O Que É o Alumínio 7021?
O 7021 é uma liga Al-Zn-Mg tratável termicamente da família 7xxx, registada como EN AW-7021 (AlZn5.5Mg1.5) e como UNS A97021. É o grau 7xxx a escolher quando a peça tem de manter tolerância através de maquinagem pesada, ou tem de ser soldada e ainda atingir uma classe de resistência 7xxx — duas coisas que o 7075 não consegue fazer.
O compromisso que faz é o cobre. O 7075 contém 1,2–2,0% de cobre, o que lhe confere a sua resistência máxima e lhe custa a soldabilidade e o desempenho à corrosão sob tensão. O 7021 limita o cobre a 0,25%, abdica de aproximadamente 30% dessa resistência e, em troca, maquina-se limpidamente, mantém-se plano através de cortes profundos e pode ser soldado por fusão — uma combinação que o resto da família 7xxx não oferece.
Composição Química do 7021
Os limites abaixo são os valores registados segundo a EN 573-3. Um intervalo fora destes num certificado veio de uma norma diferente, não de um 7021 diferente.
| Elemento | Peso % | Função |
| Silício (Si) | 0,25 máximo | Limite de impurezas |
| Ferro (Fe) | 0,40 máx | Limite de impurezas |
| Cobre (Cu) | 0,25 máximo | Teto que mantém a liga soldável |
| Manganês (Mn) | 0,10 máximo | Limite de impurezas |
| Magnésio (Mg) | 1.2 - 1.8 | Elemento endurecedor |
| Cromo (Cr) | 0,05 máximo | Limite de impurezas |
| Zinco (Zn) | 5.0 - 6.0 | Principal elemento de endurecimento |
| Titânio (Ti) | 0,10 máximo | Refinador de grão |
| Zircônio (Zr) | 0.08 - 0.18 | Eleva a temperatura de recristalização; suporta a soldabilidade |
| Outros, cada / total | 0.05 / 0.15 | — |
| Alumínio (Al) | Restante | Metal base |
Apenas três linhas são adições deliberadas — zinco, magnésio e zircónio; todos os outros elementos são um teto sobre o que pode estar presente. O cobre é a linha a verificar primeiro, porque este grau limita-o a 0,25%. O alumínio é registado como o remanescente, não como um intervalo fixo.
Propriedades Mecânicas por Têmpera
O 7021 é encomendado principalmente em T6 e T651. A EN 485-2 abrange chapa, tira e placa; a EN 755-2 abrange barra extrudida, tubo e perfis.
| Propriedade | Valor | Condição |
| Resistência à tração, Rm | 400 MPa mín. (≈410 MPa típico) | T6, chapa e placa, EN 485-2 |
| Tensão de prova, Rp0.2 | 350 MPa mín. | T6, chapa e placa, EN 485-2 |
| Alongamento, A / A50 | 10% mín. / 8% mín. | T6, chapa e placa, EN 485-2 |
| Dureza | ≈120 HBW | T6 |
| Propriedade física | Valor |
| Densidade | 2,80 g/cm³ |
| Módulo de elasticidade | 70 GPa |
| Condutividade térmica | 125 – 155 W/m·K |
| Expansão térmica | 23 µm/m·K |
Uma tensão de prova de 350 MPa é aproximadamente 27% acima do 6061-T6 e cerca de 30% abaixo do 7075-T6 — um verdadeiro grau 7xxx sem ser um de resistência máxima. A condutividade térmica carrega o outro número comercialmente decisivo: 125–155 W/m·K é o que permite a um molde de alumínio ciclar mais rapidamente do que um de aço.
As espessuras finas superam o mínimo da placa — chapa de qualidade para anodização de 1,5 a 3 mm é rotineiramente ensaiada a 460–480 MPa para T6 e T651. Leia os mínimos da EN 485-2 como valores de projeto e os valores mais finos como desempenho do laminador; o certificado do seu lote decide qual se aplica.
