Alumínio AlSi7Mg: Composição, Propriedades, Guia de Têmpera e Aplicações

Visão Geral Abrangente

AlSi7Mg é uma liga de alumínio-silício-magnésio que pertence à família Al–Si de ligas para fundição e é normalmente encontrada em formas fundidas por fundição em molde e fundição sob pressão ou gravidade, sob a designação EN AC‑AlSi7Mg. Ocupa o espaço das ligas fundidas de alumínio, em vez das séries 2xxx–7xxx forjadas, sendo frequentemente comparada com materiais das classes A356/A357 na prática norte-americana.

O principal elemento de liga é o silício (~6,5–7,5% em peso), com magnésio como elemento secundário (~0,2–0,5% em peso), além de pequenas quantidades de Fe, Cu, Mn, Ti e outros como impurezas controladas ou adições de microliga. O endurecimento ocorre principalmente por tratamento térmico de solução seguido de envelhecimento por precipitação dos intermetálicos Mg2Si (tratável termicamente); a estrutura de solidificação da fundição e o espaçamento de braços dendríticos secundários também desempenham papel importante na resistência no estado fundido.

Características principais incluem excelente fundibilidade e fluidez para geometrias complexas, boa combinação de resistência e ductilidade após tratamentos do tipo T6, resistência à corrosão razoável em ambientes atmosféricos, e boa condutividade térmica comparada a muitas outras ligas de alumínio. Soldabilidade e conformabilidade são moderadas: ligas de fundição podem ser soldadas com procedimentos adequados, mas possuem menor ductilidade no estado fundido em comparação às ligas forjadas, limitando conformações a frio extensas.

Indústrias típicas são automotiva (fundidos estruturais, carcaças, componentes de rodas e suspensão), máquinas em geral, bombas e válvulas, equipamentos náuticos, e alguns invólucros eletrônicos ou peças fundidas para dissipação de calor. Engenheiros escolhem AlSi7Mg por equilibrar fundibilidade e resistência pós-tratamento térmico, mantendo custo-benefício frente a ligas mais nobres ou forjadas, e por fornecer desempenho previsível e reprodutível na prática de fundição.

Variantes de Têmpera

Têmpera	Nível de Resistência	Alongamento	Conformabilidade	Soldabilidade	Observações
O	Baixa	Alta	Excelente (relativamente para fundidos)	Excelente	Recozido total ou alivio de tensões no estado fundido; melhor ductilidade, menor resistência
T4	Baixo–Médio	Médio–Alto	Boa	Boa	Tratado em solução e envelhecido naturalmente; resistência intermediária com ductilidade melhor que T6
T5	Médio	Médio	Regular	Boa	Resfriado após fundição e envelhecido artificialmente; comum em peças de produção rápida
T6	Alta	Médio	Regular–Ruim	Moderada	Tratado em solução, têmpera e envelhecimento artificial; dureza e resistência máximas para projeto
T7	Médio–Alto	Médio	Regular	Moderada	Superenvelhecido para estabilidade térmica aprimorada e menor susceptibilidade à corrosão por tensões
F	Variável	Variável	Variável	Variável	Estado fabricado sem controle específico de tratamento térmico; propriedades dependem do processo

A seleção da têmpera controla a microestrutura: o tratamento em solução dissolve fases solúveis e homogeniza a matriz, enquanto o envelhecimento artificial precipita finas partículas de Mg2Si para aumentar o limite de escoamento e a resistência à tração. Condições fundidas (O/F) proporcionam melhor ductilidade e conformabilidade para conformação limitada; já o T6 oferece resistência máxima em troca de alguma tenacidade e conformabilidade.

