Aluminio 2017A: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General

2017A es una aleación de aluminio-cobre de la serie 2xxx, una clase históricamente optimizada para alta resistencia mediante endurecimiento por precipitación. Su matriz está dominada por aluminio con cobre como el principal elemento de aleación, complementado por manganeso y pequeñas adiciones de magnesio, hierro y elementos traza que refinan la microestructura y controlan la cinética de los precipitados.

El fortalecimiento en 2017A se logra principalmente por endurecimiento por precipitación tratable térmicamente: el tratamiento de solución disuelve las fases ricas en Cu, el temple retiene una solución sólida sobresaturada y el envejecimiento posterior, natural o artificial, provoca la precipitación de finas fases Al2Cu (θ') y relacionadas que elevan el límite elástico y la resistencia última. Esta aleación presenta una característica compensación entre una elevada resistencia a la tracción y una reducción de la ductilidad, además de una susceptibilidad a la corrosión localizada y al agrietamiento por corrosión bajo tensión en comparación con aleaciones no tratables térmicamente.

Las características clave incluyen alta resistencia estática alcanzable en temple tipo T6, rendimiento razonable en fatiga cuando se trata térmicamente y se alivia tensiones, y una conductividad térmica/eléctrica moderada reducida respecto al aluminio comercialmente puro. Las industrias típicas que utilizan 2017A incluyen aeroespacial y defensa para accesorios y forjados, transporte y automotriz para conectores estructurales y remaches, y herrajes especializados donde se priorizan la relación resistencia-peso y la maquinabilidad.

Los ingenieros seleccionan 2017A cuando se requiere una combinación de alta resistencia, buena maquinabilidad y respuesta de envejecimiento predecible, y la aplicación puede mitigar o tolerar su sensibilidad a la corrosión y limitaciones en soldabilidad. La aleación es preferida sobre otras series de alta resistencia cuando es importante un control fino de la precipitación y estabilidad dimensional después del envejecimiento para ensamblajes ajustados.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Condición totalmente recocida para máxima ductilidad
H14	Medio-Alto	Bajo-Moderado	Regular	Limitada	Endurecido por deformación media; aumento de resistencia mediante trabajo en frío
T4	Medio	Moderado	Bueno	Limitada	Tratado en solución + envejecimiento natural; lo suficientemente blando para conformado antes del envejecimiento final
T6	Alto	Bajo	Regular	Deficiente	Tratado en solución + envejecimiento artificial; condición de máxima resistencia usada para piezas estructurales
T651	Alto	Bajo	Regular	Deficiente	T6 con alivio de tensiones por estirado o tratamiento compresivo para minimizar tensiones residuales

El temple tiene un efecto decisivo en el rendimiento de 2017A porque el estado de precipitación y la estructura de dislocaciones controlan el límite elástico, la ductilidad y la fatiga. El material recocido O se usa cuando se requiere conformado profundo, mientras que T6/T651 se emplean donde se necesita máxima resistencia estática y estabilidad dimensional y se minimiza el conformado.

Los tratamientos térmicos también influyen en la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión y el comportamiento galvánico local; los temple con alivio de tensiones como T651 o temple con estirado reducen la distorsión durante el mecanizado y mejoran la consistencia en aplicaciones críticas para fatiga.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.50	Desoxidante e impureza; se mantiene bajo para controlar intermetálicos y comportamiento en mecanizado
Fe	≤ 0.70	Impureza que forma partículas intermetálicas que afectan maquinabilidad e inician corrosión
Mn	0.30–1.00	Refina la estructura de grano y mejora resistencia y tenacidad
Mg	0.10–0.80	Contribuyente menor a la resistencia mediante solución sólida y promotor de interacciones de endurecimiento por envejecimiento
Cu	3.5–4.5	Elemento principal de fortalecimiento; forma precipitados Al2Cu que determinan la máxima resistencia
Zn	≤ 0.25	Bajo contenido; no es un contribuyente principal de resistencia en aleaciones 2xxx
Cr	≤ 0.10	Control de la estructura de grano e inhibidor de recristalización en algunos temple
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano en fundidos y algunos productos laminados
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Elementos traza controlados para mantener envejecimiento y comportamiento a la corrosión predecibles

El contenido relativamente alto de cobre es el principal impulsor del rendimiento mecánico en 2017A al promover una distribución densa y fina de precipitados θ' durante el envejecimiento. El manganeso y el cromo están presentes para controlar tamaño de grano, textura y recuperación durante el tratamiento térmico y el procesamiento mecánico, lo que ayuda a equilibrar resistencia, tenacidad y vida a fatiga.

