Alumínio AlF357: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

AlF357 é uma liga de alumínio fundida tratável termicamente, à base de silício e magnésio (normalmente agrupada na família Al–Si–Mg e frequentemente correlacionada aos graus A357/AlSi7Mg). É mais comumente produzida como componentes por molde permanente ou fundição sob pressão, quando se requer alta integridade de fundição, resistência elevada e bom desempenho em fadiga. Os principais elementos de liga são o silício (Si), que proporciona fundibilidade e fluidez; o magnésio (Mg), que permite o endurecimento por precipitação (Mg2Si); e níveis controlados de ferro (Fe) e cobre (Cu), para ajustar resistência e tenacidade. O fortalecimento ocorre principalmente por tratamento em solução seguido de têmpera e envelhecimento artificial (T6/T5), com resposta adicional disponível através de químicas modificadas e cronogramas de tratamento térmico.

As características principais incluem resistência estática e à fadiga relativamente alta para uma liga fundida, boa estabilidade dimensional após o tratamento térmico e resistência razoável à corrosão em ambientes atmosféricos. A soldabilidade é utilizável, mas requer atenção na seleção do material de adição e no controle de porosidade; a conformabilidade (formabilidade) no sentido de trabalho a quente é limitada, pois AlF357 é otimizada como liga fundida. As indústrias típicas que usam AlF357 incluem automotiva (fundidos estruturais, componentes de roda, suportes de suspensão), aeroespacial (fundidos estruturais não críticos e acessórios), hardware marítimo e carcaças de máquinas industriais. Engenheiros selecionam AlF357 quando uma combinação de fundibilidade, resistência tratável termicamente e resistência à fadiga oferece melhor custo-benefício que ligas forjadas ou graus de alumínio fundido mais baratos.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Formabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixo	Alto	Ruim (frágil comparado a usado)	Boa	Annealed ou aliviado de tensões no estado como fundido; ductilidade máxima para ligas fundidas
T5	Médio-Alto	Moderado	Limitada	Boa	Resfriado após a fundição e envelhecido artificialmente; comum para endurecimento no estado como fundido
T6	Alto	Baixa-Moderado	Limitada	Regular	Tratado em solução, temperado e envelhecido artificialmente; condição de pico de resistência
T7	Médio	Moderado	Limitada	Regular	Sobreenvelhecido para melhorar estabilidade térmica e resistência à corrosão sob tensão
T651	Alto	Baixa-Moderado	Limitada	Regular	Tratado em solução, aliviado de tensões por estiramento e depois envelhecido; controle dimensional aprimorado

A seleção de têmpera para AlF357 afeta fortemente os trade-offs de desempenho: T6 oferece a maior resistência e melhor vida em fadiga com custo de ductilidade e alguma usinabilidade, enquanto T5 é usado quando orçamento ou fluxo de processo impedem tratamento em solução. T7 e têmperas estabilizadas são escolhidas quando componentes devem reter propriedades após exposição a temperaturas elevadas de serviço ou quando a redução da suscetibilidade à corrosão por tensão e à instabilidade dimensional são prioridades.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	6,5 – 7,5	Elemento principal de liga para fundibilidade e resistência; forma eutético com Al
Fe	0,05 – 0,45	Ferro baixo controlado reduz intermetálicos frágeis; teores maiores reduzem ductilidade
Mn	0,05 – 0,25	Modificador secundário; pode refinar morfologia dos intermetálicos
Mg	0,25 – 0,50	Proporciona endurecimento por precipitação (Mg2Si) durante envelhecimento
Cu	0,0 – 0,30	Aumenta resistência e resposta ao envelhecimento, mas pode reduzir resistência à corrosão
Zn	0,0 – 0,15	Normalmente residual; efeito fortalecedor desprezível aqui
Cr	0,0 – 0,10	Refinador de grão / inibidor de recristalização em algumas fusões
Ti	0,02 – 0,15	Adicionado para refinamento de grão, especialmente em fundidos e lingotes
Outros	Balance Al	Elementos traço controlados conforme práticas de fundição; níveis baixos deliberados de impurezas melhoram ductilidade e vida em fadiga

O silício define as características da fundição e estrutura eutética, enquanto o magnésio habilita o fortalecimento tratável termicamente por precipitados Mg2Si. Ferro baixo e elementos traço controlados melhoram tenacidade e resistência à fadiga minimizando partículas grosseiras de intermetálicos e promovendo microestrutura fina durante solidificação e tratamento térmico.

