Capitulo11-Metais_Nao_Ferrosos-tt

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11 – METAIS NÃO FERROSOS 
Neste capítulo serão abordados al-
guns metais não ferrosos de grande impor-
tância como cobre, níquel, titânio e alumí-
nio. A abordagem será feita dando maior 
ênfase para os seguintes itens: característi-
cas gerais, designações, ligas, tratamentos 
térmicos e aplicações. 
 
 
11.1 - COBRE E SUAS LIGAS 
11.1.1 - Características Gerais 
A estrutura cristalina do cobre é cú-
bica de faces centradas, seu ponto de fusão é 
a 1084,5 °C e seu peso específico é 8,93 
g/cm3. 
O cobre pode ser utilizado tanto na 
forma pura como combinado com outros 
metais formando ligas. Suas principais pro-
priedades são: baixa dureza, alta ductilidade, 
alta condutibilidade térmica, alta condutibi-
lidade elétrica, fácil soldabilidade, boa resis-
tência à corrosão, etc. 
Este metal possui inúmeras impure-
zas decorrentes do processo de desoxidação 
do minério que o constitui. Estas impurezas 
(Fe, Al, P, Ni, Sn, e outras) alteram as pro-
priedades do cobre, diminuindo suas condu-
tividades térmicas e elétricas e aumentando 
sua dureza e resistência mecânica. 
O cobre, quando combinado com ou-
tros metais forma inúmeras ligas, sendo que 
as principais são os bronzes, latão e cupro-
níquel. 
 
 
11.1.2 - Designação do Cobre e suas Ligas 
A designação do cobre segue normas 
da "Cooper Development Association", sen-
do dividida em ligas trabalhadas e ligas fun-
didas. As ligas trabalhadas são designadas 
por caracteres alfanuméricos variando de 
C100 a C 799, enquanto que as fundidas 
variam de C800 a C900. Ex. C2XX - Ligas 
cobre e zinco (latões). 
C3XX - Ligas cobre, zinco e chum-
bo. 
 
 
 
11.1.3 - Ligas de Cobre 
Latões - São ligas de cobre onde o 
principal elemento é o zinco, com adições 
de até 40%. As propriedades desta liga vari-
am de acordo com a quantidade de zinco 
que é colocado. Pode haver também adições 
de outros elementos como : Alumínio, man-
ganês, estanho, chumbo, silício e níquel. 
A solubilidade máxima do zinco no 
cobre ocorre a 456°C, chegando a 39%. Na 
temperatura ambiente o cobre dissolve até 
30% de zinco. 
Tendo como base o diagrama de fa-
ses se pode dividir os latões em dois grandes 
grupos : 
- Latões - α : solução sólida α com 
até 35% de zinco. 
- Latões - α + β : Mistura de fases α 
e β com mais de 35% de zinco. 
 
Bronzes - São ligas de cobre com 
adições de estanho, sendo este elemento o 
principal responsável pelo endurecimento 
por solução sólida. 
Para melhorar as características de 
fundição destas ligas e para desoxidar adi-
ciona-se fósforo, assim a liga é denominada 
de bronze ao fósforo. 
As ligas Cu-Sn apresentam menor 
ductilidade que os latões, entretanto possu-
em dureza consideravelmente maior. 
A solubilidade do estanho no cobre 
decresce consideravelmente com o decrés-
cimo da temperatura. Ligas com até 10% de 
Sn são denominadas α. 
 
 
11.1.4 - Tratamentos Térmicos do Cobre 
e suas Ligas 
 
a) Latões - As ligas Cu-Zn são trata-
das termicamente da seguinte forma: 
-Recozimento a baixa temperatura 
- Efetuado a 300°C aliviando as tensões e 
consequentemente evitando o surgimento de 
trincas em latões trabalhados a frio. 
 
-Recozimento para homogeneiza-
ção e recristalização - Normalmente reali-
zada entre 520-720°C em torno de uma ou 
 118
uma hora e meia. É importante salientar que 
a temperatura a ser utilizada depende princi-
palmente dos teores dos elementos de ligas 
utilizados. 
-Têmpera e Revenido - A têmpera 
nos latões é geralmente realizada a partir de 
850°C e o resfriamento em água. A tempera-
tura de revenimento é em torno de 300°C. 
 
b) Bronzes - Quase que em sua tota-
lidade os bronzes sofrem tratamento apenas 
de recozimento e recristalização. 
-Recozimento - Realizado com tem-
peraturas entre 600 e 750°C e resfriados em 
forno ou ar. 
-Solubilização - Certos bronzes com 
adição de berílio podem ser solubilizados a 
760-780°C permitindo a solubilização de 
uma fase intermediária γ2 (CuBe) melhoran-
do as propriedades mecânicas. 
-Precipitação - Reaquecimento a 
310-330°C, após a solubilização, para o sur-
gimento da fase γ2. 
-Encruamento - Feito após a solubi-
lização através de deformação a frio seguida 
de precipitação. Este processo pode elevar a 
dureza para 400 Vickers com resistência à 
tração de 140 kgf/mm2. 
-Têmpera e Revenido - Realizado 
eventualmente em ligas contendo alumínio e 
localizadas na zona eutetóide. 
 
