Aluminio 7001: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

7001 es una aleación de aluminio serie 7xxx dentro de la familia Al-Zn-Mg(-Cu), desarrollada para ofrecer un equilibrio entre alta resistencia y mejorada resistencia a la corrosión en comparación con aleaciones de aluminio-cinc de alta resistencia anteriores. Esta clase de aleación es tratable térmicamente mediante endurecimiento por precipitación, con el fortalecimiento principal proporcionado por finas dispersiones de precipitados MgZn2 formados durante el envejecimiento artificial. Los elementos principales de aleación típicos son zinc y magnesio, con adiciones controladas de cobre, cromo y titanio o circonio como refinadores de grano e inhibidores de recristalización.

Las características clave de 7001 incluyen una alta resistencia específica, un desempeño razonable a fatiga y mejor resistencia a la corrosión atmosférica que las aleaciones 7xxx con alto contenido de cobre, manteniendo además una formabilidad limitada en estados de temple más blandos. La soldabilidad es generalmente de pobre a moderada dependiendo del temple y la selección del aporte, y la aleación exhibe un ablandamiento significativo en la zona afectada por el calor (HAZ) cuando se suelda; por ello, el diseño suele favorecer uniones mecánicas o aportes especializados y tratamientos posteriores a la soldadura. Industrias que emplean 7001 incluyen estructuras secundarias aeroespaciales, extrusiones de alto rendimiento para transporte y artículos deportivos, y aplicaciones estructurales donde se desea una mejor relación resistencia-peso sin los compromisos completos de corrosión de la 7075.

Los ingenieros eligen 7001 cuando necesitan una aleación tratable térmicamente que proporcione un compromiso entre resistencia máxima y durabilidad ambiental, y cuando se requieren extrusiones o secciones transversales complejas con mayor resistencia retenida tras la fabricación. La aleación se selecciona sobre series de menor resistencia (1xxx a 6xxx) cuando el ahorro de peso estructural es crítico, y sobre 7075 cuando una modesta reducción en la resistencia máxima genera una mejor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y a la corrosión general en ciertos ambientes de servicio.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Recocido completo, ductilidad máxima para conformado
H14	Medio-Bajo	Moderado	Bueno	Regular	Endurecido por deformación, sin tratamiento térmico; uso limitado en serie 7xxx
T5	Medio-Alto	Moderado	Regular	Pobre	Enfriado desde temperatura elevada seguido de envejecimiento artificial
T6	Alto	Bajo-Moderado	Limitado	Pobre	Tratado térmicamente en solución y envejecido artificialmente para máxima resistencia
T651	Alto	Bajo-Moderado	Limitado	Pobre	T6 con alivio de tensiones por estiramiento; común en piezas estructurales
H112	Medio-Alto	Moderado	Regular	Pobre	Temple estabilizado para fabricación con control de resistencia

El temple controla fuertemente el equilibrio entre resistencia y ductilidad en 7001. El temple recocido (O) ofrece la mejor formabilidad para operaciones de embutición profunda y doblado, mientras que T6/T651 proporcionan la máxima resistencia a tracción y límite elástico a costa de la elongación y la formabilidad en frío.

Para componentes soldados o post-formados, elegir un temple de menor resistencia o realizar tratamiento en solución y re-envejecimiento después del conformado puede recuperar propiedades; sin embargo, estos procesos aumentan el costo y el riesgo de distorsión. El diseño práctico suele especificar T651 para extrusiones que requieren estabilidad dimensional y alta resistencia, mientras que la conformación en taller suele usar temples O o H seguidos de procesos de solución y envejecimiento cuando es factible.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤0.12	Impureza típica de fusión y reciclaje; bajo para evitar intermetálicos frágiles
Fe	≤0.30	Impureza común; mayor Fe reduce tenacidad y calidad de extrusión
Mn	≤0.10	Minoritario; puede influir en la estructura de grano si está presente
Mg	1.5–2.5	Principal elemento de fortalecimiento junto con Zn (forma precipitados MgZn2)
Cu	0.05–0.30	Inferior al de 7075 para reducir susceptibilidad a SCC; pequeñas cantidades pueden ayudar a la resistencia
Zn	4.0–5.5	Elemento principal de aleación para endurecimiento por precipitación
Cr	0.05–0.25	Control de estructura de grano e inhibición de recristalización
Ti	≤0.10	Refinador de grano en procesamiento de fundición/lingote
Otros (Zr, Ni, Be)	Balanceado / traza	Pequeñas adiciones (ej., Zr) pueden usarse para control de textura; límites varían según fabricante

