Um estudo sobre o endurecimento, o processamento e propriedades mecânicas de uma liga de alumínio da série 3XXX tipo AA 3104 com adições de zinco

Abstract

Modificações na composição química e no processamento termomecânico têm sido algumas das várias alternativas estudadas, para melhorar o desempenho de ligas de alumínio tradicionais. Neste trabalho foi modificada a composição de uma liga Al-Mn-Mg do tipo AA 3104, endurecível por deformação, adicionando-se diversos teores de zinco, transformando-a numa liga Al-Mn-Mg(Zn), endurecível por precipitação. O objetivo foi estudar e quantificar os efeitos do zinco sobre o processamento termomecânico e as propriedades mecânicas da liga modificada. Ligas com teores de zinco entre 0,03 a 1,52% foram fundidas e processadas obtendo-se um encruamento semelhante a condição H-19 industrial, denominada rota R. Ligas com teores de zinco entre 1,14 a 2,17% foram fundidas e processadas segundo três diferentes rotas: na rota S, o recozimento da rota R foi substituído por solubilização antes da laminação a frio; nas rotas E3H e E6H, as tiras laminadas a frio foram envelhecidas em dois estágios: 121°C por três horas para as duas rotas, mais três horas para a rota E3H e seis para a rota EH a 163°. A tensão de escoamento (SIGMA IND E) e a resistência à tração (SIGMA IND T) para a rota R aumentaram da ordem de 18% e 19% respectivamente, com o aumento do teor de zinco, enquanto o alongamento (E) permaneceu em torno de 4,5%. As propriedades mecânicas (SIGMA IND E SIGMA T E ) AUMENTARAM EM TORNO DE 25%, 31% E 27%, respectivamente, para a rota S. Considerando concentrações aproximadamente iguais de zinco, não foram verificadas diferenças significativas para (SIGMA E SIGMA T), entre as rotas R E S, no entanto, a rota S apresentou alongamento médio maior que a rota R da ordem 44%. Os menores valores de (SIGMA IND E SIGMA IND T) e os maiores valores de E foram obtidos para a rota E6H.

Modifications in the chemical compostion and termomechanical processing have been among various alternatives to improve the perfomance of the traditional alloys. In this work the composition of a Al-Mn-Mg non-heat treatable alloy of the type AA3104 has been modified by the addition of various zinc contents to transform it in a Al-Mn-Mg-(Zn) precipitation heat treating alloy. The aim of this work was to study and to value the effects of zinc additions on thermomechanical processing and mechanical properties of the modified alloy. In the R route, alloys containing zinc varyyng from 0,03 to 1,52%, after cas were processed to achieve a cold rolled condition similar to industrial H19 temper. Alloys containing zinc, varying from 1.14to 2.17% after cast were processed according to three different routes: a) the S route substituted the annealing of the R route by solution heat treatment and quenching, before cold rolling; b) for E3H and E6H routes, the cold rolling strips were heat reated in two-step aging, which consisted of 3 h at 121°C for two routes, plus 3 h at 163°C for E3H and 6h for E6H. It was found that for R roue the yield strength (SIGMA IND E) and the ultimate tensile strength (SIGMA IND T) increased on average for 18% and 19%, respectively, as the zinc content increased from 0,03 to 1,52, whereas the elongation (E) held almost constant on average for 4,5%. The mechanical properties (SIGMA IND E SIGMA IND T) and E for S route increased about 25%, 31% and 27% respectively. Aproximately equal amounts of zinc didn't cause significative differences for (SIGMA IND E e SIGMA IND T) among S and R routes, however, the average elongation of the S route was hogher than R route about 44%. Thw lowest values for (SIGMA IND E SIGMA IND T) and consequently the highest for E were obtained for E6H route.