 
11.1.5 - Diagramas de Equilíbrio Cu-Zn 
O diagrama de equilíbrio das ligas 
Cu-Zn (latões) está representado na figura 
11.1.1. 
 
 
 
Fig. 11.1.1 - Diagrama de equilíbrio Cu-Zn. 
 
 
Como pode ser observado na figura, 
a parte mais importante do diagrama está 
compreendido entre 0 e 50% em peso de 
Zn. Nesta região temos a formação de qua-
tro fases: α, β, β’ ,γ. 
Alfa (α) - Ocorre entre 0 e 39% de 
zinco, possui estrutura cúbica de faces cen-
tradas (CFC) o que lhe garante alta ductili-
dade. 
Beta (β) - átomos de cobre e zinco 
posicionados aleatoriamente nos vértices ou 
nos centros de uma célula unitária em uma 
estrutura cúbica de corpo centrado (CCC). 
Beta-linha (β’) - Fase intermediária 
(CuZn) que ocorre com 45-49,7% de Zn a 
454-468°C e 46,6-50,6% a 200°C. Esta fase 
possui maior condutividade elétrica que a 
fase gama e não pode ser utilizada para tra-
balhos a frio. 
Gama (γ) - também fase intermediá-
ria (Cu5Zn8). Estrutura CCC. Esta é a fase 
 119
que apresenta maior dureza e consequente-
mente é a mais frágil. 
 
Na solidificação dos diversos latões 
teremos as seguintes transformações micro-
estruturais: 
Entre os pontos A e B as ligas apre-
sentam estrutura zonada, devido ao intervalo 
das linhas líquidus-sólidus, proporcionando 
exelente ductilidade e razoável resistência 
mecânica. 
Entre os pontos B e C ocorre uma re-
ação peritética (L + α→β) entre parte dos 
cristais primários da fase α e com o líquido 
formando a fase β. Continuando o resfria-
mento teremos o decréscimo da fase β em 
relação a fase α de acordo com a inclinação 
das linhas BG e DH. Na temperatura refe-
rente ao ponto G a fase β desordenada modi-
fica-se para β’, ocorre então o crescimento 
desta fase até a temperatura ambiente. A 
estrutura resultante (α + β’) é denominada 
estrutura de Widmanstaten. 
As ligas entre os pontos D e E, acima 
de 454°C possuem estrutura monofásica, 
com o abaixamento da temperatura esta fase 
irá diminuindo e se formará a fase β’ até a 
temperatura ambiente, então, de acordo com 
a composição de Zn teremos a precipitação 
da fase α ou da fase γ. 
 
 
11.1.6 - Diagrama de Equilíbrio Cobre-
Estanho 
Devido a sua complexibilidade serão 
abordadas somente as fases mais importan-
tes no diagrama Cu-Sn (bronzes comuns). 
Na figura 11.1.2 podemos observar o 
diagrama cobre-estanho (bronzes comuns): 
 
 
 
Fig. 11.1.2 - Diagrama de equilíbrio Cu-Sn. 
 
Fase α - Estrutura CFC (solução só-
lida substitucional), ocorre até 36% de esta-
nho em peso e apresenta bastante ductilida-
de. 
Fase β - Solução sólida cúbica de fa-
ces centradas. Fase intermediária com dure-
za superior a fase α. 
Fase γ - Solução sólida cúbica de 
corpo centrado com 275 de Sn. Fase inter-
mediária. 
Fase δ - Composto intermetálico 
(Cu31Sn8) cúbico de corpo centrado, possui 
elevada dureza e portanto é um composto 
muito frágil. 
Fase ξ - Fase intermediária pseudo 
hexagonal (Cu3Sn). Ocorre entre 36,5 a 38% 
de Sn. Esta fase é dificilmente encontrada 
conseguida, pois requer resfriamento muito 
lento. 
 
 120
11.1.6 - Metalografia do cobre e suas ligas 
Corte, lixamento e polimento 
Os cortes no cobre e em suas ligas 
devem ser realizados com bastante refrige-
ração, avanços lentos e baixa pressão. 
O lixamento deveser realizado com 
lubrificantes (vasilinas, parafinas ou álcool 
etílico) até a lixa de granulometria 600. 
Para efetuar o polimento utiliza-se 
pastas de diamante como abrasivo em poli-
trizes com discos de náilon exclusivos, evi-
tando contaminações. 
 