La composición química de 7001 está ajustada para equilibrar resistencia alcanzable, extrudabilidad y desempeño frente a la corrosión. Las proporciones de zinc y magnesio son críticas para precipitar la secuencia MgZn2 deseada durante el envejecimiento, mientras que el bajo contenido de cobre se especifica con frecuencia respecto a 7075 para reducir la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Los elementos en trazas y microaleaciones (Cr, Ti, Zr) se utilizan para controlar el crecimiento de grano, recristalización y anisotropía en formas extruidas. Los rangos reales de composición varían según la especificación y el proveedor; los diseñadores deben consultar certificados de millas para química crítica cuando la corrosión o la respuesta al tratamiento térmico sean sensibles.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción en 7001 depende fuertemente del temple: el material recocido muestra curvas dúctiles típicas con elongación uniforme sustancial, mientras que en estados envejecidos al pico se observa alta resistencia última y límite elástico con elongación reducida y modos de fractura más frágiles. El límite elástico en variantes T6/T651 puede ser una fracción sustancial de la resistencia última a la tracción, reflejando un efectivo endurecimiento por precipitación y movimiento restringido de dislocaciones. El desempeño a fatiga es generalmente bueno para un aluminio de alta resistencia, pero es sensible al estado superficial, geometría de las muescas y tensiones residuales inducidas por trabajo en frío o soldadura.

La dureza se correlaciona con el temple y condición de envejecimiento; T6/T651 en estado envejecido al pico exhibe durezas Brinell o Vickers significativamente mayores que el material en condición O o H. Los efectos de espesor son notables: secciones más gruesas pueden enfriarse más lentamente durante el temple y mostrar menor respuesta de endurecimiento y tenacidad reducida respecto a secciones delgadas, requiriendo estrategias adaptadas de solución y temple. Las velocidades de crecimiento de grietas por fatiga en 7001 están influenciadas por la microestructura y la distribución de precipitados; los estados sobremadurados aumentan la resistencia a la iniciación de grietas a costa de algo de resistencia máxima.

El acabado superficial y los defectos inducidos por mecanizado afectan notablemente la vida a fatiga, y el agrietamiento por corrosión bajo tensión es una preocupación en ambientes con cloruros, especialmente para temples de alta resistencia. Los tratamientos superficiales post-fabricación, granallado y el diseño cuidadoso de radios de transición son medidas comunes para mejorar la resistencia a fatiga y SCC en componentes de servicio.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej., T6/T651)	Notas
Resistencia a la Tracción	~200–260 MPa (típico)	~430–520 MPa (típico)	Amplio rango según tratamiento térmico y sección
Límite Elástico	~90–140 MPa	~350–470 MPa	Fracción del límite aumenta con endurecimiento por precipitación
Elongación	~18–25 %	~6–12 %	La ductilidad disminuye en condiciones envejecidas al pico
Dureza	~50–80 HB	~140–170 HB	Los rangos de dureza son cualitativos y dependen de la escala de medición

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Zn-Mg de alta resistencia; útil para cálculos de resistencia específica
Rango de Fusión	~480–635 °C	Rango solidus y liquidus influenciado por la aleación; tratamiento en solución por debajo del rango de fusión
Conductividad Térmica	~120–160 W/m·K	Inferior al aluminio puro; depende de la aleación y temperatura; importante para diseño de disipadores de calor
Conductividad Eléctrica	~30–38 % IACS	Reducida respecto al aluminio puro por la aleación; aceptable para algunas aplicaciones eléctricas
Calor Específico	~900 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio alrededor de temperatura ambiente
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–25 µm/m·K	Similar a otras aleaciones de aluminio; importante para ensamblajes con materiales disímiles

Las propiedades físicas de 7001 lo hacen atractivo cuando se requiere alta relación resistencia-peso mientras se mantiene un desempeño térmico razonable. La densidad y la expansión térmica son cercanas a las de otras aleaciones de aluminio, simplificando el diseño multi-material en comparación con sistemas no aluminotérmicos.

