Aluminio 2007: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Integral

2007 es una aleación de aluminio perteneciente a la serie 2xxx, una familia dominada por el cobre como principal elemento de aleación. Las aleaciones de esta serie se clasifican como aleaciones de aluminio-cobre(-magnesio/manganeso) tratables térmicamente y están diseñadas para alcanzar alta resistencia mediante endurecimiento por precipitación en lugar de sólo por endurecimiento por trabajo.

Los principales elementos de aleación en el 2007 son cobre (elemento principal de endurecimiento), con adiciones controladas de magnesio y manganeso para la cinética de precipitación y control de la estructura del grano; hierro, silicio, cromo y titanio aparecen típicamente como impurezas controladas o adiciones de microaleación. El mecanismo de endurecimiento es el clásico envejecimiento: tratamiento térmico en solución, temple y envejecimiento artificial producen finos precipitados theta (Al2Cu) y asociados que aumentan significativamente los límites elásticos y las resistencias a la tracción última.

Las características clave del 2007 incluyen una elevada relación resistencia-peso, moderada maquinabilidad y conductividad térmica aceptable en comparación con otras aleaciones de la serie 2xxx. La resistencia a la corrosión es inferior a la de las series 5xxx y 6xxx y la soldabilidad es limitada sin selección especial de aportes y tratamientos post-soldadura; la conformabilidad es buena en temple recocido y envejecido naturalmente pero se deteriora al aumentar la resistencia por envejecimiento artificial.

Las industrias que usan el 2007 generalmente incluyen subestructuras y accesorios aeroespaciales donde se requiere alta resistencia y resistencia a la fatiga, sistemas de defensa y armamento para componentes estructurales, y aplicaciones automotrices especializadas donde es necesaria una mejora localizada de la resistencia. Los ingenieros seleccionan el 2007 cuando se requiere una combinación de resistencia estática y a fatiga relativamente alta sin el costo premium o la complejidad de procesamiento de aleaciones más exóticas de aluminio-litio o aleaciones 7xxx de alta resistencia.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Condición completamente recocida, ductilidad máxima para conformado
H14	Medio	Baja–Moderada	Pobre–Aceptable	Moderada	Endurecido por deformación a resistencia media; flexibilidad limitada
T4	Medio	Moderada	Buena	Moderada	Tratado en solución y envejecido naturalmente; equilibrio entre resistencia y conformabilidad
T5	Medio–Alto	Baja–Moderada	Aceptable	Moderada	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente
T6	Alto	Baja	Pobre–Aceptable	Difícil	Tratado en solución y envejecido artificialmente para resistencia máxima
T651	Alto	Baja	Pobre–Aceptable	Difícil	T6 con estirado para alivio de tensiones residuales

El temple seleccionado para el 2007 controla fuertemente la compensación entre resistencia y ductilidad. Los temple recocido (O) y envejecido naturalmente (T4) permiten embutición profunda y conformados complejos, mientras que los temple envejecidos artificialmente (T5/T6/T651) ofrecen las mayores resistencias estática y a la fatiga a costa de la flexibilidad y control del rebote elástico.

Los tratamientos térmicos y mecánicos también afectan la soldabilidad y las tensiones residuales. Los temple de mayor resistencia tienden a ablandarse en la zona afectada por el calor (HAZ) y pueden requerir envejecimiento post-soldadura o refuerzos locales para restaurar la capacidad portante.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.5	Silicio controlado para limitar fases de colada/alimentación; niveles altos reducen la ductilidad
Fe	≤ 0.5	Hierro como impureza; exceso forma intermetálicos frágiles
Mn	0.3–1.0	Control de estructura del grano, formador de dispersoides; mejora tenacidad y comportamiento a recristalización
Mg	0.2–1.0	Asiste endurecimiento por precipitación y aumento de resistencia combinado con Cu
Cu	3.5–5.0	Elemento principal de resistencia a través de precipitados Al2Cu
Zn	≤ 0.25	Minoritario; niveles más altos no habituales en la serie 2xxx
Cr	≤ 0.25	Microaleación para controlar crecimiento de grano y reducir sensibilidad al temple
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano cuando se añade intencionalmente
Otros (cada uno)	≤ 0.05–0.15	Elementos traza y aluminio balance para completar 100%

El resto es aluminio con los elementos listados ajustados para cumplir objetivos mecánicos y de procesabilidad. El contenido de cobre controla directamente la respuesta máxima del endurecimiento por envejecimiento y la resistencia máxima alcanzable, mientras que el magnesio y manganeso afinan la cinética de precipitación y la resistencia de la aleación a la recristalización durante el procesamiento termomecánico.

