Aluminio 7042: Composición, Propiedades, Guía de Tratamientos Térmicos y Aplicaciones

Descripción General Completa

7042 es una aleación de aluminio de la serie 7xxx dentro de la familia Al-Zn-Mg que presenta una resistencia de media a alta mediante endurecimiento por precipitación. Sus principales elementos de aleación son zinc y magnesio, con pequeñas cantidades de cobre y elementos en trazas para controlar la estructura de grano y la tenacidad.

El mecanismo de fortalecimiento para 7042 es el clásico endurecimiento por precipitación termoendurecible: el tratamiento térmico en solución seguido de temple y envejecimiento artificial producen finos precipitados tipo η (MgZn2) que impiden el movimiento de dislocaciones. En la práctica, esta aleación también puede suministrarse en estados sobremadurados o termoestabilizados para sacrificar algo de resistencia máxima a cambio de mejorar la tenacidad a la fractura y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Las características clave de 7042 incluyen una alta resistencia específica, desempeño moderado a bueno en fatiga cuando se envejece correctamente y una maquinabilidad razonable para una aleación Al-Zn-Mg de alta resistencia. La resistencia a la corrosión es generalmente mejor que algunas aleaciones 7xxx con alto contenido de cobre, pero inferior a las familias 5xxx o 6xxx a menos que se proteja mediante revestimientos o recubrimientos.

Las industrias típicas que usan 7042 son estructuras y accesorios aeroespaciales, componentes automotrices de alto rendimiento, equipos de defensa y artillería, además de elementos estructurales marinos selectos. Los ingenieros eligen 7042 cuando se necesita una combinación de resistencia elevada, tenacidad y resistencia razonable a la corrosión donde el ahorro de peso es crítico.

Variantes de Estado

Estado	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Comentarios
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Recocido completo; máxima ductilidad para conformado
T4	Moderado	Moderado	Buena	De pobre a aceptable	Tratado en solución y envejecido de forma natural; punto de partida para envejecimiento artificial
T6	Alto	Baja a moderada	Limitada	Pobre	Tratado en solución y envejecido artificialmente hasta el pico; máxima resistencia práctica
T651	Alto	Baja a moderada	Limitada	Pobre	T6 con alivio de tensiones por estirado tras temple; común en aeroespacial
T7	Moderado	Moderado	Aceptable	Pobre	Estabilizado/sobremadurado para mejorar resistencia a agrietamiento por corrosión bajo tensión a costa de resistencia máxima
H1x / H2x (endurecido por deformación)	Variable	Menor	Variable	Buena	Combinación de trabajo en frío y tratamiento térmico parcial para aplicaciones específicas

El estado tiene una fuerte influencia en el desempeño mecánico, la resistencia a la fractura y la formabilidad. Los estados envejecidos al pico como T6 maximizan la resistencia a la tracción y dureza pero reducen la elongación y la formabilidad en frío, generando grandes gradientes de propiedades en zonas soldadas o afectadas por el calor.

El sobremadurado o la selección de estados T7/T651 intercambian resistencia por mejor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y propiedades más estables en servicio; esta es una elección habitual en piezas estructurales aeroespaciales expuestas a ambientes agresivos.

Composición Química

Elemento	Rango %	Comentarios
Si	≤ 0.25	Control de impurezas; cantidades mayores reducen la tenacidad
Fe	≤ 0.5	Impureza formadora de intermetálicos; reduce la ductilidad si es alta
Mn	≤ 0.1	Control de estructura de grano en bajos niveles
Mg	1.0 – 2.0	Principal reforzador junto con Zn; forma precipitados MgZn2
Cu	0.05 – 0.30	Generalmente bajo en 7042 comparado con 7075; menos Cu mejora la resistencia a agrietamiento por corrosión bajo tensión
Zn	4.0 – 6.0	Principal elemento de aleación para la resistencia; mayor Zn eleva la resistencia máxima
Cr	≤ 0.25	Controla la recristalización y estructura de grano
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano cuando se añade intencionadamente
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Elementos en trazas y residuos; límite total para otros

El balance de la aleación es esencialmente aluminio con zinc y magnesio impulsando el endurecimiento por precipitación; el cobre se mantiene intencionadamente bajo respecto a algunas variantes 7xxx para reducir la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Elementos menores como cromo y titanio actúan como microaleantes para estabilizar el tamaño de grano y evitar recristalización excesiva durante el procesamiento termomecánico.

