Aluminio 7055: Composición, Propiedades, Guía de Tratamientos y Aplicaciones

Descripción General Completa

7055 es una aleación de aluminio de la serie 7xxx, perteneciente a la familia Al-Zn-Mg-Cu de alta resistencia, ampliamente utilizada en aplicaciones aeroespaciales. La aleación está formulada deliberadamente con altos niveles de zinc y magnesio, además de cobre y microaleantes, para permitir el fortalecimiento por precipitación mediante tratamiento térmico en lugar de endurecimiento por deformación.

Los principales elementos de aleación incluyen zinc (contribuyente principal a la resistencia), magnesio y cobre (que promueven la formación de MgZn2 y otros precipitados fortalecedores), y microaleación con circonio y/o cromo para el control de la estructura del grano. El fortalecimiento se logra mediante tratamiento térmico en solución, enfriamiento rápido y envejecimiento artificial controlado para precipitar fases intermetálicas finas y coherentes que proporcionan alta resistencia al límite elástico y a la tracción.

Entre las características clave están su muy alta resistencia estática y buena tenacidad a la fractura para una aleación 7xxx, con una resistencia a la corrosión moderada que puede mejorarse mediante sobremaduración y microaleación. La soldabilidad es limitada con métodos tradicionales de soldadura por fusión, la conformabilidad es de moderada a pobre en estados templeados a pico, y la maquinabilidad es aceptable cuando se usan herramientas de carburo y se optimizan las velocidades y avances.

Las industrias típicas incluyen estructuras primarias y secundarias aeroespaciales, artículos deportivos de alto rendimiento y componentes estructurales especializados donde la resistencia específica es crítica para el peso. Los ingenieros eligen el 7055 sobre otras aleaciones cuando el diseño requiere la máxima resistencia específica combinada con tenacidad razonable y un balance controlado de resistencia a la corrosión mediante la selección adecuada del temple.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto (20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, ideal para conformado y ensamblaje antes del tratamiento térmico
H14	Medio	Moderado (10–18%)	Buena	Pobre (en estados HL)	Variante endurecida por deformación para resistencia media y mejor estabilidad de forma
T5	Medio-Alto	Moderado (8–15%)	Regular	Pobre	Enfriada desde temperatura elevada y envejecida artificialmente; opción de procesamiento rápido
T6	Alto	Bajo (5–12%)	Limitada	Pobre	Envejecimiento artificial a pico para máxima resistencia; ductilidad y formabilidad reducidas
T7 (p. ej., T76)	Medio-Alto	Moderado (8–14%)	Mejor que T6	Pobre	Sobremaduración/envejecimiento controlado para mejor resistencia a fisuración por corrosión bajo tensión y estabilidad dimensional
T7451 / T7452	Alto	Bajo-Moderado (6–12%)	Limitada	Pobre	Variantes aliviadas de tensiones y envejecidas artificialmente optimizadas para forjas y placas aeroespaciales

El temple altera significativamente el equilibrio entre resistencia, ductilidad y rendimiento frente a la corrosión. El material recocido (O) ofrece la mejor formabilidad y se utiliza comúnmente para conformados complejos antes del tratamiento térmico final de precipitación, mientras que el temple T6 entrega la máxima resistencia estática a costa del alargamiento y la capacidad de doblado.

Las variantes sobremaduradas como T7 y los templados estabilizados como T7451 se emplean para sacrificar una pequeña parte de la resistencia máxima a cambio de una mejor resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión y mayor estabilidad dimensional en servicio; estos templados son comunes en componentes estructurales aeroespaciales donde la durabilidad a largo plazo es fundamental.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	0.4 máx.	Impureza; controla comportamiento en fundición/procesado
Fe	0.5 máx.	Formador de intermetálicos; en exceso reduce tenacidad
Mn	0.05–0.3	Menor; ayuda a la estructura de grano cuando está presente
Mg	2.3–2.9	Actúa con Zn para formar precipitados fortalecedores
Cu	1.9–2.6	Incrementa resistencia y tenacidad a la fractura; puede empeorar SCC si no se controla
Zn	7.3–8.4	Elemento principal de fortalecimiento en aleaciones 7xxx
Cr	0.04–0.2	Control de la estructura del grano e inhibidor de recristalización
Ti	0.02–0.12	Refinador de grano para materia prima fundida/forjada
Otros (Zr, trazas)	0.08–0.25 (Zr típico)	Microaleación para control de dispersoides y tenacidad; balance Al

El alto contenido de zinc combinado con magnesio y cobre produce los precipitados metastables finos MgZn2 y relacionados responsables de la muy alta resistencia de la aleación tras tratamiento en solución y envejecimiento. La microaleación con circonio/cromo controla la recristalización y el tamaño del grano, mejorando la tenacidad y permitiendo la producción de secciones más gruesas con propiedades aceptables. Las impurezas trazas como hierro y silicio se mantienen bajas para evitar intermetálicos gruesos que disminuyen la vida a fatiga y la formabilidad.

Propiedades Mecánicas

El 7055 presenta marcadas diferencias entre condiciones recocidas y temple a pico: en temple O es dúctil y fácil de conformar, mientras que en temple T6/T7451 alcanza algunas de las más altas resistencias a tracción y límite elástico disponibles en aleaciones de aluminio forjadas. Las resistencias al límite elástico y a la tracción aumentan dramáticamente durante el envejecimiento artificial conforme nuclea y crece la precipitación coherente; sin embargo, el alargamiento y la tenacidad a muesca disminuyen frente a esa resistencia máxima. El comportamiento a fatiga está fuertemente influenciado por la microestructura, el trabajo en frío y el estado superficial, donde pequeñas partículas intermetálicas o daños por mecanizado actúan como iniciadores de grietas.

