Aluminio 7039: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

La aleación 7039 pertenece a la serie 7xxx de aleaciones de aluminio, una familia caracterizada por el zinc como principal elemento de aleación y a menudo aleada con magnesio y trazas de cobre. Es una aleación endurecible por tratamiento térmico y endurecimiento por precipitación diseñada para ofrecer alta resistencia específica y una tenacidad razonable, manteniendo al mismo tiempo las ventajas de densidad inherentes al aluminio.

Los principales elementos de aleación incluyen típicamente Zn, Mg y adiciones moderadas de Cu, con pequeñas cantidades de Cr, Mn o Ti usados para el control del grano y para limitar la recristalización. El endurecimiento se logra principalmente mediante tratamiento en solución, temple y envejecimiento artificial controlado para formar finos precipitados metastables de Zn-Mg (y Zn-Mg-Cu donde están presentes) que obstaculizan el movimiento de dislocaciones.

Los rasgos clave de la 7039 son su alta relación resistencia-peso, buena resistencia a la fatiga para una aleación de alta resistencia, y resistencia a la corrosión aceptable cuando se encuentra correctamente tratada térmicamente y protegida en superficie. La formabilidad y soldabilidad son moderadas: la aleación puede conformarse en temple más blando y soldarse con precauciones, pero el sobreenvejecimiento y el ablandamiento en la zona afectada por el calor (HAZ) son desventajas comparadas con aleaciones más blandas de las familias 5xxx o 3xxx.

Las industrias típicas de aplicación incluyen forja y accesorios aeroespaciales, componentes estructurales de alto rendimiento en automoción y motorsport, y equipamiento especializado marítimo y de defensa donde se requiere un equilibrio entre resistencia, tolerancia al daño y mecanizabilidad. Los ingenieros seleccionan la 7039 cuando se necesita mayor resistencia que las aleaciones 6xxx sin llegar al muy alto costo y ultra alta resistencia de la familia 7075, o cuando se requiere un equilibrio particular de resistencia a la fatiga y tenacidad localizada.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Estado completamente recocido para conformado y alivio de tensiones
H14	Medio-Bajo	Baja-Moderada	Regular	Buena	Endurecido por deformación y parcialmente estabilizado para resistencia moderada
T4	Medio	Moderada	Buena	Buena	Tratado en solución y envejecido naturalmente a resistencia parcial
T5	Medio-Alto	Moderada	Regular	Regular	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente
T6	Alta	Baja-Moderada	Limitada	Regular-Mala	Tratado en solución y envejecido artificialmente hasta resistencia máxima
T62	Alta (sobreenvejecido)	Mejorada	Mejorada	Mejor que T6	Envejecido artificialmente a estado ligeramente sobreenvejecido para mejorar la resistencia a la corrosión por tensión (SCC)
T651	Alta	Baja-Moderada	Limitada	Regular-Mala	T6 con alivio de tensiones por estirado; común para chapa y extrusiones

La selección del temple controla fuertemente el equilibrio entre resistencia y formabilidad en la 7039. Los temple más blandos como O o T4 se emplean para conformados complejos y operaciones de envejecimiento posteriores, mientras que T6/T651 ofrecen máxima resistencia estática a costa de menor elongación y formabilidad.

El temple también afecta la susceptibilidad a la corrosión por estrés y al ablandamiento en la zona afectada por calor durante la soldadura; los diseñadores a menudo eligen temple ligeramente sobreenvejecido (T62) o envejecimiento controlado post-soldadura para sacrificar un poco de resistencia máxima a cambio de mayor durabilidad en ambientes agresivos.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.50	Control típico de impurezas; Si en exceso reduce la tenacidad
Fe	≤ 0.50	Impureza; forma intermetálicos que pueden afectar el inicio de fatiga
Mn	0.05–0.40	Control de la estructura del grano y mejora la tenacidad en bajos niveles
Mg	1.0–2.0	Formador clave de precipitados junto con Zn para el endurecimiento
Cu	0.1–1.2	Aumenta resistencia y endurecimiento; puede reducir resistencia a la corrosión
Zn	3.5–5.5	Principal elemento de endurecimiento en la serie 7xxx
Cr	0.02–0.25	Controla la recristalización y mejora la resistencia a la corrosión por tensión
Ti	0.05–0.20	Refinador de grano durante fundición/extrusión
Otros (incluyendo balance Al)	Balance	Elementos traza controlados para cumplir requisitos mecánicos y de corrosión