Los niveles de impurezas de hierro y silicio se mantienen bajos para limitar fases constituyentes gruesas que actúan como sitios de nucleación para corrosión e iniciación de grietas; el control general de la composición es importante para una cinética de precipitación reproducible y propiedades mecánicas constantes entre lotes de producción.

Propiedades Mecánicas

En tracción, 2017A muestra una fuerte dependencia del temple y espesor, ya que el endurecimiento por precipitación y el trabajo en frío determinan el límite elástico y la resistencia última. Las condiciones envejecidas al pico (T6/T651) entregan las mayores resistencias a la tracción y al límite elástico, pero con una marcada reducción en el alargamiento y tenacidad a la muesca en comparación con el material recocido. La resistencia a la fatiga es generalmente buena para una pieza tratada térmicamente, aliviada de tensiones y con microestructura bien controlada, pero el diseño debe considerar la reducción de la resistencia a fatiga por corrosión en ambientes clorados o húmedos.

La dureza sigue el comportamiento a tracción: las condiciones recocidas O producen valores bajos en Brinell y alta conformabilidad, mientras que T6/T651 producen durezas significativamente mayores que apoyan la maquinabilidad y resistencia al desgaste en servicio. Los efectos de espesor son significativos durante el tratamiento en solución y el envejecimiento; secciones gruesas pueden comprometer la dureza y resistencia máximas debido a tasas de enfriamiento lentas y solución incompleta, por lo que los parámetros de proceso deben ajustarse para grandes forjados o placas.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (T6 / T651)	Notas
Resistencia a la tracción	220–320 MPa	430–480 MPa	Valores T6 dependen del espesor y calendario de envejecimiento
Límite elástico	100–160 MPa	350–420 MPa	El límite elástico aumenta mucho con endurecimiento por envejecimiento y trabajo en frío
Alargamiento	18–30%	6–12%	Ductilidad reducida en temple envejecido al pico; modos de fractura pueden ser más frágiles
Dureza (HB)	50–80 HB	120–150 HB	Dureza correlacionada con densidad de precipitados e interacciones con dislocaciones

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.78 g/cm³	Ligeramente mayor que el Al puro debido al contenido de Cu
Rango de fusión (aprox.)	Solidus ~500°C – Liquidus ~640°C	Intervalo de fusión de la aleación; importante para procesos de brasado y fundición
Conductividad térmica	~140–160 W/m·K (a 20°C)	Menor que el Al puro; el Cu reduce la conductividad pero sigue siendo adecuada para muchas aplicaciones térmicas
Conductividad eléctrica	~30% IACS (típico)	Reducida por la aleación; no diseñada para conductores eléctricos de alta conductividad
Calor específico	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Típico en aleaciones de aluminio a temperaturas ambientales
Coeficiente de expansión térmica	~23.5 µm/m·K (20–100°C)	Similar a otras aleaciones de Al; relevante para ensamblajes ajustados con materiales disimilares

La mayor fracción de cobre reduce tanto la conductividad térmica como la eléctrica respecto al aluminio comercialmente puro y la serie 6xxx, pero el rendimiento térmico sigue siendo aceptable para aplicaciones donde la conductividad es secundaria frente a la resistencia. El rango de fusión indica precaución en procesos térmicos; el brasado y calentamientos localizados deben evitar temperaturas cercanas al solidus para prevenir fusión incipiente y licuación de constituyentes.

La expansión térmica es comparable a otras aleaciones de aluminio, por lo que el diseño de ensamblajes atornillados o a presión con materiales mezclados debe considerar las deformaciones térmicas diferenciales en los rangos de temperatura esperados durante el servicio.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Comunes	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Buena resistencia en T6; O para conformado	O, H14, T4, T6	Ampliamente utilizada para paneles, cubiertas y piezas fabricadas
Placa	>6 mm hasta más de 150 mm	Secciones gruesas pueden mostrar dureza máxima reducida	T6, T651	Piezas más grandes requieren tiempos de tratamiento de solución más largos y enfriamiento cuidadoso
Extrusión	Perfiles hasta 200 mm de sección transversal	La resistencia depende del temple y envejecimiento posterior	T4, T6	Las extrusiones permiten secciones transversales complejas pero requieren control del proceso para las propiedades
Tubo	Ø10–300 mm	Similar a las extrusiones; el espesor de pared afecta la respuesta al envejecimiento	T6, T651	Común en aplicaciones estructurales e hidráulicas cuando se requiere alta resistencia
Barra/Vara	Ø4–150 mm	Las barras ofrecen alta maquinabilidad en T6	T6, O	Usadas para sujetadores, accesorios y componentes mecanizados de precisión