Propiedades Mecánicas

En comportamiento a tracción, el 7042 muestra un amplio rango dependiendo del estado: el material recocido es dúctil con resistencia a tracción moderada, mientras que los estados envejecidos al pico presentan aumentos marcados en límite elástico y resistencia máxima. Los valores de límite elástico y resistencia máxima son típicamente dependientes de temperatura y estado, con estados T6/T651 proporcionando la mayor resistencia elástica a costa de elongación.

La dureza se correlaciona estrechamente con la condición de envejecimiento y el estado de precipitación; la dureza aumenta significativamente de O a T6. El comportamiento en fatiga se beneficia de precipitados finos y uniformemente distribuidos y un control cuidadoso de tensiones residuales; las forjas y extrusiones con envejecimiento y tratamiento térmico optimizados muestran mejor resistencia a la iniciación de grietas.

El espesor y tamaño de sección afectan la uniformidad del temple y, por tanto, las propiedades alcanzables; las secciones más gruesas son más difíciles de tratar en solución y templar sin que se produzca ablandamiento o sobremadurado en el núcleo. Los diseñadores deben considerar el ablandamiento en la zona afectada por el calor (ZAC) alrededor de las soldaduras y la reducción de propiedades máximas en forjas o placas gruesas donde la velocidad de temple sea baja.

Propiedad	O/Recocido	Estado Clave (T6 / T651)	Comentarios
Resistencia a la tracción	~200–260 MPa (típico)	~420–510 MPa (típico)	Amplio rango según estado y espesor de sección
Límite elástico	~90–160 MPa	~350–470 MPa	El T651 se especifica frecuentemente para mejor control de tensiones residuales
Elongación	~15–25%	~6–12%	La elongación se reduce en condiciones envejecidas al pico
Dureza (Brinell)	~40–70 HB	~120–160 HB	Valores dependen de parámetros de envejecimiento y tamaño de sección

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Comentarios
Densidad	~2.78 g/cm³	Ligeramente mayor que el aluminio puro debido a las adiciones de Zn/Mg
Rango de fusión	~500–640 °C (intervalo sólido–líquido)	El solidus de la aleación es más bajo en comparación con aluminio puro; el rango exacto depende de la composición
Conductividad térmica	~120–150 W/m·K	Inferior al aluminio puro y algunas aleaciones 6xxx debido a la dispersión por solutos
Conductividad eléctrica	~28–40 % IACS	Reducida por aleación; varía con el estado térmico (los solutos en solución sólida reducen la conductividad)
Calor específico	~0.88–0.90 J/g·K	Típico para aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Comparable con otras aleaciones de aluminio de alta resistencia

Las propiedades físicas de 7042 lo hacen atractivo cuando se requiere una relación resistencia/peso favorable y un desempeño térmico razonable. Las conductividades térmica y eléctrica se ven reducidas en comparación con aluminio puro o de baja aleación a causa de la dispersión de electrones y fonones por átomos en solución y precipitados.

El rango de fusión/solidus requiere precaución durante operaciones de fundición y soldadura; el sobrecalentamiento localizado puede promover la licuación de eutécticos de bajo punto de fusión, aumentando el riesgo de fisuras por calor o zonas blandas si no se controla.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Estados Comunes	Comentarios
Chapa	0.5 – 6 mm	Uniforme en calibres delgados si se trata térmicamente correctamente	O, T4, T6, T651	Común para revestimientos y paneles aeroespaciales
Placa	6 – 150+ mm	La resistencia puede variar a través del espesor por el temple	T6, T651, T7	Las placas gruesas requieren temple optimizado o tratamiento térmico posterior
Extrusión	Perfiles hasta varios cientos de mm	Buena resistencia direccional; T6 logrado en secciones limitadas	T4, T6	El diseño del dado de extrusión y capacidad de temple limitan propiedades máximas
Tubo	1 – 50 mm de espesor de pared	Comportamiento similar a extrusiones; el estirado en frío se usa para precisión	O, T6	Usado para aplicaciones estructurales e hidráulicas con tratamiento térmico adecuado
Barra/Rodaja	Diámetros hasta 200 mm	Las propiedades dependen del enfriamiento; las forjas ofrecen mejor tenacidad	O, T6	Las barras forjadas se usan frecuentemente en accesorios y sujetadores críticos

Las diferencias de procesamiento para chapa, placa y forjas giran principalmente en torno al espesor de sección y las velocidades de temple alcanzables. Las chapas delgadas y pequeñas extrusiones se temple rápidamente y alcanzan propiedades cercanas al pico después de envejecido estándar, mientras que las placas gruesas y forjas requieren templados más elaborados o ciclos de estirado/envejecido posteriores para evitar núcleos blandos y distorsiones.