La relación Zn–Mg y las pequeñas adiciones de Cu determinan la química de los precipitados y con ello la dureza máxima y la respuesta al envejecimiento. El cromo y el manganeso se emplean para fijar los límites de grano y limitar el crecimiento excesivo durante el tratamiento en solución y el procesamiento termomecánico.

Los elementos impurezas como Fe y Si forman partículas intermetálicas relativamente duras; sus niveles se controlan para equilibrar la mecanizabilidad y el rendimiento a fatiga. En general, los rangos de composición arriba mostrados son representativos y pueden variar según el proveedor y la especificación.

Propiedades Mecánicas

En comportamiento a tracción, la 7039 muestra un aumento pronunciado de resistencia tras el tratamiento en solución y envejecimiento artificial, con una reducción en ductilidad frente a condiciones recocidas. Los temple con envejecimiento máximo (T6/T651) típicamente presentan altos límites elásticos y resistencias últimas con elongaciones moderadas; los temple más blandos proporcionan la ductilidad necesaria para operaciones de conformado.

La resistencia de cedencia varía ampliamente según el temple y el espesor debido a diferencias en la efectividad del temple y la deformación en frío. El desempeño a fatiga de la 7039 es generalmente bueno para una aleación de aluminio de alta resistencia, especialmente cuando se utiliza granallado o alivio de tensiones; sin embargo, el inicio de grietas por fatiga es sensible al acabado superficial y a la distribución de partículas intermetálicas.

La dureza se correlaciona con el temple y el envejecimiento: las aleaciones recocidas son relativamente blandas y fáciles de mecanizar/conformar, mientras que T6/T651 alcanza valores mucho más altos en Brinell o Rockwell. Los efectos del espesor son notables: las secciones gruesas pueden ser difíciles de templar uniformemente, lo que reduce la resistencia máxima alcanzable respecto a chapas delgadas.

Propiedad	O/Recocida	Temple Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	~230 MPa (típico)	480–540 MPa	Varía con espesor y ciclo de envejecimiento
Límite elástico	~130 MPa (típico)	430–500 MPa	Aumenta significativamente con endurecimiento por precipitación
Elongación	18–25%	6–12%	Disminuye conforme aumenta la resistencia; depende del procesamiento
Dureza	60–75 HB	140–170 HB	La dureza Brinell aumenta significativamente en temple pico

Los valores mostrados son rangos representativos y dependerán de la forma específica del producto, espesor y procesamiento del proveedor.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.79 g/cm³	Ligeramente mayor que el aluminio puro debido al contenido de Zn
Rango de fusión	~480–640 °C	Los rangos sólido-líquido dependen de la aleación; usar temperaturas conservadoras en mecanizado
Conductividad térmica	~140 W/m·K	Menor que el Al puro pero aún favorable para la disipación de calor
Conductividad eléctrica	~30–40 %IACS	Reducida respecto al Al puro debido a la aleación; varía con el temple
Calor específico	~875 J/kg·K	Típico de aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Similar a otras aleaciones Al-Zn-Mg; considerar en ensamblajes mixtos

La 7039 mantiene la alta conductividad térmica del aluminio respecto a los aceros, lo cual es beneficioso para componentes disipadores de calor. Su ventaja de densidad continúa proporcionando ganancias en rigidez específica y resistencia específica para diseños críticos en peso.