Inclusões - Podem ocorrer inclusões como: 
óxidos, Pb, Bi, etc., para verificação deve-se 
observá-las em microscópio antes de efetuar 
o ataque químico. 
 
Macrografia - Deve ser realizada após po-
limento com os seguintes reativos: 
- 75 ml de percloreto férrico + 25 ml de áci-
do clorídrico. Deixa-se por 30 s a 1 min, 
lava-se com água, álcool e seca-se com jato 
de ar. 
- Ácido nítrico concentrado. Ataca-se rapi-
damente, deixa-se um pouco ao ar e por fim 
lava-se e seca-se. 
 
Micrografia - Após realizados todos os 
procedimentos anteriores, faz-se o micro-
ataque para posterior observação em mi-
croscópio. Os reagentes mais comuns são os 
seguintes: 
-Persulfato de amônia. Reagente ideal para 
latões e bronzes α, ataca-se de 30 s a 1 min, 
a lavagem é feita com água e depois álcool, 
por fim seca-se com ar. 
-Hidróxido-perssulfato de amônia: 1 parte 
de hidróxido de amônia, 2 partes de persul-
fato de amônia e i parte de água destilada. 
-Cloreto cupramoniacal: 5 a 10 g de cloreto 
cuproso em 120 ml de água, quando o preci-
pitado formado entre o cloreto e a água se 
dissolver usa-se hidróxido de amônia. A 
solução é embebida em algodão e colocada 
sobre a amostra. Reativo para as fases β. 
 
 
 
 
11.1.8 - Aplicações do cobre e suas ligas 
O cobre é largamente utilizado em 
indústrias elétricas para fabricação de fios, 
cabo, barras e placas. 
Ligas de cobre como o latão podem 
ser utilizadas em indústrias de decoração 
como medalhas, moedas, jóias; na constru-
ção civil em tubulações de água, vapor e 
óleo; na indústria bélica como cartuchos 
para munição. 
O bronze pode também ser utilizado 
para decoração, em tubulações para usos 
específicos, indutores, cunhagem, etc. 
 
 
11.2 - NÍQUEL E SUAS LIGAS 
11.2.1 - Características gerais 
A estrutura do níquel é cúbica de fa-
ces centradas, não havendo mudança de fase 
desde a temperatura ambiente até a tempera-
tura de fusão (1453°C). 
A microestrutura do níquel é austení-
tica para toda esta faixa de temperatura, o 
que lhe proporciona utilização para traba-
lhos a quente. 
O níquel possui também elevada re-
sistência a corrosão. 
O endurecimento do níquel ocorre de 
três formas : endurecimento por solução 
sólida, precipitação de carbonetos e endure-
cimento por precipitação. 
 
 
11.2.2 - Designação do níquel e suas ligas 
A designação das ligas de níquel foi 
elaborada pela Huntington Alloy Inc., sendo 
composta por um sistema de três dígitos 
acompanhados de um nome ou marca co-
mercial. Se o primeiro dígito for par refere-
se a ligas endurecíveis por solução sólida, se 
for ímpar indica que o endurecimento foi 
por tratamento térmico de precipitação. A 
série inicial é 200 e refere-se ao níquel co-
mercial puro. 
Os outros dígitos referem-se a varia-
ções na liga. 
 
 
 121
11.2.3 - Níquel comercial e níquel de bai-
xa liga 
-Níquel 200, 99,5% Ni mín, 0,1% C máx e 
outros elementos de menor adição como 
manganês e silício. 
Atualmente esta liga é muito utiliza-
da em indústria eletrônica, baterias e produ-
ção de diamante sintético. 
 
-Níquel 201, possui baixo carbono e é utili-
zado para temperaturas abaixo de 290°C. 
 
-Niquel 205, contém níveis controlados de 
magnésio (0,01 a 0,08%). 
 
-Duraníquel 301, níquel envelhecido con-
tendo 4,0 a 4,75%Al e 0,25 a 1,0%Ti. 
Utilizado para mola em equipamen-
tos elétricos. 
 
 
11.2.4 - Ligas de Ni-Cu (MONEL) 
- Monel 400, (66% Ni, 33%Cu), liga base 
da série, pode ser magnética dependendo da 
composição. 
 
- Monel R-405, contém adições controladas 
de enxofre (0,025 a 0,06%) para melhorar a 
usinabilidade. 
 
- Monel K-500, contém adições de alumínio 
e titânio para envelhecimento, é muito utili-
zado em válvulas e bombas 
 
Estas ligas apresentam excelente re-
sistência a corrosão quando exposta ao meio 
ambiente e água salgada, possuem alta duc-
tilidade. 
Esta série de ligas são muito utiliza-
das em indústrias de fabricação de grampos 
e fechos. 
O Sistema Ni-Cu apresenta um dia-
grama de fases de solubilidade total, isto é, 
ocorre a dissolução do cobre no níquel para 
qualquer teor, como mostra a figura 11.2.1: 
 
Fig. 11.2.1 – Diagrama Binário Ni-Cu. 
 