La conformación y mecanizado también varían según la forma del producto; la chapa laminada ofrece la mejor formabilidad en frío en condiciones recocidas, mientras que las extrusiones y barras forjadas proporcionan propiedades optimizadas direccionalmente para componentes estructurales.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7042	USA	Designación de la American Aluminum Association; corresponde a la clase Al-Zn-Mg
EN AW	7042	Europa	Comúnmente citado como EN AW-7042; composición y condiciones de entrega pueden variar ligeramente
JIS	A7042 (aprox.)	Japón	Las normas japonesas pueden listar composiciones similares Al–Zn–Mg bajo designaciones relacionadas
GB/T	7042	China	Existe designación estandarizada china; límites químicos y tratamientos pueden variar

Las diferencias entre normas suelen estar en los niveles permitidos de impurezas, límites exactos para cobre y otros elementos menores, y los valores indicados de propiedades mecánicas para determinados tratamientos. Al especificar 7042 internacionalmente, los ingenieros deben señalar la norma y el tratamiento que rigen, y verificar las tablas de química y propiedades mecánicas para garantizar la intercambiabilidad en aplicaciones críticas.

Resistencia a la Corrosión

El 7042 ofrece una resistencia a la corrosión atmosférica moderada que generalmente es superior a las aleaciones de mayor resistencia 7xxx con alto contenido de cobre, pero inferior a las series 5xxx (Al-Mg) y la mayoría de las 6xxx (Al-Mg-Si). Las microestructuras ricas en zinc y distribuciones heterogéneas de precipitados pueden crear sitios anódicos/catódicos que favorecen el picado en ambientes agresivos, salvo que las superficies sean tratadas.

En ambientes marinos y salinos, el 7042 sin tratamiento exhibirá corrosión localizada más intensa que las aleaciones 5xxx y por lo tanto típicamente requiere anodizado, recubrimientos de revestimiento o pinturas protectoras para un servicio prolongado. El revestimiento (cladding) o tratamientos de conversión protectores restauran un desempeño aceptable para uso estructural cercano a la costa.

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es una consideración importante en el diseño para aleaciones 7xxx; el relativamente menor contenido de cobre en 7042 reduce la susceptibilidad al SCC respecto a 7075, pero no la elimina. Las interacciones galvánicas con metales disímiles (acero, cobre) pueden acelerar ataques localizados, por lo que los diseñadores deben aislar las uniones y emplear elementos de fijación compatibles o barreras protectoras.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura por fusión del 7042 es complicada; la soldadura TIG/MIG convencional suele causar pérdida significativa de resistencia en la zona afectada por el calor (HAZ) y puede generar grietas en caliente debido a eutécticos de bajo punto de fusión. Los métodos preferidos para aplicaciones estructurales incluyen soldadura por fricción con agitación (FSW) y soldadura por haz de electrones, que producen zonas afectadas más restringidas y mejor retención de propiedades. Cuando la soldadura por fusión es inevitable, se recomienda utilizar aleaciones de aporte con baja susceptibilidad y estrategias de tratamiento térmico possoldadura cuando sea posible, aunque la restauración completa de las propiedades máximas originales no es común.

Maquinabilidad

La maquinabilidad del 7042 es de regular a buena para una aleación Al-Zn-Mg de alta resistencia; los tratamientos de mayor resistencia incrementan fuerzas de corte y desgaste de herramienta en comparación con las aleaciones 6xxx. El mecanizado con herramientas de carburo, sujeción rígida y altas velocidades con abundante refrigerante ofrece los mejores resultados; se esperan virutas cortas y discontinuas en muchas operaciones. El acabado superficial y control dimensional suelen ser excelentes cuando se mantienen parámetros de corte estables.

Formabilidad

La formabilidad es excelente en el estado recocido O, permitiendo radios de curvatura cerrados y embuticiones profundas en chapas finas. Los tratamientos de envejecido máximo (T6/T651) son restrictivos para conformado en frío y comúnmente se forman en estado más blando para luego someterse a tratamiento térmico de solución y envejecido tras el formado. Los radios mínimos típicos de curvatura dependen del tratamiento y espesor; los diseñadores deben usar incrementos por flexión basados en condiciones O o T4 para evitar la formación de grietas.