El procesamiento de chapa y placa difiere principalmente en masa térmica y capacidad de enfriamiento; la placa requiere tiempos de inmersión más largos para un completo tratamiento de solución y estrategias de enfriamiento más agresivas para evitar el coarsening de precipitados. Las extrusiones y tubos deben diseñarse considerando las transiciones de temple durante el tratamiento térmico y la posible aparición de tensiones residuales que pueden aliviarse mediante estirado o pases de estabilización.

Los productos conformados o trabajados en frío a menudo pasan por una secuencia T4 → T6, donde las piezas se forman después del tratamiento de solución y envejecimiento natural, para luego someterse a envejecimiento artificial hasta la resistencia final, equilibrando conformabilidad y desempeño mecánico final.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	2017A	USA/Internacional	Designación común de la Aluminum Association para aleación forjada Al-Cu-Mn
EN AW	2017A	Europa	La clasificación EN generalmente coincide composicionalmente pero puede tener límites de control diferentes
JIS	A2017	Japón	Química similar, con tolerancias locales y templas adaptadas a prácticas JIS
GB/T	2A17 (o 2017A)	China	Los equivalentes en norma china aparecen como 2A17 con rangos composicionales comparables

Las designaciones equivalentes reflejan aleaciones Al-Cu-Mn con química ampliamente similar, pero las normas regionales difieren en límites específicos de impurezas, templas permitidas y tolerancias dimensionales. Los usuarios deben revisar certificados para propiedades críticas porque pequeñas diferencias en Mn, Fe o Si pueden influir en la cinética de envejecimiento, tenacidad y resistencia a la corrosión.

Al sustituir entre normas, confirme los requisitos de propiedades mecánicas y templas permitidas; algunas normas permiten ligeras diferencias en los ciclos de tratamiento de solución y envejecimiento que afectan la resistencia final y niveles de tensiones residuales.

Resistencia a la Corrosión

En ambientes atmosféricos, 2017A presenta resistencia moderada pero es más susceptible que las aleaciones de las series 5xxx y 6xxx debido a intermetálicos ricos en cobre que actúan como sitios catódicos. La corrosión localizada como picaduras e ataque intergranular puede iniciarse en partículas constituyentes o en los límites de grano, especialmente tras un tratamiento térmico incorrecto o en presencia de iones cloruro. Los recubrimientos protectores, anodizado y el diseño cuidadoso para evitar grietas reducen significativamente estos riesgos y son prácticas comunes para piezas expuestas en exteriores o ambientes marinos.

Su comportamiento marino es menos favorable que el de aleaciones Al-Mg marinas; las aleaciones 2xxx se evitan típicamente para estructuras principales del casco en agua salada altamente corrosiva a menos que se empleen protecciones anticorrosivas sustanciales y ánodos sacrificatorios. El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es un riesgo conocido para aleaciones Al-Cu de alta resistencia bajo esfuerzo tensil en ambientes húmedos con cloruros, y debe considerarse en la selección y calificación del material para componentes críticos.

Las interacciones galvánicas exponen a 2017A a riesgos cuando se acopla con materiales más nobles como el acero inoxidable; el diseño debe garantizar capas aislantes o ánodos sacrificatorios para evitar la aceleración galvánica de la corrosión. Comparado con las familias 1xxx/3xxx/5xxx, 2017A sacrifica resistencia a la corrosión a cambio de mayor resistencia mecánica y requiere protección superficial adicional en ambientes agresivos.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de 2017A por procesos de fusión (MIG/TIG) es desafiante porque las aleaciones Al-Cu pierden resistencia en la zona afectada por el calor y son propensas a fracturas en caliente y porosidad. Los métodos de unión en estado sólido como la soldadura por fricción-agitación (FSW) son preferidos frecuentemente para componentes estructurales porque reducen el riesgo de fractura por licuefacción y conservan mejor la resistencia base del metal. Cuando se requiere soldadura por fusión, se recomiendan aleaciones de aporte diseñadas para mayor ductilidad y tratamientos térmicos post-soldadura, pero los diseñadores deben considerar un ablandamiento significativo en la ZAC y posibles efectos de precipitación secundaria.