Composição Química

Elemento	Faixa %	Observações
Si	6,5–7,5	Principal elemento de liga; melhora fluidez e reduz encolhimento; forma fases eutéticas
Fe	0,1–0,6	Impureza; altos teores promovem intermetálicos frágeis (β‑Al5FeSi) que reduzem ductilidade
Mn	0,05–0,35	Controla morfologia dos intermetálicos de ferro; pequenas adições refinam a microestrutura
Mg	0,2–0,5	Elemento de endurecimento por precipitação (Mg2Si); controla resposta ao envelhecimento
Cu	0,05–0,2	Geralmente limitado; aumenta resistência mas pode reduzir resistência à corrosão em níveis elevados
Zn	≤0,2	Menor quantidade; tipicamente limitado para reduzir efeitos indesejados
Cr	≤0,1	Controle do grão/refino; limita recristalização em algumas práticas
Ti	≤0,2	Refinador de grão em fundidos (adicionamentos de TiB comuns em fundições)
Outros	Balance Al	Elementos-traço controlados dentro de limites especificados nas normas

O silício estabelece uma estrutura eutética que melhora o comportamento na fundição e o desempenho mecânico no estado fundido, enquanto o magnésio permite o endurecimento por precipitação através do Mg2Si quando tratado em solução e envelhecido. Níveis controlados de ferro e manganês determinam a morfologia dos intermetálicos frágeis e, portanto, influenciam criticamente a ductilidade e o desempenho em fadiga. Elementos menores como Ti e Cr são usados para refinamento de grão e controle das características de solidificação no ambiente produtivo.

Propriedades Mecânicas

AlSi7Mg apresenta ampla variação comportamental mecânica dependendo do método de fundição, espessura da seção e têmpera. No estado recozido ou fundido, a resistência à tração é modesta, mas a ductilidade é relativamente alta para uma liga de fundição, com comportamento à fratura sensível à porosidade e morfologia dos intermetálicos. Após tratamento em solução e envelhecimento artificial (T6), a resistência à tração e ao escoamento aumentam significativamente devido às finas precipitações de Mg2Si, em troca de redução de alongamento para níveis de tensão utilizáveis maiores.

O limite de escoamento na condição T6 normalmente permite projeto com valores de resistência comparáveis a ligas forjadas de média resistência, mas defeitos internos e efeito da geometria da seção devem ser considerados em projetos sujeitos a fadiga e críticos para fratura. A dureza correlaciona-se com a têmpera: HBR ou HBW cresce significativamente da condição O/T4 para T6, melhorando resistência ao desgaste em aplicações de rolamentos ou deslizamento. O desempenho à fadiga é fortemente influenciado por condição superficial, porosidade e coarseza microestrutural; jateamento esférico, refinamento da estrutura de solidificação e controle de porosidade por hidrogênio melhoram muito o comportamento S–N.

Espessura e geometria da seção influenciam a taxa de resfriamento e o espaçamento dos braços dendríticos, afetando assim as propriedades mecânicas: fundidos de paredes finas resfriam rapidamente, produzindo microestruturas mais finas e maior resistência, enquanto seções espessas resfriam lentamente e frequentemente requerem práticas de tratamento em solução ajustadas para evitar núcleos mais moles e propriedades inhomogêneas.

Propriedade	Estado O/Recozido	Têmpera Principal (T6)	Observações
Resistência à Tração	150–210 MPa	260–340 MPa	Valores em T6 dependem da qualidade da fundição e do teor de Mg; faixas típicas para projeto
Limite de Escoamento	70–140 MPa	200–260 MPa	Limite de escoamento aumenta ~2×–3× do estado recozido para T6 em fundidos bons
Alongamento	6–18%	4–12%	Alongamento diminui com aumento de resistência e presença de defeitos na fundição
Dureza (HB)	40–70 HB	80–110 HB	Dureza Brinell aumenta com envelhecimento; influenciada por tamanho de seção e porosidade

Propriedades Físicas

Propriedade	Valor	Observações
Densidade	~2,68 g/cm³	Típico para ligas Al–Si fundidas; variação leve com adições de liga
Faixa de Fusão	~555–615 °C	Solidus e liquidus dependem do teor de Si e microligações; características eutéticas perto de 577 °C
Condutividade Térmica	~100–140 W/m·K	Inferior ao alumínio puro, mas ainda boa para peças fundidas dissipadoras de calor
Condutividade Elétrica	~30–38 % IACS	Reduzida em relação ao Al puro devido à liga; adequada para algumas aplicações condutivas
Calor Específico	~870–910 J/kg·K	Semelhante a outras ligas de alumínio; dependente da temperatura
Coeficiente de Dilatação Térmica	22–24 ×10⁻⁶ /K	Expansão térmica linear típica à temperatura ambiente; importante para projeto de união