Estas ligas apresentam excelente re-
sistência a corrosão quando exposta ao meio 
ambiente e água salgada, possuem alta duc-
tilidade. 
 
 
11.2.5 - Ligas de Ni-Cr e Ni-Cr-Fe 
-Liga 600 (76Ni-15Cr-8Fe), liga base do 
sistema Ni-Cr-Fe. Contém alto níquel para 
melhorar a resistência a corrosão. 
 
-Liga 601, liga com baixo teor de níquel 
(61%), contém adições de alumínio e silício 
para melhorar a resistência a oxidação. 
 
-Liga X750, adições de alumínio e titânio 
para envelhecimento. 
 
-Liga 625, contém 9 % de molibdênio e 3% 
de nióbio, ambos para serem utilizados em 
altas temperaturas e para aumentar a resis-
tência a corrosão por pit e por frestas. 
O sistema Ni-Cr forma uma solução 
sólida para teores de cromo até 35% como 
pode ser observado na figura 11.2.2: 
 
 122
 
 
Fig. 11.2.1 - Diagrama Binário Ni-Cr. 
 
 
11.2.6 - Aplicações Gerais 
-turbinas de aeronaves: câmaras de 
combustão, parafusos, lâminas, etc. 
-Aplicações médicas: próteses, usos 
odontológicos, etc. 
-Indústrias químicas e petroquími-
cas: bombas, válvulas, ventiladores de ar, 
parafusos, etc. 
-Tratamento de metais: ferramentas e 
matrizes para trabalho a quente, etc. 
 
 
11.3 - TITÂNIO E SUAS LIGAS 
11.3.1 - Características Gerais 
O titânio é um metal de baixa densi-
dade (4,51 g/cm3), pertencente portanto a 
família de ligas leves. A temperatura de fu-
são do titânio puro é bastante elevada 
(1667°C). A excelente relação/resistência 
peso associada com a resistência a corrosão 
tornam o titânio de grande utilização para 
diversas aplicações críticas. 
A resistência a corrosão do titânio 
deve-se a formação de um filme estável de 
TiO2. 
A estrutura cristalina do titânio em 
temperatura ambiente é hexagonal compacta 
(alfa). A 885°C ocorre a transformação para 
estrutura cúbica de corpo centrado(beta). 
A microestrutura do titânio não liga-
do recozido é alfa acicular, a presença desta 
microestrutura indica que o material foi a-
quecido a temperatura acima de beta. 
A microestrutura alfa equiaxial só 
pode ser produzida por recristalização do 
material. 
Em titânio não ligado, não é possível 
reter a estrutura beta em baixas temperatu-
ras, porém com adições de elementos estabi-
lizadores de beta, como o ferro, isto pode ser 
conseguido. 
 
 
11.3.2 - Ligas de Titânio 
Ligas alfa 
Estas ligas possuem elementos esta-
bilizadores de alfa, inibindo a transformação 
de fase ou aumentando a temperatura de 
transformação. O principal elemento estabi-
lizador de α é o alumínio, outros elementos 
como gálio, germânio, carbono, oxigênio e 
nitrogênio também estabilizam esta fase. 
As ligas alfa não sofrem tratamento 
térmico e são endurecidas por três mecanis-
mos: 
-Trabalho à frio (encruamento). 
-Deformação seguida de recozimento para 
controle do tamanho de grão. 
-Solução sólida. 
A liga Ti-5Al-2,5Sn é um exemplo 
de liga α. 
 
Ligas quase-alfa 
São ligas que contém pequenas adi-
ções de elementos estabilizadores da fase 
beta, como : molibdênio, vanádio, tântalo, 
manganês, nióbio, cromo, etc. 
Estas ligas apresentam pequena 
quantidade de beta retida e são forjadas e 
tratadas termicamente no campo α + β ou no 
campoβ. 
Exemplos de ligas quase-alfa: Ti-
11Sn-2,25Al-5Zr-1Mo-0,2Si; Ti-8Al-1Mo-
1V; Ti-6Al-2Nb-Ta-0,8Mo;etc. 
 
Ligas alfa + beta 
Contem elementos estabilizadores de 
alfa e 4-6% de elementos estabilizadores de 
beta. 
Estas ligas podem reter de 10 a 50% 
de beta após tratamento térmico de têmpera 
a partir de temperaturas nos campos α + β e 
β. 
 123
A liga α + β mais utilizada 
atualmente é a liga Ti-6Al-4V. 
Na figura 11.3.1 encontra-se a repre-
sentação do diagrama bidimensional do sis-
tema Ti-AL-V. A linha tracejada indica o 
comportamento no resfriamento da liga Ti-
6Al-4V. 
 