La conductividad eléctrica está reducida comparada con aluminio puro y algunas aleaciones 6xxx; no se elige esta aleación cuando la conductividad eléctrica máxima es prioritaria. La expansión térmica está dentro del rango típico del aluminio y debe considerarse cuando se une con materiales diferentes.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6.0 mm	Buena resistencia a través del espesor para calibres delgados	T4, T5, T6	Usado para paneles formados y revestimientos; sensibilidad al temple manejable
Placa	6–150+ mm	Reducción de la resistencia alcanzable en secciones gruesas	T651, T62	La placa gruesa puede requerir temple/envejecimiento especializado para maximizar propiedades
Extrusión	Perfiles complejos de hasta varios metros	Buena resistencia direccional	T6, T651	El diseño del dado de extrusión y la velocidad de temple influyen en las propiedades finales
Tubo	Diámetro exterior hasta varios cientos de mm	La resistencia varía con el espesor de pared	T6, T651	Común para tubos estructurales y bastidores de alta resistencia
Barra/Vara	Diámetros hasta 200 mm	Material de alta resistencia y maquinable	T6, T61	Usado para componentes mecanizados y accesorios

La ruta de fabricación y la forma del producto afectan significativamente el comportamiento mecánico. Las extrusiones y chapas delgadas pueden templarse rápidamente y alcanzar propiedades cercanas al pico tras el envejecimiento, mientras que la placa y las secciones gruesas a menudo sufren gradientes térmicos en el temple que requieren ciclos de tratamiento térmico modificados o sobreenvejecimiento para mejorar la uniformidad.

Los diseñadores deben coordinar las capacidades del proveedor de materiales (por ejemplo, tanques de temple, estiramiento, homogenización) con los requisitos de la aplicación, ya que las decisiones de procesamiento determinan el equilibrio de propiedades entregadas en las piezas finales.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7039	EE. UU.	Designación en sistemas de asociaciones de aluminio; referencia estándar principal
EN AW	7039	Europa	Frecuentemente referido como EN AW‑7039; verificar especificaciones químicas y mecánicas específicas EN
JIS	—	Japón	No existe un equivalente JIS directo uno a uno; propiedades más cercanas se alinean con familias 7xxx de alta resistencia
GB/T	—	China	Las normas chinas pueden listar formulaciones similares 7xxx; verificar composición y especificaciones de temple

No siempre existe una referencia cruzada exacta uno a uno para el 7039 entre normas porque las especificaciones regionales controlan los límites de impurezas, adiciones traza y temple permitido. Al sustituir aleaciones, los ingenieros deben comparar valores garantizados de tensión/de límite elástico, tenacidad, sensibilidad al temple y requisitos de corrosión en lugar de basarse únicamente en los números de grado.

Los proveedores pueden ofrecer variantes propietarias bajo etiquetado similar a 7039; la adquisiciones siempre debe solicitar certificados completos químicos y mecánicos y, para aplicaciones críticas, cupones de prueba o verificación mecánica de lote completo.

Resistencia a la Corrosión

El 7039 ofrece resistencia moderada a la corrosión atmosférica comparable a otras aleaciones 7xxx a base de Zn‑Mg cuando está correctamente sobreenvejecido o recubierto. En atmósferas neutras su rendimiento es aceptable, pero la susceptibilidad a corrosión localizada como picaduras y exfoliación aumenta con mayores niveles de Zn y Cu y con temple en estado de envejecimiento máximo (peak-aged).

En ambientes marinos o ricos en cloruros, 7039 requiere medidas protectoras—como anodizado, conversiones cromáticas o sistemas de pintura orgánica—para lograr una vida útil prolongada. Los temple sobreenvejecidos (T62 o variantes T7xx) y un diseño adecuado (drenaje, juntas selladas) reducen significativamente el riesgo de ataque intergranular.