Onde a 7021 É Utilizada
Três grupos de aplicação representam a maior parte do grau, e cada um decorre da mesma propriedade — baixa tensão residual na placa, mais maquinagem livre.
Moldes e Placas para Ferramentas
O mercado central. Moldes de injeção e sopro, termoformagem e ferramentas de transferência de resina usam todos placas de cavidade 7021, assim como placas de base e mesas de fixação de máquinas. A baixa tensão interna é a razão: uma cavidade profunda mantém a sua forma em vez de fluir à medida que o material é removido, e o argumento contra ferramentas de aço é o tempo de ciclo e não a resistência.
Componentes Maquinados e Hidráulicos
Blocos de distribuição, corpos de válvulas, placas de montagem e componentes de acionamento usam o mesmo comportamento de corte — aparas curtas, acabamento limpo, vida da ferramenta que se mantém em corridas longas. Onde o corte é profundo ou assimétrico, especifique T651.
Montagens soldadas
O 7021 é uma das poucas ligas Al-Zn-Mg que pode ser soldada por fusão, o que decorre do teto de cobre e da adição de zircónio. Onde uma peça necessita de resistência 7xxx e uma junta soldada, é por isso que o grau é especificado. Em estrutura soldada em volume, 7005 ou 7020 é geralmente a via mais económica.
Opções de Têmpera da 7021
O 7021 é fornecido em três condições, cada uma abordando um requisito de processamento diferente.
| Temperamento | Tratamento | Classe de resistência | Melhor para | Evitar quando |
| T6 | Solução tratada termicamente e envelhecida artificialmente | Mínimos da EN 485-2 | Moldes, peças estruturais gerais e peças soldadas fornecidas prontas a usar | Maquinagem profunda onde a tensão residual é importante |
| T651 | T6 mais um estiramento controlado de alívio de tensões de 1–3% | Mesma classe que T6 | Peças fortemente maquinadas: cavidades profundas, cortes assimétricos, planicidade rigorosa | Não necessário onde apenas corte ligeiro ou perfuração está envolvido |
| T62 | Tratado em solução e envelhecido após conformação ou fabrico | Equivalente a T6 | Conjuntos envelhecidos como peça acabada em vez de fornecidos envelhecidos | Encomendar matéria-prima — especificar T6 ou T651 |
7021 vs 7075 vs 6061
Estas três ligas cobrem a maioria das decisões em alumínio de alta resistência.
| Propriedade | 7021-T6 | 7075-T6 | 6061-T6 |
| Resistência à tração | 400 MPa mín. (≈410 típico) | 572 MPa típico | 310 MPa típico |
| Tensão de prova | 350 MPa mín. | 503 MPa típico | 276 MPa típico |
| Alongamento | 10% mín. | ~11% | 12–17% |
| Densidade | 2,80 g/cm³ | 2,81 g/cm³ | 2,70 g/cm³ |
| Tensão residual / estabilidade | Muito baixa; grau de placa de ferramenta | Alta; move-se durante maquinagem pesada | Moderado |
| Usinabilidade | Excelente; aparas curtas, bom polimento | Bom | Bom |
| Soldabilidade | Bom, com MIG/TIG qualificado e vareta 5356 ou 5183 | Não recomendado para soldadura por fusão | Excelente, todos os processos comuns |
| Resistência à corrosão | Moderada; necessita revestimento ou anodização | Limitada; necessita revestimento ou revestimento por soldadura | Bom |
| Aplicações típicas | Moldes, placas de ferramenta, peças maquinadas e hidráulicas, conjuntos soldados | Peças maquinadas de alta tensão, estrutura de fuselagem | Fabricação geral, marinha, arquitetura |
A coluna 7021 é o mínimo da EN 485-2; as colunas 7075 e 6061 são valores típicos publicados. Compare a ordenação e não os decimais, e confirme os valores aplicáveis à sua própria forma e espessura no certificado do laminador.
