Aluminio 7012: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Visión General Integral

7012 pertenece a la serie 7xxx de aleaciones de aluminio, una familia definida por el zinc como elemento principal de aleación, con magnesio y cobre como constituyentes secundarios. Estas aleaciones se formulan generalmente para alta resistencia mediante endurecimiento por precipitación y se clasifican entre las aleaciones de aluminio tratables térmicamente, en lugar de únicamente por trabajo en frío.

Los principales elementos de aleación en el 7012 son zinc (Zn), magnesio (Mg) y cobre (Cu), frecuentemente acompañados por adiciones controladas de cromo (Cr), titanio (Ti) y niveles trazas de hierro (Fe) y silicio (Si) para el control del proceso. El mecanismo de endurecimiento es predominantemente por envejecimiento (precipitación de MgZn2 y fases relacionadas) tras el tratamiento de solución y ciclos controlados de envejecimiento; el control del grano y dispersoides provenientes de elementos trazas ayudan en la tolerancia al daño y el control de la recristalización.

Las características clave del 7012 incluyen alta resistencia específica, rendimiento de fatiga de moderado a bueno, y tenacidad alcanzable cuando se procesa correctamente; la resistencia a la corrosión es moderada y sensible al temple y a la metalurgia local, mientras que la soldabilidad puede estar limitada debido al ablandamiento de la zona afectada por el calor (ZAT) y la susceptibilidad a fisuras en caliente en ciertas condiciones. Las industrias típicas que usan aleaciones de la serie 7xxx como el 7012 son ajustes estructurales aeroespaciales, componentes militares y de defensa, artículos deportivos de alto rendimiento y componentes automotrices o marinos especializados donde la alta relación resistencia-peso es crítica.

Los ingenieros seleccionan el 7012 sobre otras aleaciones cuando se requiere un equilibrio entre alta resistencia estática, buena resistencia a la fatiga y tenacidad adaptada, y cuando las exigencias de diseño superan las limitaciones de formabilidad y soldabilidad simplificada que presentan aleaciones de menor resistencia. Se prefiere sobre variantes 7075 de mayor resistencia pero más propensas a la corrosión por esfuerzo (SCC) cuando se desea un mejor comportamiento frente a la corrosión y conservación de la ductilidad en ciertos temperamentos.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, óptimo para formado y unión antes del tratamiento térmico final
H14	Moderado	Moderada (10–18%)	Buena (limitado a embutición)	Buena	Endurecido por deformación, usado para componentes trabajados
T5	Moderado-Alto	Moderada (8–14%)	Regular	Limitada	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente; procesamiento más rápido
T6	Alta	Modesta (6–12%)	Limitada	Limitada (ablandamiento ZAT en soldadura)	Tratamiento térmico de solución y envejecido artificial para máxima resistencia
T651	Alta	Modesta (6–12%)	Limitada	Limitada	Condición T6 con alivio de tensiones mediante estirado post-temple; usado en piezas estructurales críticas

El temple influye significativamente en la relación resistencia-ductilidad para el 7012, con el producto recocido (O) ofreciendo máxima formabilidad y T6/T651 otorgando la máxima resistencia mecánica a expensas de la elongación. Las cadenas de procesamiento práctico suelen secuenciar formado en O seguido de tratamiento de solución y envejecimiento, o aplican envejecimiento previo controlado (T5) cuando se requiere estabilidad dimensional sin tratamiento de solución completo.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10–0.40	Límites típicos para control de impurezas para evitar intermetálicos frágiles
Fe	0.10–0.50	Nivel de impureza; fomenta partículas intermetálicas gruesas si es incontrolado
Mn	0.05–0.30	Adición menor para mejorar estructura de grano y tenacidad
Mg	1.0–2.5	Componente principal de endurecimiento junto con Zn mediante precipitados Mg-Zn
Cu	0.2–2.0	Mejora la resistencia máxima y dureza pero puede reducir la resistencia a SCC
Zn	3.5–6.5	Principal contribuyente de resistencia vía precipitados MgZn2 durante envejecimiento
Cr	0.05–0.25	Control microestructural para inhibir recristalización y mejorar tenacidad
Ti	0.02–0.15	Refinador de grano usado en productos fundidos y trabajados
Otros	Balance Al, impurezas traza	Balance de aluminio con estricto control sobre elementos que forman fases de bajo punto de fusión

Las proporciones relativas de Zn, Mg y Cu determinan la cinética de precipitación y la resistencia máxima alcanzable en relación con la tenacidad y resistencia a la corrosión. Los elementos trazas e impurezas influencian el tamaño de grano, comportamiento de recristalización, formación de dispersoides y susceptibilidad a corrosión localizada o fisuras en caliente durante el procesamiento.