Fig. 11.3.1 – Diagrama bidimensional das ligas 
Ti-Al-V. 
 
 
Ligas beta 
Possuem quantidade suficiente de e-
lementos que estabilizam beta, permitindo a 
retenção desta fase em temperatura ambien-
te. 
Estas ligas possuem excelente endu-
recibilidade, um tratamento usual nestas liga 
envolve solubilização com posterior enve-
lhecimento a temperaturas de 450 a 650°C. 
A estrutura resultante deste tratamento é 
composta de beta retida com finas partículas 
de alfa. 
Em comparação com as ligas alfa + 
beta a liga beta possui desvantagens, pois 
tem alta densidade e menor resistência à 
fluência. 
As ligas Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-15V-
3Cr-3Al-3Sn e Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr são 
exemplos de ligas beta. 
 
 
 
 
 
11.3.3 - Metalografia do titânio e suas 
ligas 
As amostras de titânio devem ser li-
xadas com constante lubrificação até granu-
lometria 600. O polimento deve ser feito 
com abrasivo de diamante 1-4µm em disco 
de politriz apropriado. 
O ataque químico mais comum é rea-
lizado com uma solução contendo 2ml de 
ácido fluorídrico, 8ml de ácido nítrico e 
90ml de água destilada. 
 
 
11.3.4 - Aplicações Gerais do titânio e 
suas ligas 
Como foi mencionado anteriormente 
o titânio, devido a sua excelente relação 
resistência peso, possui diversas aplicações: 
- Industria aeroespacial : compressores, tur-
binas, etc. 
- Indústria aeronáutica : palhetas de turbina, 
vasos de pressão, etc. 
- Biomaterial : próteses ortopédicas. 
- Aplicações restritas : plantas nucleares, 
plantas de processamento de alimentos, tro-
cadores de calor em refinarias, etc. 
 
 
11.4 - ALUMÍNIO E SUAS LIGAS 
11.4.1 - Características Gerais 
O alumínio é um metal de pequena 
resistência mecânica. A resistência à tração 
do Al puro é de apenas 6kg/mm2 em média, 
já o alumínio comercial tem resistência à 
tração em torno de 9 a 14kg/mm2. 
As impurezas metálicas presentes no 
alumínio comercial aumentam sua resistên-
cia à tração em até 50 %. 
No estado recozido esta resistência, é 
de um terço do cobre recozido e um quinto 
do aço doce. O módulo de elasticidade do 
alumínio é bastante baixo (7000 Kg/mm2) 
comparado com o cobre e o aço. 
 
 
11.4.2 - Designação do Alumínio e suas 
ligas 
As tabelas 11.4.1 e 11.4.2 mostram 
como as ligas de alumínio são designadas: 
 
 124
Tabela 11.4.1 - Ligas de Alumínio Traba-
lhadas. 
Designação da Série Elemento de Adição 
1XXX 99% de Al (mínimo) 
 2XXX Cobre 
3XXX Manganês 
4XXX Silício 
5XXX Magnésio 
6XXX Magnésio e Silício 
7XXX Zinco 
8XXX Outros elementos 
9XXX Série não usada 
 
 
Tabela 11.4.2 - Ligas de Alumínio Fundido. 
Designação da 
Série 
Elemento de Adição 
1XX.X 99% de Al 
(mínimo) 
2XX.X Cobre 
3XX.X Sílicio com cobre 
e/ou magnésio 
4XX.X Silício 
5XX.X Magnésio 
6XX.X Série não usada 
7XX.X Zinco 
8XX.X Estanho 
9XX.X Outros elementos 
 
Para as ligas trabalhadas na série 
1XXX a designação 10XX é utilizada para 
indicar composições não ligadas, os dois 
dígitos finais indicam o teor mínimo em % 
de alumínio. Ex: liga1089, contém 99,89% 
de Al. 
Nas séries de 2XXX a 9XXX o se-
gundo dígito indica uma modificação na 
liga, os dois dígitos restantes indicam ape-
nas diferentes ligas na série. 
Quando as ligas são fundidas, o pri-
meiro dígito indica a série da liga. Os dois 
números subsequentes indicam para a série 
1XXX a impureza específica da liga. Para as 
outras séries indica composições específi-
cas. O dígito separado por um ponto indica 
se é fundido (zero) ou se é um lingote (um). 
 