Propriedades Mecânicas

O comportamento à tração do AlF357 é caracterizado por aumento marcante na resistência ao escoamento e resistência última após tratamento em solução adequado e envelhecimento artificial, sendo a condição T6 a que produz maiores resistências para essa família de ligas. O alongamento em T6 é reduzido em relação ao estado como fundido ou recozido, mas ainda aceitável para muitas fundições estruturais devido ao eutético relativamente fino e química de impurezas controlada. A dureza segue a mesma tendência das propriedades de tração e é comumente usada no chão de fábrica para verificar a eficácia do tratamento térmico.

O desempenho em fadiga é um fator importante para a escolha do AlF357; a combinação de alta resistência à tração e boas práticas de fundição (baixa porosidade, projeto adequado de alimentadores e gusa) entrega vida em fadiga superior comparado a graus convencionais de alumínio fundido Al–Si. A espessura e tamanho da seção afetam significativamente tanto as propriedades mecânicas quanto a resposta ao tratamento térmico; seções espessas podem não se homogeneizar completamente durante o tratamento em solução e assim apresentar resistências desenvolvidas inferiores e alongamento reduzido comparado a seções finas.

Propriedade	O/Recozido	Têmpera Principal (T6)	Observações
Resistência à Tração	150 – 240 MPa	300 – 380 MPa	Valores em T6 dependem da espessura da seção e eficácia do tratamento em solução
Limite de Escoamento	70 – 130 MPa	230 – 300 MPa	Limite offset; aumento pronunciado após envelhecimento
Alongamento	8 – 18%	4 – 10%	Alongamento diminui com aumento de resistência e restrição da seção
Dureza	40 – 70 HB	90 – 120 HB	Dureza correlaciona-se com estado da precipitação e morfologia do silício

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,65 g/cm³	Típica para ligas fundidas Al–Si; boa relação resistência-peso
Faixa de Fusão	~555 – 595 °C	Faixa eutética e de solidificação influenciadas pelo teor de Si
Condutividade Térmica	~120 – 150 W/m·K	Inferior ao Al puro, porém adequada para muitas aplicações de dissipação térmica
Condutividade Elétrica	~30 – 45 %IACS	Reduzida comparada ao Al puro devido à liga e ao teor de silício
Calor Específico	~0,90 J/g·K (900 J/kg·K)	Calor específico típico de ligas de alumínio
Coeficiente de Dilatação Térmica	~20 – 23 µm/m·K	Coeficiente influenciado pelo teor de silício; importante para design dimensional

As propriedades físicas tornam o AlF357 atraente quando se requer combinação de condutividade térmica moderada e baixa densidade. As características de fusão e solidificação da liga permitem fundidos de alta qualidade com retração e integridade previsíveis quando práticas adequadas de fundição são usadas.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Têmperas Comuns	Observações
Chapa	Limitada / Somente seções finas	Inconsistente — não típica	T5 / Como fundida	Não é forma primária; processamento mecânico é incomum
Placa	Limitada	Dependente da seção	T5/T6	Fundidos em placa espessa podem ser tratados termicamente, mas requerem ciclos longos de tratamento em solução
Extrusão	Rara	Não padrão para química de fundição	N/A	AlF357 não é destinada a processos de extrusão convencionais
Tubo	Limitado (fundido ou semi-sólido)	Dependente da espessura da parede	T5/T6	Geralmente produzido como luva fundida ou usinado de tarugo; não tubos trefilados
Barra/Haste	Tarugos fundidos / forjados	Pode ser tratado termicamente para T6	T5/T6	Tarugos usináveis fundidos e formas forjadas disponíveis para peças usinadas CNC

AlF357 é principalmente uma liga fundida, e as formas de produto mais comuns são componentes ou tarugos para usinagem produzidos por molde permanente, fundição sob pressão e fundição em areia. Diferenças nas rotas de processamento (molde permanente vs. fundição sob pressão vs. fundição em areia) afetam fortemente microestrutura, níveis de porosidade e propriedades mecânicas alcançáveis; projetistas devem considerar o tamanho da seção, taxa de resfriamento e tratamento térmico subsequente ao especificar geometria do componente e desempenho esperado.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA	A357 / AlSi7Mg	USA	Designação comum de fundição ASTM/AA; AlF357 frequentemente referenciado para essa química
EN AW	EN AC-AlSi7Mg	Europa	Equivalente europeu de fundição sob a nomenclatura EN 1706
JIS	ADC12 (não exato) / AlSi7Mg	Japão	ADC12 possui maior teor de Cu e não é uma correspondência direta; verificar especificidades JIS para variantes com baixo teor de Cu
GB/T	AlSi7Mg	China	Grau padrão chinês para fundição que corresponde de perto à química do A357