Propiedades Mecánicas

Cuando se procesa a temple de envejecimiento máximo (T6/T651), la aleación 2007 presenta altas resistencias últimas y al límite elástico comparables con otras aleaciones 2xxx de alta resistencia. Las curvas de tracción muestran típicamente un claro umbral de fluencia o endurecimiento gradual según el temple y la forma del producto. La elongación es inversamente proporcional a la resistencia; chapa o placa en condición de envejecimiento máximo usualmente presenta elongación reducida con respecto al estado recocido.

La dureza se correlaciona con el endurecimiento por precipitación y es un parámetro práctico de control durante la producción; la dureza Rockwell o Brinell aumenta notablemente del estado recocido al estado T6. El comportamiento a fatiga es generalmente favorable en comparación con aleaciones de menor resistencia en la misma forma, pero la vida a fatiga es sensible a la condición superficial, concentraciones locales de tensión y ambiente corrosivo. El espesor y la forma del producto también influyen en las propiedades mecánicas debido a la sensibilidad a la velocidad de temple; secciones más gruesas pueden alcanzar propiedades máximas menores y experimentar mayores tensiones residuales inducidas por el temple.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6 / T651)	Notas
Resistencia a la Tracción (MPa)	180–260	400–480	Valores máximos dependen del espesor y ciclo de envejecimiento
Límite Elástico (MPa)	70–140	300–370	Fluencia al 0.2% de desviación; influenciado por historial de trabajo y temple
Elongación (%)	20–35	8–15	Mayor en O/T4; los temple T6 sacrifican elongación por resistencia
Dureza (HB)	35–80	110–160	Rango Brinell; dureza correlacionada con distribución de precipitados

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.78 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Cu; ligeramente superior al aluminio puro por aleación
Rango de Fusión	~500–650 °C	Solidus/liquidus varían según composición local e impurezas
Conductividad Térmica	120–160 W/m·K	Inferior al aluminio puro debido a cobre y otros solutos
Conductividad Eléctrica	25–40 %IACS	Conductividad reducida respecto al 100% Al; varia con temple y trabajo en frío
Calor Específico	~880–900 J/kg·K	Valor aproximado cerca de temperatura ambiente
Expansión Térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente común para aleaciones de aluminio

Las propiedades físicas reflejan el compromiso entre añadir altos niveles de cobre para resistencia y mantener un rendimiento térmico y eléctrico utilizable. La conductividad térmica sigue siendo sustancialmente mayor que la de los aceros, lo que favorece aplicaciones de gestión térmica, pero la penalización en conductividad respecto a las aleaciones 6xxx o 1xxx debe considerarse en diseños que requieran transferencia máxima de calor.

La expansión térmica es similar a la de otras aleaciones de aluminio, haciendo al 2007 compatible con ensambles basados en aluminio pero requiriendo consideración de diseño cuando se une con materiales diferentes. Los rangos de fusión y solidus requieren prácticas controladas de soldadura y brazing para evitar fusión localizada y liquación en límites de grano.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento a la Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Buen desempeño en calibres finos; sensibilidad al temple menos crítica	O, T4, T6	Ampliamente usada para componentes conformados y paneles
Placa	6–100+ mm	La resistencia puede reducirse en secciones gruesas debido a temple lento	T4, T6	Placas gruesas requieren temple controlado y posible envejecimiento posterior
Extrusión	Secciones transversales variables	Las propiedades mecánicas dependen del espesor de sección y el tratamiento de solubilización	T4, T5, T6	Las extrusiones permiten perfiles complejos; el control de la distribución de precipitados es crítico
Tubo	Diámetro exterior y pared variables	Propiedades similares a las extruidas; deben manejarse la ZAC y la distorsión	O, T4, T6	Tubos sin costura o soldados usados en elementos estructurales
Barra/Varilla	≤ 200 mm de diámetro	Generalmente buenas propiedades longitudinales; la uniformidad del envejecimiento es importante	O, T4, T6	Usadas para componentes forjados o mecanizados

Diferentes formas de producto imponen distintas restricciones en el tratamiento térmico y velocidades de temple. La chapa fina y las pequeñas secciones extruidas pueden ser templadas rápidamente alcanzando resistencias pico de envejecimiento de modo fiable, mientras que placas gruesas o extrusiones de gran sección pueden requerir temple interrumpido, objetivos de resistencia pico inferiores o envejecimiento artificial prolongado para lograr propiedades equilibradas en toda la sección transversal.

Las rutas de procesamiento también determinan la adecuación final a la aplicación: chapa y placa se utilizan con frecuencia cuando es necesario estampado y conformado previo al envejecimiento final, mientras que extrusiones y barras suelen ser tratadas por solubilización/envejecimiento para aprovechar el comportamiento mecánico direccional. La soldadura de diferentes formas de producto puede requerir selección de material de aporte y manejo local del calor para minimizar el ablandamiento en la zona afectada por el calor (ZAC).