 
 
 
11.4.3 - Ligas Trabalháveis Não Tratáveis 
Estas ligas apresentam encruamento 
em proporção com o grau de trabalho sofri-
do. Uma dada condição, estado ou têmpera 
da liga, é indicado pelo símbolo convencio-
nal que dá idéia relativa do grau de encrua-
mento existente. 
Denomina-se de "F" as ligas que não 
sofreram tratamento térmico algum. As ligas 
que sofreram tratamento térmico de recozi-
mento para eliminar o encruamento são de-
signadas pela letra "O". O encruamento é 
indicado pela letra "H" em graduações di-
versas. 
 
 
11.4.4 - Ligas Tratáveis Termicamente 
São ligas em que as propriedades 
mecânicas podem ser melhoradas com tra-
tamento térmico. 
Em comparação às ligas não tratadas 
termicamente estas alcançam maior resis-
tência com pouca perda de ductilidade. 
Nestas ligas as letras "F" e "O" são 
empregadas com o mesmo significado que 
as ligas não tratáveis. A letra "T" indica que 
a liga foi temperada, sendo o algarismo sub-
sequente o indicador das operações de tra-
tamento térmico (possivelmente mecânico 
também) que são especificados para liga. 
O estado ou têmpera "W" de uma li-
ga de envelhecimento natural é uma condi-
ção instável obtida somente pelo tratamento 
de solubilização, isto é, pelo resfriamento 
brusco da liga aquecida. 
A tabela 11.4.3 a seguir mostra os 
vários estados ou têmperas das ligas tratadas 
termicamente: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 125
 
Tabela 11.4.3 – Estados ou têmperas das 
ligas tratadas termicamente. 
SÍMBOLO INTERPRETAÇÃO 
T1 Trabalhada a quente seguida de 
envelhecimento natural 
T2 Trabalhada a quente seguida de 
trabalho a frio e envelhecimento 
natural 
T3 Solubilizada, trabalhada a frio e 
envelhecida artificialmente 
T4 Solubilizada e envelhecida natu-
ralmente 
T5 Trabalhada a quente e envelheci-
da artificialmente 
T6 Solubilizada e envelhecida artifi-
cialmente 
T7 Solubilizada e superenvelhecida 
T8 Solubilizada, trabalhada a frio e 
envelhecida artificialmente 
T9 Solubilizada, artificialmente 
envelhecida e trabalhada a frio 
T10 Trabalhada a quente, trabalhada a 
frio e envelhecida artificialmente 
 
 
11.4.5 - Tratamentos Térmicos 
Solubilização 
Tratamento térmico que visa dissol-
ver as fases microscópicas simples ou in-
termediárias, presentes na matriz de uma 
liga, pelo aquecimento ao campo monofási-
co inerente. A liga é mantida nessa tempera-
tura até a obtenção de uma solução sólida 
homogênea. 
Logo após, pelo resfriamento rápido, 
mantemos o estado monofásico à temperatu-
ra ambiente. A solubilização é uma etapa 
preparatória para o futuro tratamento de 
endurecimento por precipitação. Com o res-
friamento brusco para têmperar, produz uma 
solução supersaturada, estado instável a 
temperatura ambiente. 
De maneira geral, todas as ligas, cu-
jos sistemas apresentam soluções sólidas 
terminais com razoável diferença nos limites 
de solubilidade entre a temperatura ambiente 
e o máximo de solubilidade nas isotermas. 
 
 
 
 
Recozimento para Recristalização e Ho-
mogeneização 
Este tratamento é realizado geral-
mente em temperaturas entre 300 e 400°C, 
Havendo uma recristalização quase instan-
tânea. O resfriamento subsequente é realiza-
do em forno com velocidade de 30°C por 
hora até 250°C e posterior resfriamento ao 
ar, obtendo maior ductilidade. 
Em ligas trabalhadas , deve-se em-
pregar faixa de temperaturas menores, quan-
do o grau de encruamento for menor. 
O aquecimento de muitas ligas deve 
ser abaixo das temperaturas eutética e peri-
tética (50 - 100°C), em razão do zoneamento 
estrutural, de segregação interdendrítica e 
dos eutéticos e peritéticos, concentradas nas 
áreas intergranulares, caso contráriohaveria 
uma fusão parcial, podendo haver oxidação, 
o que tornaria a liga "queimada" 
 