Diferenças sutis entre as normas se relacionam principalmente aos limites de impurezas (Fe, Cu, Zn) e à rigidez das faixas de Mg e Si; esses fatores afetam a resposta ao tratamento térmico e propriedades de longo prazo, como resistência à corrosão e vida à fadiga. Ao fazer referências cruzadas entre normas, verifique a composição exata e quaisquer controles de qualidade adicionais (ex.: máximo de ferro, limites de porosidade por hidrogênio) aplicados pelos fornecedores.

Resistência à Corrosão

O AlF357 oferece boa resistência geral à corrosão atmosférica, típica de ligas fundidas de alumínio-silício-magnesio. A camada de óxido formada naturalmente fornece proteção básica, e o baixo teor de cobre (quando controlado) ajuda a manter a resistência em ambientes urbanos e industriais leves. Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, a liga é moderadamente suscetível à corrosão por pite e ataque localizado; tratamentos de superfície, anodização ou revestimentos adequados são recomendados para exposição prolongada.

A corrosão sob tensão (SCC) é menos severa para ligas fundidas Al–Si–Mg do que para algumas ligas forjadas de alumínio-cobre de alta resistência, mas a suscetibilidade aumenta com tensões de tração elevadas e presença de cloretos. As interações galvânicas são típicas do alumínio: AlF357 é anódico em relação a aços inoxidáveis e ligas à base de cobre, portanto isolamento elétrico ou ânodos sacrificiais devem ser considerados em montagens com metais mistos. Comparado com as famílias forjadas 5xxx e 6xxx, o AlF357 troca uma resistência à corrosão um pouco inferior por maior resistência no estado fundido e melhor vida à fadiga, mas não alcança o desempenho marinho das ligas 5xxx cuidadosamente otimizadas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

AlF357 pode ser soldado por processos TIG (GTAW) e MIG (GMAW), porém a porosidade da fundição, absorção de hidrogênio e trincas a quente exigem controle rigoroso. Ligantes à base de alumínio-silício como ER4043 (Al–Si) são comumente usados para compatibilizar a molhabilidade e reduzir a tendência a trincas; ER5356 (Al–Mg) pode ser usado com cautela quando se requer maior resistência do metal soldado. Tratamento térmico pós-soldagem pode restaurar a resistência em alguns componentes, mas não elimina defeitos relacionados à fundição; o pré-aquecimento e a desgasificação do banho fundido são importantes para minimizar a porosidade.

Usinabilidade

Como uma liga Al–Si hipoeutética fundida, AlF357 apresenta boa usinabilidade: partículas de silício proporcionam efeito de quebra de cavaco e estabilidade dimensional, mas aumentam o desgaste da ferramenta em comparação com ligas forjadas mais macias. Ferramentas de metal duro com geometria de corte positiva e alta vazão de fluido refrigerante são recomendadas para controlar calor e evacuar cavacos; velocidades de corte típicas são maiores que as do aço, porém dependem da seção e do estado do tratamento térmico. Acabamento superficial e tolerâncias dimensionais são facilmente alcançados com fixações estáveis e avanços apropriados.

Formabilidade

A conformação a frio do AlF357 é limitada devido à sua microestrutura orientada à fundição e ductilidade moderada a baixa na condição T6; raios de curvatura devem ser conservadores, frequentemente causando trincas. Conformação a quente ou forjamento de lingotes próximos ao formato final são rotas mais realistas quando a geometria exige deformação significativa. A melhor formabilidade é observada no estado recozido ou como fundido, mas essas condições sacrificam resistência e raramente são usadas para peças estruturais.

Comportamento ao Tratamento Térmico

AlF357 é tratável termicamente mediante solubilização e envelhecimento artificial. As temperaturas típicas de solubilização variam de 510 a 540 °C, mantidas tempo suficiente para homogeneizar e dissolver fases solúveis em seções finas, seguidas de têmpera rápida para manter solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial (precipitação) geralmente ocorre entre 155 e 185 °C para desenvolver precipitados Mg₂Si e alcançar propriedades nível T6; o tempo de envelhecimento é função da espessura da peça e do balanço desejado entre propriedades.

