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Famílias de liga de alumínio: metalurgia de força

Existem muitos tipos diferentes de ligas de alumínio forjado usadas em uma ampla variedade de aplicações, como fio para distribuição de energia, radiadores de automóveis, fuselagem de avião, fixadores e latas de refrigerante. Os principais critérios para selecionar uma liga particular são a força, a condutividade elétrica, a resistência à corrosão, a facilidade de fabricação e montagem, e o custo. Este artigo discute os efeitos da composição da liga na força.

Existem várias famílias de ligas de alumínio forjado. Cada família é baseada em elementos de liga importantes específicos adicionados ao alumínio. Esses elementos de liga têm uma grande influência nas propriedades. As diferentes famílias de ligas e os principais elementos de liga são

  • 1xxx: sem elementos de liga
  • 2xxx: Cobre
  • 3xxx: manganês
  • 4xxx: Silício
  • 5xxx: Magnésio
  • 6xxx: Magnésio e silício
  • 7xxx: zinco e magnésio e zinco, magnésio e cobre

O primeiro número na designação de liga indica a família de liga particular. Dentro de cada família, existem diferentes ligas baseadas nas quantidades dos principais elementos de liga presentes e nos tipos e quantidades de elementos de liga menores que foram adicionados.

Para o grupo 1xxx, 10xx é usado para designar composições não ligadas. Os dois últimos dígitos na designação indicam o conteúdo de impurezas. As designações com um segundo dígito diferente de zero indicam o controle especial de um ou mais elementos de impureza.

Para os grupos liga leve 2xxx a 7xxx, o segundo dígito indica a modificação da liga. Um segundo dígito de zero indica a liga original. Inteiros 1 a 9 indicam modificações da liga original. Os dois últimos dígitos não têm significado especial além de identificar as diferentes ligas de alumínio no grupo.

A resistência das ligas de alumínio pode ser modificada através de várias combinações de trabalho a frio, ligas e tratamento térmico. Todas as ligas podem ser reforçadas por processos de trabalho a frio, como laminagem a frio ou trefilagem. Além disso, com exceção das ligas 1xxx, a força adicional pode ser obtida por fortalecimento da solução sólida, fortalecimento da dispersão e fortalecimento das precipitações. O mecanismo de fortalecimento particular possível depende da liga.

O fortalecimento da solução sólida ocorre em ligas 3xxx e 5xxx através da adição de manganês (3xxx) e magnésio (5xxx). O alumínio pode conter mais magnésio do que manganês em solução sólida. Conseqüentemente, é possível um maior fortalecimento da solução sólida nas ligas 5xxx do que nas ligas 3xxx. No entanto, nas ligas 3xxx, a formação de partículas Al-Mn-Si resulta em maior resistência. Essas partículas são obstáculos ao movimento de deslocamento através do metal.

© DoI

As ligas podem ser divididas em dois grupos com base em se as ligas podem ser reforçadas com precipitação. As ligas 2xxx, 6xxx e 7xxx podem ser reforçadas com precipitação e as ligas 3xxx, 4xxx e 5xxx não podem. O fortalecimento da precipitação nas ligas 2xxx, 6xxx e 7xxx ocorre através da formação de partículas Al-Cu (2xxx), Al-Mg-Si (6xxx) e Al-Zn-Mg- (Cu) (7xxx) sub-micron as ligas. As partículas se formam como resultado de uma série de processos de tratamento térmico e são obstáculos ao movimento de deslocamento através do metal.

O rendimento e resistência à tração possíveis nas diferentes famílias de liga dependem dos mecanismos de fortalecimento disponíveis. A tabela mostra o rendimento nominal máximo e as resistências à tração para as diferentes famílias de liga e os métodos pelos quais a força é aumentada. Existe uma ampla gama de pontos fortes com as ligas de alumínio.

Dados de Aluminum Standards and Data 2009, The Aluminium Association

Dados de Aluminum Standards and Data 2009, The Aluminium Association

Selecionar uma liga particular requer a consideração de outros requisitos, como a condutividade elétrica, resistência à corrosão, facilidade de fabricação e montagem e custo. Um futuro artigo irá discutir as propriedades gerais das ligas das diferentes famílias de liga.

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