La conductividad térmica y eléctrica son inferiores al aluminio puro y dependen del contenido de aleación; los diseñadores deben considerar la conducción reducida al especificar 7001 para aplicaciones de gestión térmica o eléctrica. Se deben respetar las ventanas de fusión y tratamiento en solución para evitar la fusión incipiente durante el tratamiento térmico.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.4–6.0 mm	Calibre delgado puede alcanzar endurecimiento completo rápidamente	O, T5, T6, T651	Común para componentes conformados y productos con recubrimiento
Placa	>6.0 mm hasta 100 mm	Secciones más gruesas pueden mostrar menor respuesta a envejecimiento	O, T6 (limitado)	Placas estructurales industriales y aeroespaciales requieren temple cuidadoso
Extrusión	Secciones transversales complejas, espesor variable de pared	Buena resistencia del perfil; depende de temperatura del lingote y enfriamiento	T5, T6, T651	Ampliamente usada para elementos estructurales y rieles
Tubo	Pared de 1–20 mm	Resistencia similar a chapa/extrusión; trabajo en frío afecta propiedades	T6, T651	Utilizado en estructuras y componentes para bicicletas
Barra/Varilla	Diámetros hasta 150 mm	Secciones macizas requieren tratamiento térmico personalizado	O, T6	Usado para piezas mecanizadas y sujetadores cuando aplica

La elección de la forma conformada afecta fuertemente el comportamiento del 7001 en servicio. Las extrusiones ofrecen flexibilidad geométrica y son un uso común para el 7001, pero su historial específico de enfriamiento y espesor de sección influyen en las propiedades mecánicas finales y requieren especificar temple y posprocesos.

La producción de placas y las secciones gruesas son más desafiantes debido a la sensibilidad al temple y la posible reducción en tenacidad; tales formas pueden asignarse con distintos temper u condiciones sobreenvejecidas para mejorar la fiabilidad. Los diseñadores deben coordinar parámetros de fabricación, designación de temple y geometría de la pieza para alcanzar el desempeño mecánico y corrosivo deseado.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7001	EE.UU.	Designación original de la Aluminum Association para la familia de aleación
EN AW	7001	Europa	Suele usarse como referencia; temple y composición exactos pueden variar según especificación EN
JIS	A7001 (informal)	Japón	No siempre existen equivalentes uno a uno; consultar datos del proveedor
GB/T	7001	China	Normas chinas pueden usar la misma designación numérica pero verificar química y temple

Equivalentes exactos uno a uno son poco comunes para el 7001 porque las normas nacionales a veces difieren en límites de impurezas, microaleaciones y definiciones de temple. Al sustituir o comprar internacionalmente, los ingenieros deben verificar composición, definiciones de temple y requisitos mecánicos en el certificado de fábrica más que sólo confiar en la designación numérica.

Familiares cercanos como 7005 o 7075 pueden aparecer en tablas de sustitución, pero estas aleaciones tienen contenidos de cobre o zinc significativamente diferentes que afectan sustancialmente la susceptibilidad a SCC y respuesta al envejecimiento. La adquisición de material debe incluir informes de ensayo del proveedor, y aplicaciones críticas pueden requerir trazabilidad completa y pruebas de calificación.

