Liga de Alumínio AA 2002 T4: Normas, Propriedades e Desempenho (Série 2000)
Visão Geral da Liga AA 2002 T4
A liga AA 2002 é uma liga de alumínio-cobre (série 2000) no tempero T4 (tratamento de solução + envelhecimento natural à temperatura ambiente). É uma liga tratável termicamente, oferecendo alta resistência mecânica, boa tenacidade à fratura e usinabilidade excelente. Originalmente desenvolvida para aplicações aeroespaciais (estruturas de fuselagem, painéis de asa), é também usada em componentes estruturais de alta performance.
Propriedades Gerais
| Propriedade | Valor | Condição | Normas Relacionadas |
|---|
| Densidade | 2,73 g/cm³ | T4 | AA Standards |
Propriedades Mecânicas
| Propriedade | Valor | Condição | Normas Relacionadas | Observação |
|---|
| Módulo de elasticidade (E) | 70,0 – 73,0 GPa | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Tenacidade à fratura em deformação plana (KIc) | 22,0 – 35,0 MPa·√m | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Módulo de cisalhamento (G) | 26,0 – 27,5 GPa | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Resistência à tração (Rm) | 320,0 – 340,0 MPa | T4 | AA Standards | – |
Propriedades Térmicas
| Propriedade | Valor | Observação |
|---|
| Coeficiente de expansão térmica | 16 – 24 × 10⁻⁶ 1/K | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Ponto de fusão | 500 – 650 °C | Típico para alumínio forjado série 2000 (intervalo amplo devido a eutéticos Al-Cu) |
| Calor específico | 816 – 963 J/(kg·K) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Condutividade térmica | 112 – 251 W/(m·K) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Propriedades Elétricas
| Propriedade | Valor | Observação |
|---|
| Condutividade elétrica | 18 – 30 MS/m (≈ 31 – 52% IACS) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Resistividade elétrica | 34 – 60 nΩ·m | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Composição Química (Limites em % massa)
| Elemento | Teor | Condição | Normas |
|---|
| Cromo (Cr) | 0,20 máx. | T4 | AA Standards |
| Cobre (Cu) | 1,5 – 2,5 | T4 | AA Standards |
| Ferro (Fe) | 0,30 máx. | T4 | AA Standards |
| Magnésio (Mg) | 0,50 – 1,0 | T4 | AA Standards |
| Manganês (Mn) | 0,20 máx. | T4 | AA Standards |
| Silício (Si) | 0,35 – 0,80 | T4 | AA Standards |
| Titânio (Ti) | 0,20 máx. | T4 | AA Standards |
| Zinco (Zn) | 0,20 máx. | T4 | AA Standards |
| Alumínio (Al) | Restante | T4 | AA Standards |
Propriedades Tecnológicas
| Propriedade | Avaliação |
|---|
| Trabalhabilidade / Usinabilidade | Moderada |
Normas de Referência
- AA Standards – The Aluminum Association (registro da liga 2002)
- Normas aeroespaciais relacionadas: AMS 4037, AMS 4040, AMS-QQ-A-250/4
O Tempero T4: Tratamento Térmico
O tempero T4 consiste em:
- Tratamento de solução (Solution Heat Treatment): Aquecimento a ~495–505°C, manutenção por tempo adequado (conforme espessura), seguido de têmpera rápida em água.
- Envelhecimento natural: Estabilização à temperatura ambiente por ~4–5 dias (atinge ~95% da resistência final T4).
O T4 oferece a melhor combinação de resistência, tenacidade e resistência à corrosão sob tensão (SCC) entre os temperos da série 2000. O tempero T6 (envelhecimento artificial) proporciona resistência ainda maior, mas com menor tenacidade e maior suscetibilidade a SCC.
Comparativo: Série 2000 vs Outras Séries
| Característica | Série 2000 (Al-Cu) | Série 3000 (Al-Mn) | Série 6000 (Al-Mg-Si) | Série 7000 (Al-Zn-Mg) |
|---|
| Resistência à tração (T4/T6) | Alta (320–480 MPa) | Média (160–270 MPa) | Média-alta (200–310 MPa) | Muito alta (400–570 MPa) |
| Tenacidade à fratura | Boa (T4) | Boa | Boa | Moderada |
| Resistência à corrosão | Moderada/baixa | Boa | Boa | Moderada |
| Usinabilidade | Excelente | Boa | Boa | Boa |
| Soldabilidade | Difícil (trinca a quente) | Boa | Boa | Difícil |
| Tratável termicamente | Sim | Não | Sim | Sim |
Aplicações Típicas
- Estruturas aeroespaciais: painéis de fuselagem, longarinas, nervuras de asa
- Componentes estruturais de alta relação resistência/peso
- Fixadores aeroespaciais (parafusos, rebites) – frequentemente em T6/T8
- Aplicações militares e de defesa
- Equipamentos de alta performance automotiva/motorsport
Limitações e Cuidados Críticos
- Soldabilidade pobre – alta suscetibilidade a trinca a quente (solidificação) e trinca por tensão. Requer processos especiais (FSW, EBW, laser) ou metal de adição 2319/4047 com pré-aquecimento controlado.
- Corrosão sob tensão (SCC) – suscetível na direção curto-transversal (S-T). Requer proteção superficial (alclad, anodização, primer/pintura) e controle de tensões residuais.
- Corrosão intercristalina – possível se tratamento térmico inadequado. Verificar por ensaio ASTM G110 (exfoliação) ou G67 (SCC).
- Não usar em aplicações marítimas expostas sem proteção completa (revestimento + inibidores + projeto para drenagem).
- Envelhecimento natural contínuo – propriedades mudam nos primeiros dias/semanas após têmpera; dimensionar com propriedades T4 estabilizadas.
Alternativas Modernas
Para novas aplicações aeroespaciais, ligas mais recentes como 2050 (Al-Cu-Li), 2195 (Al-Cu-Li-Ag), 2099 ou 7050/7055/7085 (série 7000) oferecem melhor combinação de resistência, tenacidade, resistência à fadiga e resistência à corrosão. A 2002 permanece relevante para manutenção de frota existente e aplicações legadas.