Comportamiento en Tratamiento Térmico

Como aleación tratable térmicamente Al-Zn-Mg, el 7042 se procesa mediante tratamiento de solución, temple y envejecido para desarrollar su característica alta resistencia. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución están en el rango de 470–490 °C con tiempos dependientes del espesor de sección para lograr la disolución de fases ricas en Zn/Mg. Es necesario un enfriamiento rápido para retener los solutos en solución sólida y permitir la posterior precipitación durante el envejecido.

El envejecido artificial (T6) se realiza comúnmente a temperaturas aproximadas de 120–160 °C durante tiempos ajustados para alcanzar el equilibrio deseado entre resistencia a la tracción y tenacidad. El sobreenvejecido (T7) emplea temperaturas mayores o tiempos prolongados para coarsen precipitados, mejorando la resistencia a la corrosión bajo tensión a costa de algo de la resistencia máxima. La transición entre tratamientos (T4→T6→T7) se controla mediante variaciones en el programa de envejecido; el envejecido natural también puede ocurrir a temperatura ambiente y afectar las propiedades finales si no se considera.

Comportamiento a Alta Temperatura

El 7042 está destinado para servicio a temperaturas ambiente o moderadamente elevadas; sus propiedades mecánicas disminuyen con el aumento de temperatura y se observa una degradación significativa de la resistencia por encima de aproximadamente 100–150 °C. La resistencia a la fluencia es limitada comparada con aleaciones resistentes al calor, por lo que se recomienda evitar cargas sostenidas a temperatura elevada.

La oxidación no es una preocupación primaria en comparación con las aleaciones ferrosas, pero la exposición prolongada a alta temperatura puede favorecer el coarsening de precipitados y la pérdida de resistencia; la estabilidad térmica es un factor limitante para aplicaciones de larga duración a temperaturas elevadas. En estructuras soldadas, el ablandamiento de la zona afectada por calor combinado con la exposición térmica puede reducir aún más la capacidad portante.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Usar 7042
Aeroespacial	Herrajes estructurales y forjados	Alta relación resistencia-peso y buena tenacidad a fractura cuando se envejece adecuadamente
Marina	Estructuras no primarias y soportes	Resistencia moderada a la corrosión y relación favorable resistencia/peso
Automotriz	Componentes de suspensión, soportes de montaje	Alta resistencia con menor densidad para reducción de peso
Defensa	Refuerzos, montajes para armas, cuerpos de conectores	Resistencia y desempeño a fatiga bajo cargas cíclicas
Electrónica	Carcasas estructurales y disipadores de calor	Combinación de rigidez y maquinabilidad para piezas complejas

El 7042 se selecciona comúnmente cuando se requiere una combinación de alta resistencia, resistencia razonable a la corrosión y buena maquinabilidad en un paquete liviano. Cierra la brecha entre aleaciones 7xxx de máxima resistencia pero más propensas a SCC y las familias 5xxx/6xxx más resistentes a la corrosión pero de menor resistencia.

Recomendaciones de Selección

Elija 7042 cuando necesite una resistencia superior a aleaciones endurecidas por trabajo habituales pero desee mejor resistencia a la SCC que las aleaciones 7xxx ricas en cobre; es una aleación de compromiso adecuada para piezas estructurales que requieren alta resistencia específica. En comparación con aluminio comercialmente puro (1100), el 7042 sacrifica conductividad y facilidad de conformado por una resistencia y dureza sustancialmente mayores, por lo que no es apropiado cuando la conductividad eléctrica o térmica sea la prioridad.

En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 7042 ofrece una resistencia estática notablemente mayor y vida a fatiga mejorada, sacrificando algo de resistencia a la corrosión y formabilidad en frío; utilice 5052/3003 cuando la conformabilidad y resistencia al agua marina sean primordiales. Frente a aleaciones tratables térmicamente Al-Mg-Si como 6061/6063, 7042 puede proporcionar mayor resistencia máxima para herrajes estructurales con cargas elevadas, pero 6061 presenta mejor soldabilidad y comportamiento frente a la corrosión en muchos ambientes de servicio; seleccione 7042 cuando se priorice la relación resistencia-peso y rigidez sobre la facilidad de soldadura y disponibilidad universal.

Resumen Final

El 7042 sigue siendo una aleación de ingeniería relevante cuando se necesita un aluminio tratado térmicamente de alta resistencia con mejor desempeño frente a SCC que las aleaciones 7xxx de máxima resistencia. Su química equilibrada y opciones de tratamiento permiten a los ingenieros ajustar resistencia, tenacidad y comportamiento frente a la corrosión en aplicaciones estructurales exigentes, preservando la ligereza que hace atractivo al aluminio.