Resistencia a la Corrosión

En ambientes atmosféricos, el 7001 ofrece resistencia razonable comparado con aleaciones 7xxx de alto contenido de cobre; el contenido reducido de cobre y las adiciones controladas de Zr/Cr ayudan a mitigar ataques intergranulares y susceptibilidad a exfoliación. Sin embargo, como otras aleaciones Al-Zn-Mg de alta resistencia, el 7001 sigue siendo más sensible a corrosión localizada y picaduras que las familias 5xxx o 6xxx, especialmente en ambientes ricos en cloruros o marinos donde la protección superficial es esencial.

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es un riesgo conocido para aleaciones 7xxx bajo esfuerzo tensil en ambientes corrosivos; el 7001 muestra propensión a SCC menor que el 7075 en muchos casos pero no es inmune. Las medidas de diseño comunes incluyen seleccionar tempers sobreenvejecidos, reducir tensiones residuales, aplicar recubrimientos anticorrosivos y evitar acoplamientos galvánicos con materiales más nobles.

Las interacciones galvánicas con acero inoxidable o aleaciones ricas en cobre pueden acelerar el ataque localizado en puntos de contacto, especialmente si los recubrimientos están dañados. Comparado con aleaciones 6xxx (Al-Mg-Si), el 7001 intercambia mayor resistencia última por mayor sensibilidad a la corrosión; por eso se emplea donde se implementan recubrimientos protectores, sistemas de pintura o control ambiental cuidadoso.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

Soldar el 7001 es desafiante debido a que la matriz endurecida por precipitación y la microestructura enriquecida en zinc promueven grietas en caliente y pérdida significativa de resistencia en la zona afectada por el calor (ZAAC). La soldadura por fusión suele suavizar la ZAAC; por lo tanto, las estructuras soldadas requieren aleaciones de aporte específicas, procesos de baja entrada térmica y a veces tratamiento térmico post-soldadura o recuperación de envejecimiento localizado. Muchos diseñadores prefieren uniones mecánicas o adhesivos en aplicaciones estructurales para evitar degradación de la ZAAC.

Mecanizado

La mecanabilidad del 7001 en condiciones de envejecimiento máximo es de moderada a buena comparada con otras aleaciones de aluminio de alta resistencia; el control de viruta y acabado superficial responden bien a herramientas de carburo modernas y montajes rígidos. Velocidades y avances deben optimizarse según temple y tamaño de sección; el fresado con avance de subida y refrigeración por inundación mejoran la vida útil de la herramienta y reducen rebaba. La integridad superficial es importante para el desempeño en fatiga, por lo que se especifican pasadas de acabado y tratamientos de borde para componentes críticos.

Formabilidad

El conformado se realiza mejor en tempers blandos como O o H ligeros puesto que los estados T6/T651 tienen ductilidad limitada y tienden a fisurar en dobleces severos. La práctica típica es conformar en condición recocida y luego realizar tratamiento térmico de solubilización y envejecimiento artificial si se requiere alta resistencia final. Los radios mínimos de doblado dependen del espesor de chapa y temple, pero el diseño conservador utiliza radios de 2–4× el espesor para tempers tipo T6 y radios más pequeños para temple O.

Comportamiento del Tratamiento Térmico

El 7001 es una aleación endurecible por tratamiento térmico donde las propiedades mecánicas se controlan principalmente por tratamiento de solubilización, temple y envejecimiento artificial. El tratamiento típico de solubilización se realiza a temperaturas entre ~470–485 °C para disolver fases solubles, seguido de temple rápido para retener solución sólida sobresaturada; la sensibilidad al temple es importante en secciones gruesas. El envejecimiento artificial (programas T5/T6) se realiza a temperaturas moderadas (p.ej., 120–160 °C) para precipitar finas partículas de MgZn2; el tiempo y temperatura de envejecimiento equilibran resistencia máxima, ductilidad y resistencia a SCC.

Las transiciones de temple T siguen el comportamiento clásico de la serie 7xxx: el subenvejecimiento mejora tenacidad a la fractura y resistencia a SCC a costa de menor resistencia máxima, mientras que el sobreenvejecimiento sacrifica algo de resistencia a la tracción para mayor resistencia ambiental. Para piezas que requieren conformado, se utiliza una secuencia de recocido de solución y re-envejecimiento, pero se debe gestionar la complejidad y el riesgo de deformación. El endurecimiento no térmico mediante trabajo en frío es limitado en efectividad para esta familia comparado con series dedicadas a endurecimiento por deformación.