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	2007	EE.UU.	Reconocido en la clasificación de aleaciones de aluminio; las composiciones pueden variar con subvariantes
EN AW	2007 (o serie 2xxx)	Europa	A menudo listado bajo EN AW-2007 o familia EN AW-2xxx; verificar hojas de datos nacionales
JIS	A2007 (o similar)	Japón	Normas japonesas pueden presentar aleaciones casi equivalentes con límites de impurezas ligeramente diferentes
GB/T	2007	China	Designaciones industriales chinas incluyen variantes 2007 y 2007A; tolerancias químicas pueden variar

Los equivalentes exactos dependen de la variante específica y la especificación de control; algunas regiones listan 2007A o 2007S con diferencias sutiles en los límites de cobre, magnesio y manganeso. Al sustituir entre normas, verificar propiedades mecánicas, ciclos de tratamiento térmico y niveles permitidos de impurezas en lugar de fiarse solo del nombre del grado.

Resistencia a la Corrosión

La resistencia a la corrosión atmosférica del 2007 es moderada a pobre en relación con series no tratables térmicamente; el cobre incrementa la susceptibilidad a corrosión general y localizada en comparación con aleaciones 5xxx y 6xxx. Recubrimientos protectores, revestimientos (por ejemplo Alclad) o tratamientos de conversión son comúnmente empleados para mitigar el ataque ambiental en aplicaciones exteriores.

La exposición marina es un factor de riesgo: ambientes con alta salinidad aceleran la corrosión por picaduras y en grietas en aleaciones con cobre, y el 2007 sin protección típicamente no se recomienda para miembros estructurales principales en atmósferas marinas. La protección catódica y uso de materiales aislantes para evitar parejas galvánicas son contramedidas comunes al usar 2007 cerca de otros metales.

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) puede ser un problema para aleaciones 2xxx de alta resistencia bajo esfuerzo de tracción en ambientes corrosivos con cloruros. La combinación de tensiones residuales de tracción, microestructura susceptible y medio agresivo promueven ataques intergranulares y SCC; la práctica de diseño usualmente evita esfuerzos altos sostenidos en ambientes corrosivos o especifica medidas protectoras.

La interacción galvánica con metales disímiles debe manejarse: el 2007 emparejado con aceros inoxidables puede ser aceptable si está eléctricamente aislado, pero el contacto con metales más nobles sin aislamiento promoverá la disolución del aluminio. Relativo a otras familias de aleaciones, el 2007 ofrece mayor resistencia pero requiere estrategias de protección contra la corrosión más agresivas que las aleaciones de aluminio 5xxx y 6xxx.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura del 2007 requiere precaución porque el alto contenido de cobre incrementa la susceptibilidad a grietas en caliente y reduce la resistencia en la zona afectada por el calor tras la soldadura. La práctica común es evitar soldaduras estructurales de penetración completa cuando sea posible; si es necesario soldar, usar aleaciones de aportación diseñadas para sistemas Al-Cu (por ejemplo aportes Al-Cu-Mn como el 2319) y controlar la entrada de calor y tratamientos térmicos pre/post-soldadura. Se espera ablandamiento en la ZAC en temple T6 y similares; puede requerirse tratamiento de solubilización y re-envejecimiento post-soldadura o refuerzo local para restaurar el desempeño del metal base.

Maquinabilidad

La maquinabilidad del 2007 es generalmente buena en comparación con muchas aleaciones aeroespaciales de aluminio debido a su resistencia relativamente alta y formación controlada de viruta; se mecaniza más limpiamente que algunas aleaciones con alto contenido de silicio pero no tan fácilmente como variantes 2xxx de libre mecanizado. Se recomienda herramienta de carburo con ángulo positivo y abundante refrigerante; acabados típicos son alcanzables a velocidades de corte moderadas a altas, con avances elegidos para producir virutas cortas y controlables y evitar acumulación en el filo.

Conformabilidad

El desempeño en conformado depende fuertemente del temple: los estados O y T4 ofrecen la mejor doblabilidad y embutibilidad, mientras que T6 y temples por trabajo en frío tienen limitada conformabilidad a temperatura ambiente. Los radios mínimos de curvatura deben basarse en el temple y espesor; como guía general, la chapa recocida puede aceptar radios de 1–2× el espesor para muchas operaciones, mientras que T6 puede requerir radios mayores o conformado en caliente para evitar fisuras. El doblado incremental y radios de matriz adecuados ayudan a mitigar el agrietamiento local en temples de mayor resistencia.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Como aleación tratable térmicamente, el 2007 responde a los ciclos clásicos de solubilización y envejecimiento. El tratamiento térmico de solubilización típicamente se realiza en el rango de 495–520 °C (dependiendo del tamaño de sección y variante específica) para disolver fases portadoras de cobre en la matriz, seguido de temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada. La velocidad de temple es crítica: un temple insuficiente permite la formación de precipitados gruesos, reduciendo la resistencia pico alcanzable e incrementando la sensibilidad al temple en secciones gruesas.

