Liga de Alumínio ASTM B316 Grau 2024 H13: Alta Resistência, Liga Grau Aeronáutico
Visão Geral da Liga 2024 H13
A liga 2024 (Al-Cu-Mg) é a liga de alta resistência por excelência da série 2000, amplamente utilizada na indústria aeroespacial para estruturas primárias. No temper H13 (trabalhado a frio e estabilizado), oferece resistência à tração de 220–290 MPa. No estado recozido (O), apresenta excelente formabilidade e boa maquinabilidade, permitindo conformação complexa antes do tratamento térmico final para T3, T4 ou T6.
O teor de cobre mais elevado (3,8–4,9%) e magnésio (1,2–1,8%) proporcionam resposta superior ao tratamento térmico, atingindo resistências acima de 470 MPa no temper T3/T4. A contrapartida é a menor resistência à corrosão atmosférica e à corrosão sob tensão; requer proteção superficial (alclad, primer, pintura, anodização) em ambientes agressivos. Soldagem por fusão não é recomendada.
Principais Aplicações
- Estruturas de aeronaves: fuselagem, asas, nervuras, longarinas (temper T3/T4)
- Fixadores aeroespaciais de alta resistência (parafusos, rebites)
- Componentes de satélites e veículos de lançamento
- Engrenagens, eixos, cames de alta performance
- Equipamentos militares e de defesa
- Peças de corrida (automobilismo, motociclismo)
Propriedades Físicas e Mecânicas
Propriedades Gerais
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Densidade | 2,75 – 2,84 g/cm³ | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Propriedades Mecânicas (Temper H13)
| Propriedade | Valor | Condição | Norma Relacionada | Forma | Comentário |
|---|
| Módulo de elasticidade (Young) | 70,0 – 73,0 GPa | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Tenacidade à fratura (plane-strain) | 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 | 26,0 – 27,5 GPa | – | – | – | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Resistência à tração (UTS) | 220 – 290 MPa | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão | Intervalo típico para vergalhões e fios no temper H13 |
Propriedades Térmicas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Coeficiente de expansão térmica | 16 – 24 µm/m·K (1,6–2,4×10⁻⁵ 1/K) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| Ponto de fusão (intervalo de solidificação) | 500 – 650 °C | Típico para alumínio forjado série 2000 |
| 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 (varia com temper) |
Propriedades Elétricas
| Propriedade | Valor | Comentário |
|---|
| Condutividade elétrica | 18 – 30 MS/m (18.000.000 – 30.000.000 S/m) | Típico para alumínio forjado série 2000 (~30–50% IACS) |
| Resistividade elétrica | 34 – 60 nΩ·m (3,4–6,0×10⁻⁸ Ω·m) | Típico para alumínio forjado série 2000 |
Composição Química (ASTM B316, Formas: Fio, Vergalhão)
| Elemento | Intervalo (% em peso) | Condição | Norma | Forma |
|---|
| Cromo (Cr) | 0,10 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Cobre (Cu) | 3,8 – 4,9 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Ferro (Fe) | 0,50 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Magnésio (Mg) | 1,2 – 1,8 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Manganês (Mn) | 0,30 – 0,90 | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Silício (Si) | 0,50 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Titânio (Ti) | 0,15 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Zinco (Zn) | 0,25 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Outros (cada) | 0,05 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Outros (total) | 0,15 máx. | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
| Alumínio (Al) | Restante | H13 | ASTM B316 | Fio, Vergalhão |
Propriedades Tecnológicas
| Propriedade | Avaliação |
|---|
| Trabalhabilidade (conformação a frio/quente) | Moderada – excelente no estado O; limitada no H13; conformação a quente boa |
| Soldabilidade | Não recomendada por fusão – trincas a quente, perda de resistência e corrosão; use união mecânica (rebites, parafusos) ou adesivos estruturais |
| Maquinabilidade | Boa a excelente – melhor no temper T3/T4; cavacos controlados |
| Tratamento térmico | Solubilização ~495°C, têmpera em água fria, envelhecimento natural (T4) ou artificial (T6/T3) |
| Proteção contra corrosão | Essencial – use alclad (revestimento de alumínio puro), primer inibidor, pintura ou anodização dura |
Temperos Comuns da Liga 2024 e Resistências Típicas
| Temper | Resistência à Tração (MPa) | Limite Escoamento (MPa) | Alongamento (%) | Condição |
|---|
| O (Recozido) | ~140–210 | ~70–110 | 20–25 | Máxima formabilidade |
| T3 (Solubilizado, trabalhado a frio, envelhecido naturalmente) | 470–490 | 325–360 | 10–15 | Estruturas aeroespaciais padrão |
| T4 (Solubilizado, envelhecimento natural) | 470–485 | 300–345 | 12–18 | Peças conformadas, posterior envelhecimento |
| T6 (Solubilizado, envelhecimento artificial) | 485–510 | 415–440 | 5–10 | Máxima resistência, baixa tenacidade |
| H13 (Trabalhado a frio, estabilizado) | 220–290 | 180–250 | 4–8 | Fios, vergalhões, hastes para usinagem |
Normas Relacionadas
- ASTM B316 – Fios e vergalhões
- ASTM B209 – Chapas e folhas (alclad 2024)
- ASTM B211 – Barras, vergalhões, fios
- ASTM B221 – Perfis extrudados
- AMS 4035, 4036, 4037, 4040, 4041 (especificações aeroespaciais)
- QQ-A-225/6 (especificação federal)