Desempeño a Alta Temperatura

El 7001 presenta pérdida pronunciada de resistencia a temperaturas elevadas; se reducen significativamente límite elástico y resistencia a tracción por encima de ~150 °C, y la resistencia a fluencia a largo plazo es limitada comparada con aleaciones para alta temperatura. La temperatura de servicio para aplicaciones estructurales con carga se limita típicamente a menos de ~120–150 °C para evitar sobreenvejecimiento y coalescencia de precipitados que degradan propiedades mecánicas y vida a fatiga.

La oxidación es generalmente benigna en aleaciones de aluminio a temperaturas normales de servicio, pero las temperaturas elevadas aceleran cambios microestructurales y pueden inducir recristalización en tempers mal estabilizados. Las zonas afectadas por el calor tras soldadura o puntos calientes locales pueden mostrar ablandamiento y reducción de resistencia a fatiga; los diseñadores deben evitar exposición prolongada a temperaturas altas en regiones estructurales críticas o seleccionar materiales alternativos para servicio a alta temperatura.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se Usa 7001
Aeroespacial	Elementos estructurales secundarios, accesorios, secciones extruidas	Alta relación resistencia-peso y buenas propiedades de extrusión; mejor resistencia a SCC frente a algunas aleaciones 7xxx
Marino/Offshore	Extrusiones estructurales y bastidores (con recubrimientos)	Resistencia favorable con control de corrosión manejado; bueno para perfiles de refuerzo y carga
Transporte	Rieles extruidos de alta resistencia y estructuras de choque	Bajo peso, alto módulo y resistencia para partes estructurales sensibles al peso
Artículos Deportivos	Cuadros de bicicletas, componentes de alto rendimiento	Alta resistencia específica y desempeño en fatiga para equipamiento competitivo
Electrónica	Chasis y carcasas	Balance de rigidez, mecanabilidad y desempeño térmico para disipación de calor de carga media

El 7001 sigue siendo útil donde se requieren perfiles extruidos con alta resistencia estática y rigidez y donde los diseñadores pueden controlar la exposición ambiental o aplicar acabados protectores. La aleación se elige para componentes que se benefician de la combinación de endurecimiento por tratamiento térmico y desempeño razonable en fabricación cuando se siguen las rutas de procesamiento adecuadas.

Información para la Selección

Seleccione 7001 cuando su diseño requiera una aleación tratable térmicamente con una resistencia específica superior a la de aleaciones comunes endurecidas por trabajo o de la serie 6xxx, y cuando se necesiten extrusiones o secciones transversales complejas. Espere sacrificar algo de conformabilidad y conductividad a cambio de mayor resistencia y gestione la corrosión mediante recubrimientos o la selección del temple.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), 7001 ofrece una resistencia muy superior pero una conductividad eléctrica y térmica reducida y menor conformabilidad a temperatura ambiente. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, 7001 proporciona una resistencia mucho mayor a costa de una mayor sensibilidad a la corrosión y requisitos más complejos de tratamiento térmico. Frente a aleaciones tratables térmicamente comunes como 6061 o 6063, 7001 puede ofrecer mayor resistencia para elementos estructurales críticos, pero 6061 brinda mejor soldabilidad y resistencia a la corrosión en muchos ambientes; elija 7001 cuando las propiedades específicas de resistencia-peso o características de extrusión justifiquen estos compromisos.

Resumen Final

7001 sigue siendo una aleación de ingeniería práctica cuando se requiere un equilibrio optimizado entre alta resistencia, capacidad de extrusión y comportamiento controlado frente a la corrosión. Su aplicabilidad para componentes estructurales extruidos y su desempeño en aplicaciones sensibles al peso la mantienen vigente, siempre que los diseñadores consideren la selección del temple, el control del tratamiento térmico y la protección anticorrosiva adecuada.