Propiedades Mecánicas

En servicio a tracción, el 7012 exhibe alta resistencia última a la tracción en temperas correctamente envejecidas, con límite elástico que típicamente se encuentra cerca debido a la matriz endurecida por precipitación. La elongación a la fractura disminuye a medida que aumenta la resistencia; los temperamentos tipo T6 muestran ductilidad moderada, adecuada para muchos componentes estructurales pero que requiere diseño cuidadoso en aplicaciones de alta deformación.

La dureza se correlaciona con el grado de envejecimiento; estados de envejecimiento máximo proporcionan máxima dureza y resistencia estática, mientras que el sobreenvejecimiento cede resistencia para mejorar tenacidad a la fractura y resistencia a la corrosión. El rendimiento a fatiga es generalmente bueno para aleaciones estilo 7xxx cuando la microestructura está optimizada y la superficie controlada, pero la vida a fatiga es sensible a discontinuidades metalúrgicas locales y rayones superficiales.

El espesor tiene una fuerte influencia en las propiedades mecánicas alcanzables porque las velocidades de enfriamiento y tensiones residuales varían con la sección; las secciones más gruesas son más difíciles de tratar térmicamente en solución y enfriar rápidamente, lo cual reduce la resistencia alcanzable y puede aumentar la susceptibilidad a distorsiones inducidas por el enfriamiento.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. T6/T651)	Notas
Resistencia a tracción	~120–200 MPa	~450–560 MPa	Resistencias máximas típicas tipo T6 para aleaciones 7xxx con alto zinc
Límite elástico	~40–110 MPa	~380–500 MPa	El límite elástico se aproxima a la resistencia máxima en temperas de alta resistencia; diseñar en consecuencia
Elongación	20–30%	6–12%	Ductilidad reducida en condiciones de envejecimiento máximo; dependiente del espesor
Dureza (HB)	30–60 HB	120–170 HB	La dureza refleja el estado de precipitación; el sobreenvejecimiento reduce dureza pero mejora tenacidad

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Ligeramente superior al aluminio puro debido a los elementos de aleación
Rango de fusión	~475–635 °C	Típico de las series 7xxx; sólido/líquido dependen de la composición local
Conductividad térmica	~120–160 W/m·K	Menor que el Al puro; la conductividad disminuye con mayor aleación
Conductividad eléctrica	~30–45% IACS	Reducida por dispersión de aleación; varía con el temple y la composición
Calor específico	~0.88–0.95 J/g·K	Comparable a otras aleaciones de aluminio; útil para cálculos de masa térmica
Coeficiente de dilatación térmica	~23.5 ×10⁻⁶ /K	Coeficiente similar a otras aleaciones trabajadas de aluminio en rango ambiental

El comportamiento físico del 7012 lo hace atractivo cuando se requiere alta relación resistencia-peso y se mantiene una conductividad térmica útil para ciertos componentes de gestión térmica. La combinación de conductividad térmica moderada y densidad relativamente baja es beneficiosa para aplicaciones térmicas y estructurales sensibles al peso.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Buena uniformidad en calidades delgadas	O, T5, T6	Común para paneles y componentes formados; el temple rápido es efectivo en espesores finos
Placa	6–200 mm	Resistencia máxima menor en secciones gruesas	T6 (limitado), T651	Las secciones gruesas pueden estar limitadas en temple por la velocidad de enfriamiento y distorsión
Extrusión	Perfiles hasta varios metros	Buena resistencia a lo largo de la extrusión; dependiente de la sección	T6, T5	Perfiles complejos alcanzables; gestión del temple crítica
Tubo	Diámetro exterior 6–200 mm	Resistencia depende del espesor de pared y procesamiento	T6, T651	Usado para tubería estructural de alta resistencia; opciones soldadas o ERW posibles
Barra/Barrilla	Diámetros 5–200 mm	Propiedades homogéneas si se procesa adecuadamente	O, T6	Usado para piezas mecanizadas y sujetadores; endurecimiento por envejecimiento aplicado tras formado

Las chapas y extrusiones delgadas son las más comúnmente usadas para lograr alta resistencia máxima tras temple rápido; las placas y extrusiones gruesas requieren diseño cuidadoso del proceso para minimizar pérdidas de resistencia relacionadas con el temple. La selección de forma de producto se orienta según requisitos mecánicos, tolerancias dimensionales y procesos posteriores (mecanizado, soldadura, tratamiento térmico).