La corrosión por tensión (SCC) es una preocupación conocida para aleaciones 7xxx de alta resistencia: la condición T6 maximiza la resistencia pero aumenta también la susceptibilidad a SCC bajo esfuerzo tensil en ambientes corrosivos. Elegir temple ligeramente sobreenvejecido y controlar esfuerzos residuales por estirado o tratamientos térmicos post‑soldadura mitiga el riesgo de SCC y mejora la durabilidad a largo plazo comparado con condiciones pico de envejecimiento.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de 7039 requiere control cuidadoso: la soldadura por fusión (TIG/MIG) es factible pero la zona afectada por calor (ZAC) puede experimentar ablandamiento y reducción de tenacidad. La práctica recomendada incluye usar aportes compatibles con una aleación 7xxx algo sobreenvejecida o, donde la resistencia y corrosión lo permitan, aportes 5356/5183 para mejorar ductilidad y resistencia a la corrosión en la junta.

Se utilizan comúnmente tratamientos térmicos pre y post soldadura o alivio mecánico de tensiones (estirado) para restaurar el equilibrio de propiedades tras la soldadura. El riesgo de fisuración en caliente es moderado a alto en temple pico, por lo que el diseño de junta y parámetros de soldadura deben minimizar la restricción y evitar solidificaciones rápidas que fomenten grietas.

Mecanizado

La maquinabilidad del 7039 es favorable en comparación con aceros muy duros tipo herramienta o series 2xxx, pero más desafiante que las aleaciones 6xxx debido a su mayor resistencia y precipitados duros. Herramientas de carburo con radio positivo, montajes rígidos y velocidades/avances conservadores producen mejores resultados; el control de viruta se favorece con refrigerante y geometría adecuada.

El acabado superficial y formación de rebabas se ven influenciados por el temple: condiciones T4/O más blandas se mecanizan fácilmente pero requieren tratamiento térmico posterior si se necesita resistencia máxima. Para mecanizados de producción, se recomienda considerar preendurecimiento (cuando aplique) o forja cercano a medida para minimizar remoción de material.

Conformabilidad

La conformabilidad en frío es limitada en condiciones de envejecimiento máximo; para operaciones de conformado use temple O o T4 para lograr radios de doblado más ajustados y perfiles complejos. Los radios de doblado internos mínimos típicos para chapa en temple más blando pueden estar tan bajos como 1–2× el espesor para pliegues simples, pero los diseñadores deben validar con pruebas de conformado debido al comportamiento variable de endurecimiento por deformación.

El endurecimiento por trabajo ocurre si el conformado se realiza en temple blando y puede aprovecharse para aumentar la resistencia local tras envejecimiento natural o artificial. Para conformados severos, puede requerirse conformado en caliente o ciclos posteriores de solubilización y envejecimiento para alcanzar tanto la geometría como las propiedades mecánicas finales deseadas.

Comportamiento en Tratamiento Térmico

Como aleación tratable térmicamente, 7039 sigue la ruta clásica de solubilización, temple y envejecimiento para fortalecimiento por precipitados. La solubilización típicamente se realiza a temperaturas elevadas suficientes para disolver precursores de precipitados Zn‑Mg, seguida de temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada. La tasa de temple es crítica: un temple inadecuado produce precipitados gruesos que disminuyen la resistencia final.

El envejecimiento artificial (T6) desarrolla máxima resistencia mediante ciclos controlados de temperatura/tiempo que promueven precipitados finos y dispersos. Tratamientos de sobreenvejecimiento (T62 o variantes T7) intencionadamente coarsifican los precipitados para mejorar resistencia a la corrosión por tensión y estabilidad de ZAC a costa de algo de resistencia máxima. Para componentes sensibles a esfuerzos residuales, se aplica un temple T651 o estirado posterior para aliviar tensiones residuales tras el temple.

Las secciones delgadas alcanzan las propiedades objetivo más fácilmente debido al temple rápido; las secciones gruesas requieren medios de temple especializados, temple interrumpido o cronogramas modificados de envejecimiento para balancear resistencia y tenacidad. En ensamblajes soldados, el tratamiento térmico post soldadura está limitado por preocupaciones de deformación, por lo que los diseñadores suelen buscar propiedades aceptables con ciclos térmicos mínimos.