O tratamento T5 é obtido pelo resfriamento após a fundição e realização do envelhecimento artificial sem etapa de solubilização intermediária, conferindo aumento de resistência com menor custo, porém reduz o máximo de propriedades alcançáveis. Temperas T7 ou sobreenvelhecidas utilizam envelhecimento mais elevado ou prolongado para melhorar estabilidade térmica e reduzir suscetibilidade à corrosão sob tensão, em detrimento da resistência máxima. Se a liga for usada em condições não tratáveis termicamente, o encruamento não é um método eficaz de reforço devido à microestrutura fundida; o recozimento oferece alívio de tensões residuais e melhora a ductilidade.

Desempenho em Alta Temperatura

AlF357 começa a perder parcela significativa da resistência T6 acima de aproximadamente 150 °C, com amolecimento progressivo e crescimento dos precipitados conforme a temperatura aumenta; o serviço de longo prazo é geralmente limitado a temperaturas abaixo dessa faixa. A oxidação não é modo primário de falha nestas temperaturas, mas o sobreenvelhecimento microestrutural reduz resistência à fadiga, limite de escoamento e dureza. Zonas afetadas pelo calor da soldagem podem sofrer amolecimento localizado e redução da resistência à fadiga; projetistas devem considerar esses gradientes quando peças forem soldadas após tratamento térmico.

Para exposições intermitentes ou de curta duração até 200 °C, algumas propriedades podem ser mantidas se uma condição T7 sobreenvelhecida apropriada for especificada, mas o serviço contínuo em alta temperatura é melhor atendido por ligas especiais projetadas para temperaturas elevadas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que o AlF357 é Usado
Automotiva	Fundidos estruturais, carcaças de transmissão	Boa fundibilidade, alta resistência T6, resistência à fadiga
Marinha	Carcaças de bomba, suportes estruturais não críticos	Resistência à corrosão razoável e fundição custo-efetiva
Aeroespacial	Fixadores, pequenos fundidos estruturais	Alta relação resistência-peso para componentes de médio esforço
Eletrônica	Carcaças e dissipadores térmicos fundidos	Estabilidade dimensional e condutividade térmica moderada

O AlF357 é escolhido onde a economia de produção por fundição combinada com química tratável termicamente gera componentes que atendem às demandas estruturais e de fadiga sem o custo da fabricação forjada. Ocupa um nicho prático entre ligas fundidas de baixa resistência e materiais forjados mais caros e de alta resistência para peças estruturais de médio esforço.

Considerações de Seleção

AlF357 é uma escolha atraente quando projetistas exigem geometria fundida e desempenho nível T6 de uma liga de alumínio custo-efetiva. Comparado ao alumínio comercialmente puro (1100), AlF357 troca condutividade elétrica e maior ductilidade por resistência substancialmente maior e melhor resistência à fadiga; é menos indicado quando alta condutividade é prioridade. Comparado a ligas encruadas comuns como 3003 ou 5052, AlF357 geralmente oferece maior resistência no estado tratado e melhor vida à fadiga, mas menor conformabilidade a frio e, às vezes, resistência à corrosão reduzida em ambientes agressivos com cloretos. Comparado a ligas forjadas tratáveis termicamente como 6061/6063, AlF357 pode proporcionar produção mais simples para geometrias fundidas complexas e resistência competitiva para certas seções, apesar da resistência máxima por peso geralmente inferior e capacidades distintas de forjamento/extrusão.

Use AlF357 quando a fundição for a rota de fabricação preferida, quando propriedades mecânicas estilo T6 forem exigidas na forma fundida, e quando projetistas puderem controlar a espessura da seção e o tratamento térmico para explorar o potencial da liga. Evite AlF357 onde conformação dúctil profunda a frio, máxima condutividade elétrica ou serviço sustentado em alta temperatura forem os requisitos primários.

Resumo Final

AlF357 mantém-se relevante pois combina comportamento previsível de fundição com endurecimento por tratamento térmico, entregando alta resistência estática e à fadiga para componentes fundidos complexos a custo relativamente baixo. Quando selecionado com atenção a práticas de fundição, escolha de tempera e proteção contra corrosão, AlF357 oferece solução robusta para muitas aplicações automotiva, aeroespacial, marítima e industrial onde geometria fundida e desempenho mecânico devem estar equilibrados.