AlSi7Mg combina densidade relativamente baixa com condutividade térmica razoável, tornando-a adequada onde redução de peso e transferência de calor são exigidas juntamente com fundibilidade. A faixa de solidificação e o comportamento eutético controlam a tendência à porosidade e alimentação; o entendimento dessas propriedades térmicas é essencial para projetar alimentadores, moldes e cronogramas de tratamento térmico. A expansão térmica é moderada e deve ser acomodada ao juntar com aços ou outros metais para evitar tensões térmicas em serviço.

Formas do Produto

Forma	Espessura/Tamanho Típico	Comportamento de Resistência	Temperas Comuns	Observações
Fundição em Areia/Gravidade	Variável, mm a centenas de mm	A resistência varia conforme o tamanho da seção	O, T5, T6	Ampliamente usado para fundidos estruturais, bom para componentes de médio a grande porte
Molde Permanente / Fundição sob Pressão	Paredes finas a moderadas (2–20 mm)	Microestrutura geralmente mais fina, maior resistência no estado fundido	T5, T6	Acabamento superficial excelente e controle dimensional; comum para peças automotivas
Lingote / Tarugo	Até vários 100 mm	Homogeneizado para processamento subsequente	O, T4	Matéria-prima para remeltagem, forjamento de formas quase finais e fundição secundária
Extrusão / Laminação (limitada)	Viabilidade limitada	Não típico; comportamento de produto trabalhado inferior	—	AlSi7Mg não é amplamente utilizado para extrusões padrão ou chapas laminadas
Barra / Vareta (refinada/a frio)	Pequenas seções transversais	Variável; frequentemente remeltada e processada	O, T6	Fornecida para blanking de usinagem; propriedades mecânicas dependem do processo

AlSi7Mg é encontrada principalmente como liga de fundição, e as formas de produto refletem a prática de fundição: predominam fundidos em areia, partes em gravidade ou molde permanente, e componentes de fundição sob pressão. Diferenças no processamento (areia vs molde permanente vs fundição sob pressão) geram microestruturas, distribuições de porosidade e propriedades mecânicas distintas, portanto os projetistas devem selecionar a forma e o tratamento térmico que atendam aos requisitos estruturais e de acabamento superficial. Embora seja possível processamento limitado de produto trabalhado por remeltagem e homogeneização, extrusões tradicionais e laminação pesada são incomuns porque a química da liga e a microestrutura eutética são otimizadas para fundição.

Graus Equivalentes

Norma	Grau	Região	Observações
AA / AMS	A356 / AlSi7Mg0.3	EUA	A356 é um equivalente comercial conhecido com conteúdo de Mg e limites de impurezas rigorosamente especificados
EN	AC‑AlSi7Mg	Europa	Designação comum europeia para fundição; variações existem entre especificações de fundições
JIS	ADC12 / equivalentes A356	Japão	ADC12 é um grau para fundição sob pressão, frequentemente com maior teor de Cu; ligas fundidas equivalentes a A356 também usadas
GB/T	AlSi7Mg	China	Normas chinesas listam composições similares sob a designação AlSi7Mg

As normas variam nos limites permitidos de Mg e Fe e nas definições de tratamento (T6 vs T61 etc.), portanto a substituição direta requer verificação dos limites de impurezas e práticas de envelhecimento. Para aplicações críticas, os projetistas devem comparar os limites composicionais da norma específica, restrições de método de fundição e práticas definidas de tratamento térmico para garantir intercambialidade e predizer desempenho mecânico e à corrosão.

Resistência à Corrosão

AlSi7Mg apresenta boa resistência geral à corrosão atmosférica devido à formação de uma fina película protetora de óxido de alumínio e à ausência de grandes quantidades de cobre, que promove corrosão localizada. Em ambientes marinhos ou ricos em cloretos, a liga pode ser suscetível à corrosão por pites e frestas, especialmente se a porosidade ou redes interdendríticas estiverem presentes, o que acentua sítios anódicos locais.

