Dependendo dos elementos de liga e do tratamento térmico, os tipos de alumínio podem apresentar uma ampla variedade de propriedades. Essas propriedades vão desde uma aparência atraente, facilidade de fabricação e boa resistência à corrosão até uma alta relação resistência/peso, boa soldabilidade e alta tenacidade à fratura. Em última análise, a escolha do tipo adequado de alumínio depende da aplicação pretendida e das condições de trabalho às quais ele deverá ser submetido.
As seções a seguir descrevem, uma a uma, cada série de ligas de alumínio, resumindo as características que as definem, os tipos típicos e os usos comuns que orientam a seleção do material.
Dependendo dos elementos de liga e do tratamento térmico, os tipos de alumínio podem apresentar uma ampla variedade de propriedades. Essas propriedades vão desde aparência atraente, facilidade de fabricação e boa resistência à corrosão até uma alta relação resistência/peso, boa soldabilidade e alta tenacidade à fratura. Em última análise, a escolha do tipo adequado de alumínio depende da aplicação pretendida e das condições de trabalho às quais ele deverá ser submetido.
Tabela 1. Comparação entre diferentes séries de ligas de alumínio
Série
Elemento de liga principal
Tipos representativos
Sujeito a tratamento térmico
Características típicas
Aplicações comuns
1xxx
Alumínio puro (≥99%)
1050, 1060, 1100, 1350
Não
Excelente resistência à corrosão, excelente condutividade elétrica e térmica, baixa resistência mecânica, excelente capacidade de conformação
Condutores elétricos, equipamentos de processamento químico, refletores, indústrias alimentícia e química
2xxx
Cobre (Cu)
2014, 2024, 2219
Sim
Alta resistência, boa usinabilidade, resistência reduzida à corrosão, soldabilidade limitada
Estruturas aeroespaciais, acessórios para aeronaves, componentes estruturais de alta resistência
3xxx
Manganês (Mn)
3003, 3004, 3105
Resistência moderada, excelente formabilidade, boa resistência à corrosão
Telhados e revestimentos, utensílios de cozinha, trocadores de calor, tanques de armazenamento
4xxx
Silício (Si)
4032, 4043, 4643
Geralmente não*
Ponto de fusão mais baixo, boa resistência ao desgaste, adequado para soldagem e brasagem
Fio de adição para soldagem, materiais para brasagem, componentes automotivos
5xxx
Magnésio (Mg)
5005, 5052, 5083, 5086
Resistência moderada a alta, excelente resistência à corrosão (especialmente em ambientes marinhos), excelente soldabilidade
Estruturas marítimas, vasos de pressão, equipamentos de transporte, construção naval
6xxx
Magnésio + Silício (Mg₂Si)
6061, 6063
Resistência média, boa resistência à corrosão, excelente capacidade de extrusão, boa soldabilidade
Extrusões estruturais, componentes arquitetônicos, chassis automotivos, maquinário
7xxx
Zinco (Zn)
7050, 7075
Altíssima resistência, boa resistência à fadiga, menor resistência à corrosão do que a maioria das outras séries
Estruturas de aeronaves, componentes aeroespaciais, equipamentos de defesa, artigos esportivos
8xxx
Outros elementos (Fe, Ni, Li, etc.)
8006, 8011, 8079, 8090
Varia
As propriedades dependem da composição da liga e da aplicação pretendida
Folhas e embalagens, condutores elétricos, ligas especiais para o setor aeroespacial
9xxx
Não atribuídas
—
Série atualmente não em uso
As ligas de alumínio da série 1xxx (1050, 1060, 1100, 1145, 1200, 1230, 1350 e outras) caracterizam-se por excelente resistência à corrosão, alta condutividade térmica e elétrica, baixas propriedades mecânicas e excelente maleabilidade. É possível obter aumentos moderados na resistência por meio do endurecimento por deformação. O ferro e o silício são as principais impurezas dessa série.
As ligas de alumínio da série 2xxx (2011, 2014, 2017, 2018, 2124, 2219, 2319, bem como as classes de fundição, como 201.0, 203.0, 206.0, 224.0 e 242.0) requerem tratamento térmico de solução para atingirem suas propriedades ideais. Na condição de tratamento térmico de solução, suas propriedades mecânicas são semelhantes às do aço de baixo carbono — e, às vezes, as superam. Em alguns casos, aplica-se tratamento térmico de precipitação (envelhecimento) para aumentar ainda mais as propriedades mecânicas. Esse tratamento aumenta o limite de escoamento, embora à custa de algum alongamento, enquanto seu efeito sobre a resistência à tração é comparativamente menor.
A série 2xxx não oferece resistência à corrosão tão boa quanto a da maioria das outras ligas de alumínio e, sob certas condições, essas ligas podem estar sujeitas à corrosão intergranular. Mesmo assim, apresentam bom desempenho em peças que exigem boa resistência a temperaturas de até 150 °C (300 °F). Com exceção da liga 2219, essas ligas apresentam soldabilidade limitada, embora algumas ofereçam usinabilidade superior. A liga de alumínio 2024 é a mais popular dessa série e é amplamente utilizada na construção de aeronaves.
As ligas de alumínio da série 3xxx (3003, 3004, 3105 e classes para fundição, como 383.0, 385.0, A360 e 390.0) geralmente não são tratáveis termicamente, mas oferecem cerca de 20% mais resistência do que a série 1xxx. Como apenas uma quantidade limitada de manganês (até cerca de 1,5%) pode ser efetivamente adicionada ao alumínio, o manganês atua como elemento principal em apenas algumas ligas.
