fornecem capacidade estrutural em massa, e extrusões ou barras são preferidas onde seções transversais complexas ou peças usinadas com precisão são requeridas.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	A7075	EUA	Designação comum nas normas da American Aluminium Association
EN AW	7075	Europa	Designação europeia EN; química e propriedades amplamente equivalentes
JIS	A7075	Japão	Norma japonesa geralmente alinhada com ligas AA/JIS, mas pode ter especificações de propriedades diferentes
GB/T	7075	China	Norma chinesa equivalente com produção e tolerâncias específicas locais

Embora a designação numérica 7075 seja amplamente usada entre normas, podem ocorrer diferenças sutis nos limites máximos de impurezas, elementos traço permitidos e critérios de aceitação de propriedades mecânicas especificadas. A aquisição requer verificação da norma específica referida (AA, EN, JIS, GB/T) para assegurar que os limites exigidos para elementos como Cu, Zn e Cr e os valores de aceitação das propriedades mecânicas sejam atendidos para a aplicação pretendida. Revestimentos, têmperas e formas de produtos autorizadas também podem variar conforme a norma regional e a prática do laminador.

Resistência à Corrosão

A7075 apresenta resistência moderada à corrosão atmosférica em ambientes benignos, mas é mais suscetível à corrosão localizada, como pitting e exfoliação, em comparação com muitas ligas da série 5xxx e 6xxx. O alto teor de zinco e cobre que proporciona resistência superior também promove tendências à corrosão galvânica e intergranular, especialmente em ambientes marinhos ricos em cloretos, caso não sejam aplicados revestimentos protetores ou tratamentos anódicos. Revestimentos com alumínio puro (Alclad) ou tratamentos de conversão e selantes são estratégias comuns para mitigar ambientes de corrosão elevada.

A fissuração por corrosão sob tensão (SCC) é uma preocupação notável para o têmpera de pico A7075, particularmente em T6 onde tensões residuais ou aplicadas elevadas combinam-se com agentes corrosivos para iniciar fissuras semelhantes a fraturas frágeis. Têmperas sobremaduras como T73 ou estratégias de projeto para reduzir níveis de tensão aplicada são práticas padrão para reduzir o risco de SCC em componentes críticos. Em acoplamentos galvânicos, A7075 é anódico em relação a muitos aços, mas catódico em relação a metais mais nobres; quando acoplado com aço inoxidável ou aço carbono na presença de eletrólito, a corrosão galvânica e o ataque localizado podem ser exacerbados, a menos que juntas isolantes eletricamente ou revestimentos protetores sejam usados.

Comparado com ligas da série 5xxx (ricas em Mg), a A7075 troca resistência à corrosão por maior resistência mecânica; em comparação com a série 6xxx, a 7075 geralmente oferece maior resistência estática, porém menor resistência à corrosão geral. Serviço a longo prazo em ambientes marinhos rigorosos ou com exposição química geralmente requer tratamentos superficiais metalo-químicos protetores ou seleção de uma liga mais tolerante à corrosão.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

A soldagem por fusão da A7075 é desafiadora e geralmente desaconselhada para aplicações estruturais carregadas, pois as soldas por fusão tendem a trincar e a zona afetada pelo calor sofre amolecimento significativo, muitas vezes perdendo grande parte da resistência no estado de têmpera de pico. A soldagem por fricção (FSW) é o método preferido de junção para muitas aplicações A7075 porque produz microestrutura refinada com menor suscetibilidade a trincas quente e melhor retenção das propriedades mecânicas, embora a zona soldada apresente comportamento de resistência e fadiga diferente do material base em T6. Quando a soldagem por fusão é necessária para peças não críticas, são exigidos arames de adição especializados e tratamento térmico pós-soldagem com solução e envelhecimento (se a geometria permitir), e testes de aceitação para verificar o desempenho.

Usinabilidade

A7075 é considerada uma das ligas de alumínio de alta resistência com melhor usinabilidade devido à sua ductilidade relativamente baixa em têmperas de pico e alta resistência, que facilitam a quebra de cavacos, permitindo bons acabamentos superficiais e tolerâncias apertadas com ferramentas padrão de metal duro. As ferramentas recomendadas incluem pastilhas de metal duro com geometria positiva e afiada, fixação rígida e refrigeração ou lubrificação adequadas para minimizar arestas acumuladas e amolecimento térmico. Velocidades de corte podem ser altas em relação a aços, mas as taxas de avanço devem ser controladas para evitar vibração e gerenciar cavacos finos e contínuos típicos das ligas de alumínio; tratamentos de superfície nas ferramentas específicos para alumínio reduzem o encruamento e prolongam a vida útil da ferramenta.

Conformabilidade

A conformação a frio da A7075 é limitada em têmperas de pico; o retorno elástico (springback) é significativo e o material tende a fraturar em raios apertados. O estado recozido/O é a condição preferida para estampagem, conformação profunda e dobras extensas, e peças são frequentemente conformadas em estado recozido, depois tratadas em solução e envelhecidas artificialmente para atingir a resistência especificada quando a geometria permite. Raios mínimos de dobra dependem da têmpera e espessura; como regra geral, chapas em T6 demandam raios várias vezes a espessura do material, enquanto material recozido pode ser conformado com raios bem menores.

Comportamento ao Tratamento Térmico

Para ligas tratáveis termicamente como a A7075, a sequência padrão para obtenção das propriedades máximas é: tratamento em solução, têmpera e envelhecimento artificial. O tratamento em solução é tipicamente realizado próximo à temperatura solidus/solvus por tempo suficiente para colocar os elementos de liga em solução sólida, seguido de têmpera rápida para reter uma solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial (tratamento térmico de precipitação) é então conduzido — o T6 normalmente utiliza um programa de envelhecimento como 120°C por várias horas para nucleação de finos precipitados Mg–Zn que fornecem alta resistência.