Trabalhar com 7021
Usinagem
A maquinagem é a razão pela qual o grau existe, e o 7021 tem um desempenho no topo da gama para uma liga 7xxx. As aparas quebram-se curtas, o acabamento superficial é limpo, e ferramentas de carboneto a velocidades de fuso moderadas a altas resistem bem. O aço rápido funciona para formas pouco profundas, mas é no carboneto que está a economia.
Para cavidades profundas, cortes assimétricos ou tolerâncias de planura apertadas, especifique T651 em vez de T6. O estiramento de alívio de tensões é aplicado antes do corte, para que a placa não se alivie e empena a meio do trabalho. Para corte, perfuração e fresagem leve, o T6 é suficientemente estável.
Soldagem
O 7021 pode ser soldado por fusão, e esse é o diferenciador — resulta do limite de cobre e da adição de zircónio. O material de adição é um grau 5xxx, 5356 ou 5183, que mantém magnésio suficiente no banho para resistir à fissuração por solidificação.
Para além da escolha do material de adição, é uma questão de procedimento e não de material: o fabricante tem de qualificar o procedimento de soldadura para esta liga em vez de herdar um escrito para um trabalho 6xxx. Espere que a soldadura, e não o metal base, seja o elemento limitante da resistência, e dimensione a secção em conformidade.
Proteção contra Corrosão
Como a maioria do alumínio rico em zinco, o 7021 tem resistência à corrosão moderada e necessita de proteção para serviço exterior ou húmido. Três abordagens cobrem a maioria dos casos.
- Anodização. A anodização com ácido sulfúrico constrói uma barreira de óxido controlada. Espere que a camada seja menos uniforme do que numa liga 6xxx, e confirme a classe de acabamento numa amostra antes de libertar uma peça decorativa.
- Sistemas de pintura. Revestimento de conversão, primário epóxi e um acabamento de poliuretano é a construção industrial padrão. A preparação da superfície é o que determina se o revestimento permanece.
- Projete para drenagem. Evite cavidades, fendas e faces planas voltadas para cima onde a água se acumula. As escolhas de geometria previnem mais corrosão do que qualquer revestimento repara.
Limite de temperatura de serviço
O 7021 é endurecido por precipitação, pelo que a sua resistência depende de a fase de endurecimento se manter como foi envelhecida. O serviço contínuo acima de cerca de 100–120 °C começa a sobre-envelhecer o temper e a reduzir a tensão de prova, enquanto excursões curtas até cerca de 200 °C são toleráveis sem constituírem uma classificação de projeto.
O zircónio abranda o processo em comparação com o 7075, mas nenhuma das ligas é uma escolha para altas temperaturas. Para calor sustentado, procure antes um grau resistente ao calor.
Vantagens e Limitações em Resumo
| Fator | Vantagem | Limitação |
| Estabilidade sob maquinagem | Tensão residual muito baixa; grau de placa de ferramenta | — |
| Usinabilidade | Aparas curtas, acabamento limpo, boa polibilidade | Especifique T651 para remoção de material profunda ou irregular |
| Força | 350 MPa de prova mínima em T6 — uma verdadeira classe 7xxx | ~30% abaixo do 7075-T6, onde a tensão de prova governa |
| Soldabilidade | Uma das poucas ligas 7xxx que pode ser soldada por fusão | Necessita do seu próprio procedimento qualificado; alguma perda na zona afetada pelo calor é inevitável |
| Resistência à corrosão | Adequada após anodização ou pintura | Liga nua não adequada para serviço húmido ou marinho sem proteção |
| Condutividade térmica | 125–155 W/m·K; ciclos de molde mais rápidos do que o aço | — |
| Temperatura de serviço | Estável até cerca de 100–120 °C | Não é uma liga para altas temperaturas |
| Disponibilidade | Padrão em placa e barra, mais formas extrudidas | Menos amplamente armazenada do que o 6061; confirme antes de projetar com base nela |
Go/No-Go
Use estes limiares para decidir se o 7021 pertence ao projeto antes de o comparar com qualquer outra coisa.