 
Teoria do Endurecimento por Precipita-
ção 
Será utilizado como exemplo a liga 
Al 6463, esta liga tem como elementos 
Al.Si.Mg e a precipitação ocorre na forma 
Mg2Si, através de um processo de nucleação 
e crescimento. 
Inicialmente, é necessário que exis-
tam zonas ricas em soluto formando regiões 
de possível nucleação. Após a nucleação, as 
partículas , no caso de Mg2Si, crescem a 
partir dos elementos Mg e Si presentes na 
liga. Nenhuma precipitação pode ocorrer até 
que se inicie a nucleação, mas uma vez ini-
ciada, a solução sólida pode perder seus 
átomos de Mg e Si de duas formas: pelo 
crescimento das partículas já formadas e 
pela formação de núcleos adicionais. 
A velocidade de precipitação varia 
com a temperatura. Onde as temperaturas 
são baixas, é necessário longos períodos de 
tempo para completar a precipitação, pois a 
velocidade de difusão é muito pequena. Nes-
te caso a velocidade é controlada pela difu-
são dos átomos. 
Quando as temperaturas são altas, a 
velocidade de difusão é alta, porém o grau 
de supersaturação é menor, havendo portan-
 126
to uma temperatura ótima, na qual a veloci-
dade de precipitação é máxima. 
O efeito mais importante da precipi-
tação da segunda fase é um endurecimento 
da estrutura devido a deformação do retículo 
cristalino. 
Na figura 11.4.1 temos uma repre-
sentação gráfica mostrando que a curva de 
envelhecimento possui um ponto máximo, 
se as amostras forem mantidas por um longo 
tempo ocorrerá uma diminuição da dureza, 
este efeito é denominado de superenvelhe-
cimento. 
 
Fig. 11.4.1 – Curva de envelhecimento. 
 
A composição química também in-
fluencia a curva de envelhecimento. Para 
baixas concentrações de soluto o grau de 
supersaturação é pequeno no final do trata-
mento de solubilização, e a energia livre do 
sistema é pouco maior do que a concentra-
ção de equilíbrio. Sob essas condições a 
nucleação da segunda fase é difícil e o endu-
recimento ocorre lentamente em temperatura 
constante . Portanto a dureza máxima obtida 
será pequena, porque a quantidade total de 
precipitados não é grande, pois em geral, 
quanto menor for a quantidade de precipita-
dos, menor será a dureza máxima. Por outro 
lado, o aumento da concentração total de 
soluto, aumenta a dureza máxima para uma 
dada temperatura de envelhecimento. Quan-
to maior a quantidade de solutos maior será 
o número de precipitados, maior a dureza e 
maior a velocidade de crescimento em vir-
tude da maior quantidade de soluto disponí-
vel para formação dos precipitados pois 
maior é o grau de supersaturação. 
 
 
 
Superenvelhecimento 
A continuação do processo de segre-
gação, por longos períodos de tempo, ocasi-
ona uma precipitação real, ocorre o amole-
cimento do metal e diz-se então que foi su-
perenvelhecido. 
Como o crescimento da segunda fase 
implica em áreas relativamente grandes, que 
não conseguem resistir ao escorregamento, 
observa-se um amolecimento significativo. 
Ou seja, o endurecimento inicial é seguido 
por um amolecimento do qual resulta uma 
aglomeração do precipitado. 
Podem ser observados dois efeitos da 
temperatura de envelhecimento: 
-precipitação, o endurecimento co-
meça mais rapidamente em temperaturas 
mais altas. 
-superenvelhecimento, o amoleci-
mento ocorre tanto mais rápido quanto mai-
or a temperatura. 
 
 
11.4.6 - Diagrama Binário Alumínio-
Cobre 
Observando a figura 11.4.2 referente 
ao diagrama eutético Al-Cu, constatamos 
que o cobre solubiliza-se no alumínio for-
mando uma solução sólida de reticulado 
cúbico cristalino de faces centradas. O má-
ximo de cobre solubilizado ocorre a 548°C 
com 5,65%. 
A liga de composição eutética com 
33,2% de cobre em peso apresenta-se com 
textura lamelar CuAl2, fase intermediária, 
em matriz de solução sólida rica em alumí-
nio, com cobre residual. 
As ligas com menos de 0,3% de co-
bre a temperatura ambiente são considera-
das alumínio puro. 
A liga mais importante deste sistema 
encontra-se com 4% de cobre em peso. 
 
 
 127
 
Fig. 11.4.2 - Diagrama eutético binário Al-Cu. 
 
 
11.4.7 - Diagrama Binário Alumínio -
Silício 
As ligas mais importantes de Al-Si 
encontram-se entre 8 a 14% de silício. Estas 
ligas podem ter suas propriedades melhora-
das através do superesfriamento ou pela 
ação de agentes modificadores. A figura 
11.4.3 mostra o diagrama binário alumínio-
silício: 
 
 
Fig. 11.4.3 - Diagrama binário Alumínio Silício. 
 
 
11.4.8 - Sistema Alumínio-Magnésio-
Silício 
O magnésio e o silício ,em ligas de 
alumínio, quando combinados são capazes 
de formar um composto intermetálico 
Mg2Si, originando um sistema quase binário 
bastante semelhante ao sistema Al-Cu. Po-
rém, a fase Mg2Si tem efeito endurecedor 
maior que a fase CuAl2, não afetando tanto a 
resitência à corrosão. Na figura 11.4.4 temos 
a representação do diagrama quase-binário 
Al-Mg2Si: 
 
Fig. 11.4.4 - Sistema quase-binário Al-Mg2Si. 
 