Tratamentos de sobremadurecimento (T73, T7451, etc.) propositadamente coarsificam os precipitados para melhorar resistência à fissuração por corrosão sob tensão e exfoliação, às custas de alguma redução na resistência máxima. T651 e designações similares indicam envelhecimento T6 acrescido de operação de alívio de tensões, como estiramento controlado ou retificação mecânica para reduzir tensões residuais da têmpera ou conformação. A eficácia do tratamento térmico é limitada pela espessura; seções pesadas podem não alcançar a mesma taxa de têmpera e, portanto, não atingem propriedades máximas idênticas sem processamento especializado ou meios de têmpera específicos.

Roteiros não tratáveis termicamente não são aplicáveis para alcançar o principal mecanismo de endurecimento das ligas série 7xxx além do encruamento limitado por deformação; o recozimento é usado para restaurar a ductilidade antes da conformação, mas o envelhecimento subsequente é necessário para recuperar a resistência de projeto.

Desempenho em Altas Temperaturas

A7075 apresenta perda significativa de resistência com o aumento da temperatura acima das condições usuais de serviço ambiente; a resistência estrutural útil geralmente é limitada aproximadamente da temperatura ambiente até cerca de 120°C para serviço contínuo. Acima de aproximadamente 150–200°C, a microestrutura de precipitados coarsifica e a liga perde rapidamente a resistência ao escoamento e tração, tornando-se inadequada para componentes estruturais submetidos a cargas em altas temperaturas. A oxidação não é severa em temperaturas moderadas porque o alumínio forma rapidamente uma camada protetora de óxido, porém temperaturas elevadas podem acelerar mudanças microestruturais e amolecer a liga.

Zonas afetadas pelo calor provenientes da soldagem ou aquecimento localizado podem sofrer fusão incipiente de eutéticos de baixo ponto de fusão ou dissolução de fases de fortalecimento se as temperaturas locais ultrapassarem os limites de tratamento por solução, resultando em perda permanente de resistência e na necessidade de tratamento térmico pós-processo quando a geometria permitir. Para aplicações próximas aos limites superiores de temperatura, devem ser considerados materiais alternativos desenvolvidos para desempenho em temperaturas elevadas ou estratégias cuidadosas de gerenciamento térmico.

Aplicações

Indústria	Componente de Exemplo	Por que A7075 é Usado
Aeroespacial	Longarinas de asa, acessórios, componentes do trem de pouso	Força específica e desempenho em fadiga excepcionais para peças estruturais críticas
Marinha	Estacas de alta resistência, componentes de aparelhamento	Alta resistência estática onde revestimentos protetores ou revestimentos mitigam a corrosão
Aeroespacial/Defesa	Fuselagem de mísseis, componentes de armamentos	Alta resistência, usinabilidade e rigidez para peças dinâmicas e de alta carga
Artigos Esportivos	Quadros de bicicleta, equipamentos para escalada, ferragens de grau aeroespacial	Combina baixa massa com alta resistência para produtos de alto desempenho
Eletrônicos	Carcaças estruturais e componentes dissipadores de calor (limitado)	Boa condutividade térmica e rigidez, usado onde a resistência mecânica domina

O A7075 é escolhido quando é necessário maximizar a capacidade de carga para uma determinada massa e quando os projetos conseguem gerenciar limitações de corrosão e de união. A liga é particularmente dominante em partes estruturais primárias e secundárias aeroespaciais, aplicações de defesa e equipamentos de consumo de alto desempenho onde usinagem, acabamento e tratamentos de superfície protetores são práticos e justificados pelos ganhos de desempenho.

Insights para Seleção

Selecione o A7075 quando a relação resistência/peso e a resistência à fadiga forem decisivas e quando os métodos de fabricação (usinagem, FSW ou fixação mecânica) puderem evitar as limitações da soldagem por fusão e da baixa conformabilidade nos tratamentos térmicos máximos. Utilize material recozido para operações de conformação e planeje tratamento térmico subsequente se for necessária alta resistência final.

Comparado ao alumínio comercialmente puro (ex.: 1100), o A7075 sacrifica condutividade elétrica e térmica e conformabilidade em troca de uma resistência à tração e limite de escoamento substancialmente maiores. Comparado às ligas comuns encruadas (ex.: 3003, 5052), o A7075 oferece resistência muito superior, mas resistência geral à corrosão menor e conformabilidade pior à temperatura ambiente. Comparado às ligas comuns tratáveis termicamente (ex.: 6061/6063), o A7075 proporciona maior resistência máxima e propriedades superiores em fadiga, embora com maior suscetibilidade à corrosão sob tensão e geralmente maior custo e restrições de fabricação.

Use o A7075 quando a prioridade de projeto for massa mínima e resistência máxima, e quando estratégias de aquisição, processamento e proteção de superfície puderem ser aplicadas para gerenciar limites de corrosão, união e tratamento térmico. Para peças estruturais de uso geral com fabricação mais simples e melhor tolerância à corrosão, considere ligas como 6061; para máxima resistência em componentes altamente críticos, o A7075 continua sendo uma das melhores opções.

Resumo Final

O A7075 permanece como uma liga de alumínio de alta resistência fundamental quando são exigidos desempenho excepcional em relação resistência/peso e fadiga, e quando processos de fabricação e proteção contra corrosão podem ser ajustados às suas limitações dependentes do tratamento térmico. Sua combinação de resistência por endurecimento por precipitação, usinabilidade e histórico aeroespacial o tornam uma escolha durável para aplicações estruturais exigentes, apesar dos compromissos em soldabilidade e suscetibilidade à corrosão.