A suscetibilidade à corrosão sob tensão (SCC) é menor que a das ligas de alta resistência das séries 2xxx e 7xxx, particularmente quando não está sobrematurada e quando porosidade e conteúdo de hidrogênio são controlados; entretanto, tensões residuais de tração provenientes da fundição ou soldagem podem reduzir as margens de SCC. Interações galvânicas são uma consideração no projeto: quando acoplada a metais mais nobres (ex.: aços inoxidáveis) em eletrólitos condutivos, AlSi7Mg atuará anodicamente e corroerá preferencialmente, a menos que seja isolada ou protegida com revestimentos.

Comparada a ligas trabalhadas das séries 5xxx ou 6xxx, AlSi7Mg normalmente oferece resistência à corrosão localizada comparável ou ligeiramente inferior, porém sua microestrutura fundida e sensibilidade à porosidade fazem com que o acabamento superficial, vedação pós-fundição ou revestimentos protetores sejam decisivos para desempenho a longo prazo, especialmente em aplicações marítimas.

Propriedades de Fabricação

Soldabilidade

Peças fundidas em AlSi7Mg podem ser soldadas usando técnicas TIG (GTAW) e MIG (GMAW) padrão, com atenção à pré-limpeza e controle da absorção de hidrogênio. As ligas de adição típicas são do tipo Al‑Si, como ER4043, para fundidos ricos em silício, promovendo solidificação compatível e redução de trincas a quente; adições Al‑Mg (ER5356) podem ser usadas para melhorar a ductilidade, mas podem aumentar a tendência à porosidade ou trinca no metal de solda se houver incompatibilidade. O risco de trinca a quente existe na solda e na ZTA (zona termicamente afetada), e o amolecimento na ZTA e dissolução de precipitados podem reduzir localmente a resistência; tratamento térmico pós-soldagem com solubilização e envelhecimento pode ser necessário para peças críticas.

Usinabilidade

A usinabilidade de AlSi7Mg é moderada e fortemente influenciada pela qualidade da fundição e morfologia das partículas de silício eutético. Ferramentas de metal duro com revestimentos TiN/TiAlN ou metal duro não revestido são recomendadas para desbaste e acabamento; aço rápido é aceitável para operações secundárias. Velocidades de corte normalmente são maiores que em aços, mas menores que em ligas trabalhadas de fácil usinagem; a formação de cavacos tende a ser descontínua, com partículas abrasivas de Si acelerando o desgaste da ferramenta, portanto o uso de fluido refrigerante e otimização da geometria da ferramenta são importantes.

Formabilidade

Como liga de fundição, AlSi7Mg oferece formabilidade a frio limitada comparada a ligas trabalhadas; dobra e estampagem profunda são restritas pela porosidade e pela rede frágil de silício eutético. Os melhores resultados de conformação são obtidos em condições recozidas ou solução + envelhecimento com estiragem, mas mesmo assim a capacidade para raios apertados é limitada e podem ocorrer fissuras em dobras agudas. Projetistas devem priorizar a fundição quase net-shape para peças complexas e limitar conformação pós-fundição a cortes, dobras leves ou usinagem quando possível.

Comportamento ao Tratamento Térmico

AlSi7Mg é tratável termicamente por solubilização e envelhecimento artificial para obtenção de propriedades do tipo T6. Temperaturas típicas de solução variam entre ~525–545 °C por várias horas, dependendo da espessura da seção, para dissolver fases contadoras de Mg e homogeneizar a matriz, seguido de têmpera rápida para manter uma solução sólida supersaturada. O envelhecimento artificial é comumente realizado entre 155–185 °C por algumas horas para precipitar finos dispersóides Mg2Si que aumentam resistência e dureza.

T5 (resfriamento da fundição + envelhecimento artificial) oferece um compromisso prático para produção onde a solubilização total é impraticável, conferindo resistência razoável com menos processamento térmico. Ciclos de sobrematuração T7 são usados para melhorar a estabilidade térmica e reduzir suscetibilidade à corrosão sob tensão em componentes expostos a temperaturas elevadas. Controle cuidadoso dos tempos de imersão, taxas de têmpera e perfis de envelhecimento é essencial para evitar fusão incipiente em regiões eutéticas de baixo ponto de fusão ou formação de precipitados grosseiros que degradam propriedades mecânicas.