Grados equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7012	EE.UU.	Reconocido como una aleación laminada de la serie 7xxx en algunas listas de proveedores
EN AW	No hay equivalente directo	Europa	No existe un equivalente exacto EN AW; comportamiento similar a aleaciones Al-Zn-Mg de mayor resistencia
JIS	No hay equivalente directo	Japón	Las especificaciones localizadas varían; diseño por composición más que sustitución directa de grado
GB/T	No hay equivalente directo	China	Las normas chinas pueden ofrecer equivalentes funcionales en familias comerciales 7xxx

Los equivalentes uno a uno directos para el 7012 son poco comunes; los ingenieros generalmente realizan cruces de referencias por composición química y matriz de propiedades en lugar de etiquetas exactas de grado. Al especificar para compras internacionales, se recomienda validar rangos de composición y garantías de propiedades mecánicas en lugar de depender únicamente del nombre del grado.

Resistencia a la corrosión

La resistencia a la corrosión atmosférica del 7012 es moderada y depende en gran medida del temple, el estado superficial y la química de la aleación. En estados de envejecimiento máximo, la combinación de Zn y Cu puede aumentar la susceptibilidad a corrosión localizada frente a aleaciones poco aleadas de series 5xxx o 6xxx, especialmente si se compromete la integridad de la película superficial.

En ambientes marinos, el 7012 requiere medidas protectoras como recubrimiento, anodizado o recubrimientos especializados para acercarse al rendimiento a largo plazo de aleaciones más resistentes a la corrosión; sin protección, pueden presentarse picaduras y ataque intergranular en ambientes agresivos con cloruros. El riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) existe en tempers de alta resistencia y está influido por el contenido de Cu, tratamiento térmico, tensiones residuales y ambiente de servicio; la mitigación incluye sobreenvejecimiento, protección catódica y diseño cuidadoso para reducir tensiones residuales de tracción.

Las interacciones galvánicas con metales más nobles (acero inoxidable, cobre) pueden acelerar la corrosión local; el 7012 debe aislarse eléctricamente cuando se acople con estos materiales en ambientes marinos o húmedos. Comparado con aleaciones de la serie 5xxx (ricas en Mg), el 7012 usualmente ofrece mayor resistencia estática pero menor resistencia a la corrosión general, requiriendo estrategias de protección más agresivas en servicios con presencia de cloruros.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

La soldadura del 7012 es complicada en tempers de alta resistencia debido a que la zona afectada por el calor (HAZ) se ablanda por disolución y crecimiento de precipitados endurecedores. Es posible la soldadura por arco de tungsteno con gas (TIG) o arco con gas metálico (MIG) usando aleaciones de aporte apropiadas (p. ej., 5xxx de menor resistencia o aportes 7xxx formulados especialmente), pero el diseño de junta debe considerar la reducción de resistencia en la HAZ y el potencial de fisuración en caliente; los tratamientos pre y post soldadura pueden mitigar algunos problemas.

Mecanizabilidad

La mecanizabilidad del 7012 es generalmente buena en condiciones sobreevejadas o recocidas pero se complica en estados de envejecimiento máximo por la mayor dureza y resistencia. Se recomienda usar herramientas de carburo, fijaciones rígidas y velocidades de avance conservadoras para controlar el desgaste de la herramienta; la formación de viruta tiende a ser corta y segmentada si se optimizan estos parámetros.

Conformabilidad

La conformabilidad es mejor en tempers recocidos (O) y disminuye rápidamente con el incremento del temple. Los radios mínimos de curvado y límites de embutición deben consultarse en datos del proveedor; cuando se requiere conformado en piezas que serán tratadas térmicamente para endurecer, se recomienda conformar en condición O seguida de tratamiento de solución y envejecimiento, o usar tempers pre-envejecidos (T5) para conformado moderado con menor pérdida de propiedades.

Comportamiento en el tratamiento térmico

El 7012 es susceptible de tratamiento térmico y sigue los pasos clásicos de endurecimiento por precipitación: tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución están en el rango de aproximadamente 470–500 °C dependiendo del tamaño de sección y composición, manteniéndose el tiempo suficiente para disolver fases solubles y homogenizar la microestructura.