 
11.4.9 - Função dos Elementos 
- Silício : elemento mais utilizado nas ligas 
de alumínio fundidas, seu teor varia de 12 a 
13%. Este elemento aumenta a fluidez, re-
duz a concentração externa, melhora a es-
tanqueidade ( menor porosidade) no produto 
fundido, reduz o coeficiente de expansão e 
melhora a soldabilidade. 
 
- Cobre : É um dos principais elementos 
endurecedores em ligas de alumínio fundi-
das. 
Aumenta a resistência nas ligas tra-
tadas e não tratadas termicamente. A solubi-
lidade do cobre no alumínio é bastante ele-
vada em altas temperaturas e apenas ligei-
ramente solúvel a temperatura ambiente. 
Esta característica torna a liga termicamente 
tratável e melhora as propriedades mecâni-
cas. 
 
- Magnésio : De modo semelhante ao cobre, 
tem características de solubilidade sólida 
que permite a liga ser tratada termicamente. 
O magnésio torna difícil a oxidação devido a 
tendência de oxidação. 
De modo geral, adições de magnésio 
aumentam a resistência mecânica e a ducti-
 128
lidade. Também melhoram a resistência a 
corrosão e a usinabildade. 
 
- Titânio : Nas ligas de fundição é utilizado 
como refinador de grão em teores variando 
de 0,05 a 0,20%.Também aumenta a resis-
tência à tração e a ductilidade. 
 
- Ferro : Algumas vezes é adicionado para 
diminuir a contração. Agem como refinado-
res de grão, com exceção nas ligas fundidas 
em areia. Nas ligas fundidas sob pressão 
diminui o agarramento ao molde. O teor de 
ferro deve ser controlado entre 0,15 e 1,2%. 
 
- Manganês : Atua como refinador de grão 
para reduzir a contração. Em combinação 
com o ferro o manganês deve ser controla-
do, pois pode haver a formação de partículas 
do constituinte primário, ocasionando redu-
ção na resistência. 
 
- Cromo : Primeiramente é utilizado como 
refinador de grão. Em certas ligas como Al-
Zn-Mg é utilizado para diminuir trincas de 
tensão e corrosão sob tensão. Pode ser utili-
zado para melhorar a resistência em tempe-
raturas elevadas. 
 
- Níquel : Melhora a estabilidade dimensio-
nal e aumenta a resistência em altas tempe-
raturas.: 
 
- Zinco : Não deve ser utilizado em grandes 
quantidades, pois torna a liga frágil a quente 
e produz alta contração. Quando combinado 
com o magnésio aumenta a resistência ao 
impacto, melhora a resistência à tração e a 
ductilidade. Pequenas quantidades deste 
elemento melhoram a usinabilidade. 
 
 
11.4.10 - Metalografia do alumínio e ligas 
- Macrografia : O lixamento é realizado 
com água destilada até granulometria 600. O 
ataque mais efetivo é o de água régia fluora-
da principalmente em peças fundidas ou 
Reativo de Tucker : 45 HCl : 15HF : 
15HNO3 : 25H2º 
- Micrografia : Quando efetuarmos opoli-
mento mecânico deve-se levar em conta o 
pH, a suspensão de alumina que possui pH 9 
deve ser neutralizada com ácido bórico para 
pH 7. 
Ao usar pastas de diamante 5-3-1 
e1/2 µm, o ataque deve ser realizado imedia-
tamente para evitar passivação. 
Os reativos mais comuns para o ata-
que químico são os seguintes: 
 
-Ácido fluorídrico : 0,5% HF e água destila-
da para completar 100ml. Deixa-se o reativo 
embebido em algodão sobre a peça por 15 s. 
Utilizado para verificar os constituintes de 
todas as ligas leves. 
-Nitrato férrico : 25% de nitrato férrico e 
100 ml água destilada. Feito com algodão pr 
30 s. Permite visualizar-se o constituinte 
CuAl2. 
-Ácido sulfúrico : 20% de ácido sulfúrico e 
100ml de água. A amostra deve ser imersa 
na solução a 70°C por 30 s. Permite a visua-
lização de ferro. 
 
 
11.4.11 - Aplicações do alumínio e suas 
ligas 
- Indústria aeronáutica : peças da fuselagem 
dos aviões, rebites, etc. 
- Indústria automobilística : peça, estruturas, 
rebites, etc. 
- Indústria de alimentos : recipientes para 
bebidas e conservas, envólucro de uso do-
méstico. 
- Equipamentos gerais: condutores elétricos, 
trocadores de calor, tanques para armaze-
namento de combustível, utensílios domésti-
cos, etc. 
- Construção civil : perfis de alumínio.