Desempenho em Alta Temperatura

AlSi7Mg sofre perda progressiva de resistência em temperaturas elevadas: reduções significativas no limite de escoamento e na resistência à tração ocorrem acima de aproximadamente 150 °C, com a prática de projeto normalmente limitando a temperatura de serviço contínuo bem abaixo desse limite. Fluência torna-se preocupação para cargas sustentadas em altas temperaturas, particularmente em fundidos de grão grosseiro ou sobrematurados com redes eutéticas contínuas. A resistência à oxidação é similar a outras ligas de alumínio, com o óxido nativo fornecendo proteção; entretanto, a formação de escamas é negligenciável em comparação com ligas ferrosas e a oxidação normalmente não é fator limitante.

A soldagem e o aporte local de calor promovem amolecimento da ZTA e possível coarsening microestrutural, que reduzem a capacidade local em alta temperatura; por isso, o projeto térmico e estratégias pós-tratamento térmico são críticos para componentes sujeitos a serviço cíclico ou em temperaturas elevadas.

Aplicações

Indústria	Componente Exemplo	Por que AlSi7Mg é Usado
Automotiva	Caixas de transmissão, componentes de freio, cubos de roda	Excelente fundibilidade, boa resistência após T6, estabilidade dimensional
Marinha	Carcaças de bombas, cubos de hélice, pequenos acessórios de casco	Resistência à corrosão razoável e fundibilidade para formas complexas
Aeroespacial	Peças estruturais fundidas leves, suportes não críticos	Boa relação resistência/peso para componentes fundidos e tratamento térmico gerenciável
Eletrônica	Caixas, carcaças dissipadoras de calor	Condutividade térmica e facilidade de conformação de formas fundidas complexas para gestão térmica

AlSi7Mg é escolhida para aplicações onde eficiência de fundição quase net-shape e resistência moderada a alta após tratamento térmico são requeridas juntamente com resistência razoável à corrosão. Em muitos casos, a liga possibilita fabricação de baixo custo de componentes complexos que seriam caros ou impossíveis de produzir a partir de materiais trabalhados.

Perspectivas para Seleção

AlSi7Mg é forte candidata quando fundibilidade, produção de baixo custo quase net-shape e aumento de resistência por tratamento térmico são prioridades. Comparada ao alumínio comercialmente puro (1100), AlSi7Mg troca maior resistência e melhor fundibilidade por menor condutividade elétrica e formabilidade algo reduzida, tornando-a inadequada quando máxima condutividade ou conformação extensa a frio são exigidas.

Contra ligas encruadas como 3003 ou 5052, o AlSi7Mg geralmente oferece maior resistência máxima após tratamento T6, mas pode apresentar resistência à corrosão ligeiramente inferior em ambientes agressivos com cloretos; escolha AlSi7Mg quando o projeto exigir complexidade de fundição e maior resistência, em vez de maior ductilidade ou o excelente desempenho contra corrosão marinha dos graus forjados da série 5xxx.

Em comparação com ligas forjadas tratáveis termicamente comuns como 6061, o AlSi7Mg pode ser preferido para geometrias complexas de fundição e quando a economia da fundição se sobrepõe à maior resistência máxima e melhor acabamento superficial do 6061 forjado; utilize AlSi7Mg para carcaças fundidas integradas e selecione ligas 6xxx quando forem necessárias extrusões em grande escala, tolerâncias dimensionais rigorosas ou desempenho superior à fadiga.

Resumo Final

O AlSi7Mg continua sendo uma liga de fundição amplamente utilizada na engenharia porque combina excelente fundibilidade com uma rota de tratamento térmico para níveis úteis de resistência, desempenho aceitável contra corrosão e propriedades térmicas favoráveis; esse equilíbrio de atributos torna-o uma escolha prática para muitos componentes automotivos, marítimos e industriais fundidos onde o conformamento próximo da forma final e o controle de custos são decisivos.