Maquinabilidad

2017A presenta buena maquinabilidad en comparación con muchas aleaciones de aluminio debido a su mayor resistencia y formación estable de viruta en estado T6; se mecaniza con desgaste predecible de herramienta y estabilidad dimensional. Herramientas de carburo con recubrimientos adecuados (TiN, AlTiN) y velocidades controladas (velocidades moderadas con alimentación robusta) ofrecen mejores resultados, especialmente para cortes interrumpidos, mientras que el control de refrigerante reduce la acumulación de material en la herramienta. La morfología de la viruta tiende a ser corta y segmentada en templas duras y continua en templas recocidas; la geometría de la herramienta y la selección del refrigerante deben adecuarse al temple y espesor de sección.

Conformabilidad

La conformabilidad es mejor en templas blandas como O o T4, donde la ductilidad permite el doblado y embutido con radios modestos; la condición T6 con envejecimiento máximo ofrece conformabilidad limitada y es propensa a grietas si se conforma en frío. Los radios mínimos recomendados para doblado dependen del temple y espesor, pero típicamente varían de 2 a 6 veces el espesor para O y T4, aumentando significativamente para T6, donde es común la preformación antes del envejecimiento final. El conformado tibio controlado y ciclos de tratamiento de solución/conformado/envejecimiento se usan para lograr formas complejas preservando la resistencia final.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

2017A es una aleación tratable térmicamente donde el tratamiento de solución, enfriamiento rápido y envejecimiento definen las propiedades mecánicas finales. Las temperaturas típicas del tratamiento de solución están en el rango de 500–525°C, mantenidas para disolver fases ricas en cobre en la matriz de aluminio, seguido de un enfriamiento rápido (temple en agua) para atrapar una solución sólida sobresaturada. La velocidad de enfriamiento y el espesor de sección son críticos; un enfriamiento lento o enfriamiento inadecuado reduce la fuerza impulsora para la precipitación y disminuye la resistencia máxima alcanzable.

El envejecimiento artificial se realiza comúnmente a 150–190°C durante 4–12 horas según el equilibrio deseado entre resistencia y tenacidad; la designación T6 corresponde a condiciones de tratamiento de solución y envejecimiento artificial optimizado para resistencia máxima. El envejecimiento natural (T4) puede proporcionar fortalecimiento parcial a temperatura ambiente, pero ofrece propiedades máximas menores que el envejecimiento artificial controlado y se utiliza como paso intermedio cuando es necesario conformar antes del envejecimiento final.

Las transiciones de temple como T4 → T6 se emplean frecuentemente en los procesos de fabricación: las piezas se tratan en solución y envejecen ligeramente para permitir el conformado, luego se envejecen artificialmente para alcanzar las propiedades mecánicas finales. Las operaciones de alivio de tensiones como el estirado (T651) reducen la distorsión residual y mejoran la vida a fatiga en ensamblajes mecanizados o ajustados.

Desempeño a Alta Temperatura

2017A mantiene resistencia útil a temperaturas moderadamente elevadas, pero el coarsening de precipitados y el sobre-envejecimiento comienzan a reducir la resistencia significativamente por encima de aproximadamente 150°C. Un servicio continuo por encima de 150–175°C degradará progresivamente los finos precipitados responsables del endurecimiento, causando reducción de límite elástico y resistencia a la tracción y aumento de la ductilidad en la condición sobre-envejecida. El diseño para aplicaciones a temperaturas elevadas debe incluir pruebas aceleradas de envejecimiento y calificación a la temperatura de servicio para cuantificar la pérdida de integridad mecánica a lo largo del tiempo.

La oxidación no es una preocupación mayor para el aluminio a temperaturas moderadas debido a la película protectora de alúmina, pero el sobrecalentamiento localizado durante soldadura o mecanizado puede causar licuefacción superficial y pérdida de propiedades mecánicas. La zona afectada por el calor cerca de las soldaduras es particularmente vulnerable a ablandamiento y precip