El temple debe ser rápido para retener la solución sólida sobresaturada; el temple en agua o mediante polímeros es común para secciones delgadas, mientras que las secciones más gruesas requieren control cuidadoso para evitar distorsiones inducidas por temple y variaciones en las propiedades. El envejecimiento artificial se realiza a temperaturas moderadas (típicamente 120–170 °C) para precipitar fases MgZn2 endurecedoras; los estados de envejecimiento máximo (T6) ofrecen la máxima resistencia mientras que el sobreenvejecimiento (T7) aumenta tenacidad y resistencia a la corrosión.

Las transiciones de temple T involucran el equilibrio entre la aplicación de endurecimiento por deformación (tempers H) y el envejecimiento térmico; el código T651 específicamente indica un temper T6 con alivio de tensiones mediante estirado después del temple y antes del envejecimiento para reducir distorsiones residuales. La ventana de tratamiento térmico es más estrecha que en muchas aleaciones 6xxx, requiriendo control más riguroso del proceso para resultados repetibles.

Comportamiento a altas temperaturas

La resistencia mecánica del 7012 se deteriora con la temperatura, con reducciones notables por encima de aproximadamente 100 °C y pérdidas más pronunciadas acercándose a 150–200 °C. La resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas es limitada comparada con aleaciones especializadas para altas temperaturas, por lo que la operación continua se restringe típicamente a temperaturas moderadas donde la retención de resistencia es adecuada.

La oxidación generalmente no es un factor limitante a temperaturas comunes de servicio, pero los cambios microestructurales durante exposiciones térmicas prolongadas (sobreenvejecimiento y coarsening de precipitados) reducen la resistencia estática y a la fatiga. La HAZ de soldaduras puede ser especialmente susceptible a degradación de propiedades cuando se expone a temperaturas elevadas, lo que exige precaución en servicios con ciclos térmicos o calor sostenido.

Aplicaciones

Industria	Componente ejemplo	Por qué se usa 7012
Aeroespacial	Accesorios, soportes	Alta relación resistencia-peso y buen comportamiento a fatiga
Marina	Soportes estructurales	Equilibrio entre resistencia y prácticos métodos de control de corrosión
Automotriz	Componentes estructurales ligeros	Resistencia estática mejorada para piezas sensibles al peso
Defensa	Montajes de armas, piezas estructurales pequeñas	Alta resistencia con tenacidad ajustada
Electrónica	Estructuras, disipadores térmicos	Rigidez estructural y conductividad térmica aceptable

El 7012 se emplea cuando los diseñadores requieren una combinación de alta resistencia estática y buenas propiedades a la fatiga, aceptando sacrificios en conformabilidad y soldabilidad. Su uso suele estar dirigido a componentes donde la reducción de peso impulsa el rendimiento y donde el tratamiento térmico posterior al conformado puede aplicarse económicamente.

Consejos para la selección

El 7012 debe seleccionarse cuando se necesita un aluminio resistente, tratable térmicamente y con resistencia a la fatiga razonable, y cuando los diseñadores pueden asumir un procesamiento controlado y protección contra corrosión. Es una opción para componentes que se benefician del endurecimiento por envejecimiento y donde se puede lograr estabilidad dimensional mediante tratamientos tipo T651.

Comparado con aluminio comercialmente puro (p. ej., 1100), el 7012 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y conformabilidad por una resistencia estática mucho mayor y mayor capacidad a la fatiga. Frente a aleaciones comúnmente trabajadas en frío (p. ej., 3003, 5052), el 7012 ofrece mucha mayor resistencia, pero a menudo requiere recubrimientos o láminas para igualar el comportamiento frente a la corrosión. En comparación con aleaciones tratables térmicamente muy usadas como 6061 o 6063, el 7012 brinda mayor resistencia máxima en muchos tempers, pero puede ser menos elegido cuando la máxima resistencia a la corrosión, soldabilidad o extrudabilidad sencilla son prioridades.

Los ingenieros deben evaluar las necesidades de resistencia, vida a fatiga, estrategias de mitigación de corrosión, capacidad productiva para tratamiento térmico y costo/unidad/disponibilidad al elegir 7012 sobre familias de aleaciones vecinas.

Resumen final

El 7012 sigue siendo relevante como una aleación de aluminio especializada de alta resistencia que ofrece una atractiva relación resistencia-peso y un comportamiento sólido a fatiga cuando se procesa con prácticas controladas de tratamiento térmico y fabricación. Su uso está justificado en aplicaciones donde el rendimiento estructural supera las penalizaciones en conformabilidad, soldabilidad y exposición a la corrosión, y donde se puede aplicar un control metalúrgico cuidadoso para optimizar tanto propiedades mecánicas como durabilidad.