Desempeño a Alta Temperatura

El 7039 está diseñado para temperaturas ambiente a moderadamente elevadas; sobre ~100–150 °C, la resistencia endurecida por precipitados comienza a disminuir conforme los precipitados se coarsifican y ocurre redistribución de solutos. La exposición prolongada a temperaturas elevadas acelera el sobreenvejecimiento y reduce tanto el límite elástico como el rendimiento a fatiga en comparación con propiedades a temperatura ambiente.

La oxidación a temperaturas de servicio típicas es mínima comparado con los aceros, pero temperaturas elevadas prolongadas pueden afectar la condición superficial y promover deszinificación de precipitados ricos en Zn en límites de grano. El comportamiento de la ZAC en zonas soldadas es particularmente sensible a excursiones térmicas; el sobreenvejecimiento local puede reducir la resistencia y aumentar la susceptibilidad a corrosión localizada.

Para aplicaciones estructurales a alta temperatura, los diseñadores deben validar la vida útil bajo ciclos térmicos y considerar aleaciones alternativas o medidas de diseño protector; el 7039 se utiliza mejor por debajo de los límites donde la estabilidad de los precipitados se compromete por exposiciones prolongadas a altas temperaturas.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Usar 7039
Automotriz	Refuerzos estructurales y enlaces de suspensión	Alta resistencia específica y buena maquinabilidad para piezas críticas de seguridad
Marina	Accesorios estructurales y soportes	Equilibrio entre resistencia y resistencia a la corrosión cuando está recubierto o anodizado
Aeroespacial	Accesorios, forjas, piezas mecanizadas	Alta relación resistencia-peso y desempeño a fatiga para estructuras primarias y secundarias
Defensa	Soportes de blindaje, componentes de lanzadores	Alta resistencia estática y tolerancia a daños con procesamiento controlado
Electrónica	Marcos estructurales y disipadores térmicos	Buena conductividad térmica combinada con alta resistencia para diseños compactos

El 7039 se selecciona donde se requiere un aluminio de alta resistencia pero donde el mayor costo o mayor sensibilidad a SCC del 7075 es una desventaja. Ocupa un nicho para piezas mecanizadas, forjadas y extruidas que necesitan una combinación de buena vida a fatiga, maquinabilidad y resistencia a la corrosión adecuada.

Información para la Selección

Para un ingeniero que elige material, el 7039 ofrece una compensación clara: en comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), el 7039 sacrifica algo de conductividad eléctrica y térmica y gran parte de la excepcional formabilidad, mientras que gana varias veces el límite elástico y la resistencia a la tracción. Esto hace que el 7039 sea adecuado cuando el rendimiento estructural es más importante que las necesidades de conductividad.

En comparación con aleaciones comunes endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 7039 ofrece una resistencia estática sustancialmente mayor y mejor maquinabilidad para componentes de alto rendimiento, aunque su resistencia a la corrosión—especialmente en ambientes marinos con cloruros—requiere una protección superficial más cuidadosa. Si la formabilidad o soldabilidad en condiciones normales es prioritaria, la familia 3xxx/5xxx sigue siendo preferible.

En comparación con aleaciones más comunes tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 7039 típicamente ofrece mayor resistencia máxima y mejor comportamiento a la fatiga, haciéndolo preferible cuando se requiere reducción de peso y mayores esfuerzos de trabajo. Sin embargo, 6061/6063 pueden ser seleccionadas cuando la unión, consistencia en el anodizado de color o costo/disponibilidad sean más críticos que la máxima resistencia.

Resumen Final

La aleación 7039 sigue siendo una opción viable de ingeniería cuando se requieren alta resistencia específica y buena resistencia a la fatiga junto con un comportamiento aceptable frente a la corrosión cuando está debidamente protegida. Su naturaleza tratable térmicamente permite a los diseñadores ajustar el equilibrio de propiedades mediante la selección del temple y procesos controlados, siendo útil en los sectores aeroespacial, automotriz, marítimo y de defensa donde se deben equilibrar cuidadosamente peso, resistencia y maquinabilidad.