El envejecimiento artificial para el temple T6 comúnmente utiliza temperaturas en el rango de 150–190 °C por tiempos que dependen del espesor de sección y el balance deseado de propiedades; tratamientos a menor temperatura y tiempos más largos reducen la sensibilidad al temple y mejoran la tenacidad a cambio de una resistencia pico algo menor. El T4 (envejecimiento natural) entrega resistencia moderada y mejor conformabilidad al permitir precipitación controlada a temperatura ambiente; el T5 se usa cuando los componentes son enfriados tras procesamiento a temperatura elevada y luego envejecidos hasta una dureza especificada.

Para procesamiento no tratable térmicamente (endurecimiento por deformación), se controla el trabajo en frío y las temperaturas de recocido para fijar propiedades interinas. Los ciclos de recocido ablandan completamente el material al estado O, posibilitando operaciones de conformado antes del endurecimiento final por envejecimiento para máximo desempeño.

Desempeño a Alta Temperatura

El 2007 pierde resistencia progresivamente con el aumento de temperatura a medida que los precipitados coarsan y la matriz se ablanda; temperaturas de servicio superiores aproximadamente a 120–150 °C reducirán significativamente el límite elástico y la resistencia a la tracción comparado con condiciones ambientales. Para exposiciones cortas o servicio intermitente hasta ~200 °C algunas propiedades pueden mantenerse, pero la exposición prolongada a temperatura elevada acelera el sobreenvejecimiento y el coarsening microestructural.

La resistencia a la oxidación es típica de las aleaciones de aluminio — se forma rápidamente una película protectora de Al2O3 a temperaturas elevadas — pero la inestabilidad microestructural interna más que la oxidación superficial es el factor limitante para el desempeño mecánico. El comportamiento de la ZAC durante procesamiento a alta temperatura o soldadura requiere atención, ya que el ablandamiento local puede crear concentraciones de esfuerzo y reducir la vida a fatiga.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa 2007
Aeroespacial	Accesorios, soportes, subchasis	Alta relación resistencia-peso y resistencia a la fatiga para accesorios críticos
Automotriz	Refuerzos estructurales, componentes de chasis	Alta resistencia localizada donde se requiere reducción de peso
Marina	Accesorios estructurales especializados (recubiertos)	Buena resistencia cuando está protegido; utilizado en elementos marinos no críticos
Defensa	Carcasas de armas, piezas estructurales	Alta resistencia estática y mecanizabilidad para piezas de precisión
Electrónica	Disipadores térmicos, soportes mecánicos	Conductividad térmica y rigidez combinadas con mecanizabilidad

El 2007 tiende a elegirse para componentes que requieren un límite de resistencia más alto que las aleaciones comunes 6xxx, mientras conserva la baja densidad del aluminio y su capacidad de mecanizado. Normalmente se incorporan tratamientos de protección y márgenes de diseño cuando se espera exposición a la corrosión.

Aspectos para la Selección

Utilice 2007 cuando su diseño priorice alta resistencia y resistencia a la fatiga en aluminio con características de mecanizado aceptables, y cuando pueda controlar la exposición a la corrosión mediante recubrimientos o recubrimiento especie “cladding”. Es más adecuado cuando se desea un envejecimiento para alcanzar una resistencia específica después del conformado o mecanizado.

Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), el 2007 sacrifica conductividad eléctrica y térmica, además de conformabilidad, para alcanzar una resistencia notablemente mayor y mejor comportamiento frente a la fatiga. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, 2007 ofrece un pico de resistencia considerablemente mayor, pero requiere protección anticorrosiva más estricta y es menos apto para embutición profunda en la condición T6. Frente a aleaciones comunes tratables térmicamente como 6061 o 6063, 2007 proporciona mayor resistencia en muchas aplicaciones, pero presenta menor resistencia a la corrosión y un comportamiento de soldadura más exigente; elija 2007 cuando la resistencia y fatiga superen los compromisos en soldabilidad y protección contra la corrosión.

Resumen Final

El 2007 sigue siendo relevante cuando la baja densidad del aluminio debe combinarse con alta resistencia y rendimiento frente a la fatiga, particularmente en aplicaciones aeroespaciales, de defensa y automotrices selectivas. El uso eficaz del 2007 depende de una cuidadosa selección del temple, tratamiento térmico controlado y estrategias de protección anticorrosiva para equilibrar sus ventajas de alta resistencia con sus limitaciones en soldabilidad y susceptibilidad ambiental.