Escolha o 7021 quando:
- A peça é um molde, placa de cavidade ou placa de ferramenta que tem de permanecer plana através de cortes profundos ou irregulares — especifique T651 onde a remoção de material é pesada ou assimétrica.
- A peça tem de ser soldada e necessita de resistência ao nível 7xxx que o 6061 não consegue fornecer.
- Pretende ciclos de molde mais rápidos do que o aço, apoiados por condutividade térmica de 125–155 W/m·K.
- O custo de maquinagem por peça importa mais do que os últimos por cento de tensão de prova.
Evite o 7021 quando:
- A resistência máxima determina o projeto e nada é soldado — 7075-T6 proporciona cerca de 30% a mais de resistência de prova, o que resolve peças usinadas aparafusadas e rebitadas.
- Uma resistência de prova de 276 MPa é suficiente — 6061-T6 proporciona resistência à corrosão sem custo adicional, soldagem fácil e disponibilidade muito mais ampla, e a estabilidade importa menos onde os cortes permanecem leves.
- A peça ficará desprotegida em serviço úmido, marinho ou químico — opte por uma liga 5xxx ou 6xxx.
- O serviço contínuo opera acima de cerca de 120 °C, onde o superenvelhecimento degrada o têmpera.
- A peça requer conformação severa após o envelhecimento — o 7021-T6 não é uma liga para conformação; conforme no têmpera O e faça o tratamento térmico afterwards.
- Não há nada para usinar e nenhuma solda a fazer — as vantagens da liga não têm onde se aplicar.
Conclusão
O 7021 ocupa um lugar específico na família 7xxx. Ele abre mão de aproximadamente 30% da resistência de prova do 7075 e do seu desempenho de corrosão derivado do cobre e, em troca, usina-se de forma limpa, mantém a forma através de cortes severos e pode ser soldado — uma combinação que nenhuma outra liga 7xxx oferece exatamente no mesmo pacote. Isso vale a pena pagar em uma cavidade de molde, um bloco de manifold ou uma placa usinada grande, e não vale a pena pagar em uma peça onde a carga de projeto é a única coisa que importa.
Fornecemos o 7021 em T6 e T651 como chapa, barra, tubo e bloco, com MTC em cada pedido. Nossa usinagem CNC, soldagem e anodização internas cobrem as etapas de usinagem e junção para as quais esta classe é normalmente especificada, e tamanhos personalizados com MOQ baixo são produzidos sob encomenda.
Envie-nos seu desenho, forma e têmpera, e confirmaremos o que podemos fornecer de acordo com a norma que você indicar.
Perguntas frequentes
Qual é o pedido mínimo para chapa 7021, e qual prazo de entrega devo planejar?
Tamanhos feitos sob desenho são produção personalizada com MOQ baixo, tipicamente 10–60 dias dependendo da forma, têmpera e quantidade. Tamanhos padrão de chapa e barra são enviados do estoque.
Quais documentos acompanham um pedido de 7021?
Um certificado de teste de usina reportando a química e os resultados mecânicos para o lote, incluído em cada embarque. Onde um projeto exige verificação independente, relatórios SGS podem ser providenciados sob solicitação com custo adicional de testes.
Vocês podem usinar placas de molde 7021 e fornecer peças acabadas?
Sim — placas de cavidade, blocos de manifold e placas de fixação são usinados internamente, portanto material e usinagem são cotados juntos.
O 7021 pode substituir o 7075 em um projeto de molde existente?
Somente se o projeto não for limitado pela resistência. O 7021 abre mão de aproximadamente 30% da resistência de prova do 7075, portanto uma cavidade dimensionada com base nas espessuras de parede do 7075 precisa ser reavaliada. Onde o tempo de usinagem, a planicidade e a soldabilidade determinam a escolha em vez da resistência de pico, a substituição geralmente compensa.