O silício é o principal elemento de liga na série 4xxx (4032, 4043, 4145, 4643 e outras) e pode ser adicionado em quantidades de até 12%, reduzindo substancialmente a faixa de fusão. Por esse motivo, as ligas de alumínio-silício são utilizadas em fios de soldagem e como ligas de brasagem para a união de alumínio, onde é necessário um intervalo de fusão inferior ao do metal-base. As ligas que contêm quantidades consideráveis de silício assumem uma cor que varia do cinza escuro ao carvão quando recebem acabamentos de óxido anódico, o que as torna populares para aplicações arquitetônicas.
O magnésio é o principal elemento de liga da série 5xxx. Quando utilizado sozinho ou em conjunto com o manganês, produz uma liga de resistência moderada a alta, passível de endurecimento por deformação. O magnésio é consideravelmente mais eficaz do que o manganês como endurecedor — cerca de 0,8% de Mg equivale a 1,25% de Mn — e pode ser adicionado em quantidades significativamente maiores. As ligas de alumínio dessa série (5005, 5052, 5083, 5086 e outras) oferecem boas características de soldagem e resistência relativamente boa à corrosão em ambientes marinhos. No entanto, a quantidade de trabalho a frio e a temperatura de operação (em torno de 150 °F) devem ser limitadas para as ligas com maior teor de magnésio, a fim de evitar a suscetibilidade à corrosão sob tensão.
As ligas de alumínio da série 6xxx (6061, 6063) contêm silício e magnésio aproximadamente nas proporções necessárias para formar o siliceto de magnésio (Mg₂Si), o que as torna passíveis de tratamento térmico. Embora não sejam tão resistentes quanto a maioria das ligas das séries 2xxx e 7xxx, as ligas da série 6xxx oferecem boa formabilidade, soldabilidade, usinabilidade e resistência à corrosão relativamente boa, além de resistência média. Os tipos desse grupo passível de tratamento térmico podem ser conformados no estado T4 (tratamento térmico de solução, mas sem tratamento térmico de precipitação) e, em seguida, reforçados após a conformação para atingir todas as propriedades do estado T6 por meio do tratamento térmico de precipitação.
O zinco, em teores de 1 a 8%, é o principal elemento de liga na série 7xxx (7075, 7050, 7049 e classes de fundição, como 710.0 e 711.0). Quando combinado com uma porcentagem menor de magnésio, o resultado é uma liga tratável termicamente com resistência moderada a muito alta. Outros elementos, como cobre e cromo, também são geralmente adicionados em pequenas quantidades. A série 7xxx é utilizada em estruturas de fuselagem, equipamentos móveis e outras peças sujeitas a elevadas tensões. As ligas 7xxx de maior resistência apresentam menor resistência à fissuração por corrosão sob tensão e, por isso, são frequentemente utilizadas em um estado de envelhecimento ligeiramente prolongado para alcançar um melhor equilíbrio entre resistência, resistência à corrosão e tenacidade à fratura.
A série 8xxx (8006, 8111, 8079 e tipos fundidos, como 850.0, 851.0 e 852.0) é reservada para elementos de liga diferentes daqueles utilizados nas séries 2xxx a 7xxx. O ferro e o níquel aumentam a resistência sem perda significativa da condutividade elétrica, o que os torna úteis em ligas condutoras, como a 8017. A liga de alumínio-lítio 8090, notável por sua resistência e rigidez excepcionalmente altas, foi desenvolvida para aplicações aeroespaciais. As ligas da série 8000 correspondem às designações do Sistema Unificado de Numeração, como A98XXX.
A série 9xxx não está em uso no momento.
Este artigo classifica o alumínio por séries de ligas. Os guias relacionados da série “Alumínio” abordam os tópicos de que você precisará em conjunto com este artigo. A seção “Propriedades do alumínio” detalha as características mecânicas, físicas e de desempenho que distinguem uma série da outra. “Especificações do alumínio” explica a designação de quatro dígitos e o sistema de temperamento usados para definir cada grau com precisão, e “Normas do alumínio” estabelece as estruturas que regem essas designações em diferentes regiões.
As classes de alumínio são classificadas em séries de 1xxx a 9xxx com base em seu principal elemento de liga. Cada série oferece uma combinação distinta de resistência, resistência à corrosão, maleabilidade e capacidade de tratamento térmico.
As séries 2xxx, 6xxx e 7xxx são passíveis de tratamento térmico, ganhando resistência por meio de tratamento térmico de solução e de precipitação. As séries 1xxx, 3xxx, 4xxx e 5xxx geralmente não são passíveis de tratamento térmico e são reforçadas principalmente por endurecimento por deformação.
A série 7xxx, ligada principalmente com zinco, inclui algumas das ligas de alumínio de maior resistência, como a 7075. Elas são amplamente utilizadas no setor aeroespacial e em outras aplicações sujeitas a altas tensões.
A série 5xxx, com liga de magnésio, oferece resistência relativamente boa à corrosão em ambientes marinhos, o que torna os tipos 5083 e 5086 opções populares para aplicações marítimas.
O silício reduz a faixa de fusão do alumínio; é por isso que as ligas da série 4xxx são utilizadas em fios de soldagem e ligas de brasagem, onde é necessário um ponto de fusão inferior ao do metal-base.