El espesor y la velocidad de enfriamiento también afectan significativamente la respuesta mecánica; secciones más gruesas son más susceptibles a zonas residuales blandas y requieren microaleación y control de procesos para mantener propiedades uniformes. La dureza se correlaciona estrechamente con las propiedades a tracción y típicamente disminuye en la zona afectada por el calor de la soldadura o después de sobremaduración. Los diseñadores deben equilibrar la selección del temple, la geometría de la pieza y el post-procesado para lograr el rendimiento estático y cíclico requerido.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6 / T7451)	Notas
Resistencia a tracción	220–280 MPa	540–640 MPa	Las resistencias a pico dependen de espesor de sección y templados precisos; valores típicos para chapa/placa
Límite elástico	100–170 MPa	470–580 MPa	El alto límite en templados pico hace al 7055 atractivo para componentes altamente solicitados
Alargamiento	20–30%	6–12%	La ductilidad disminuye con el aumento de resistencia e intensidad de envejecimiento
Dureza	40–70 HB	140–180 HB	La dureza Brinell aumenta con la precipitación; la zona afectada por soldadura sufre ablandamiento

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.81 g/cm³	Típico de aleaciones de aluminio de alta resistencia; contribuye a una excelente resistencia específica
Rango de fusión	Solidus ~475–500°C; Líquidus hasta ~640–650°C	La aleación reduce el intervalo de fusión respecto al Al puro; consultar datos del proveedor para valores precisos
Conductividad térmica	~120–140 W/m·K	Inferior al Al puro pero aceptable para muchas aplicaciones estructurales y de gestión térmica
Conductividad eléctrica	~30–36 %IACS	Significativamente reducida respecto al Al puro debido a la aleación
Calor específico	~0.96 J/g·K (960 J/kg·K)	Valor típico en el rango del aluminio; afecta la absorción térmica y comportamiento al enfriamiento
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 ×10⁻⁶ K⁻¹	Similar a otras aleaciones de aluminio; considerar en ensamblajes multimateriales

La densidad y las propiedades térmicas otorgan al 7055 una atractiva relación resistencia-peso y capacidades razonables de gestión térmica para piezas estructurales. La conductividad térmica y eléctrica están reducidas respecto al aluminio puro y a familias de aleación más bajas, por lo que no se debe seleccionar el 7055 para aplicaciones primarias de disipación térmica sin confirmar los requisitos térmicos.

El calor específico y la expansión térmica influyen en la programación del tratamiento térmico y el control dimensional; el temple en solución requiere una extracción rápida de calor para desarrollar los estados de precipitación deseados, y los gradientes térmicos residuales pueden inducir distorsiones en piezas complejas.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Responde bien al envejecimiento; las secciones delgadas alcanzan el pico de forma más uniforme	O, T6, T7451	Usada para paneles exteriores y componentes reforzados después del envejecimiento
Placa	>6 mm hasta ~200 mm	Las secciones más gruesas requieren microaleaciones y un temple controlado para evitar núcleos blandos	T6, T7451, T7	Forjados aeroespaciales y piezas estructurales mecanizadas suelen usar placas
Extrusión	Secciones transversales complejas, longitudes variables	Las propiedades dependen de la relación de extrusión y el tratamiento térmico posterior	O, T6	Las formas extruidas permiten refuerzos integrados pero requieren envejecimiento preciso
Tubo	Diámetro exterior/interior según especificación; paredes delgadas a gruesas	La geometría afecta la uniformidad del temple y gradientes de propiedades mecánicas	O, T6	Usados para tuberías estructurales de alta resistencia donde el ahorro de peso es crítico
Barra / Varilla	Diámetros hasta forjados	Maquinable en varios temperados; barra forjada alimenta piezas grandes	O, T6, T7451	Empleadas para accesorios, pasadores y componentes estructurales mecanizados

Las diferencias en el procesamiento (laminado, forjado, extrusión) modifican las microestructuras recibidas y la respuesta de la aleación a los pasos de solubilización y envejecimiento. Las chapas y extrusiones delgadas se templan rápidamente y logran precipitación uniforme, mientras que las placas gruesas requieren rutas de temple controladas, microaleaciones (Zr/Cr) o homogeneización en horno para evitar zonas internas blandas. Las aplicaciones se seleccionan según la forma, basándose en tolerancias alcanzables, gradientes mecánicos requeridos y operaciones posteriores de mecanizado o conformado.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7055	USA	Designación común UNS A97055 para productos trabajados 7055
EN AW	7055	Europa	EN AW-7055 es comúnmente usado, aunque los límites químicos exactos y códigos de temple pueden variar ligeramente
JIS	A97055 / Comparable	Japón	Las normas locales suelen listar una composición comparable más que una designación idéntica
GB/T	7055	China	Los grados estándar chinos generalmente siguen químicas similares, pero varían en procesamiento y tolerancias

Las etiquetas de grado equivalente varían según el organismo normativo y a veces por la historia del procesamiento del proveedor; las químicas son similares, pero tolerancias, impurezas permitidas y valores mecánicos especificados pueden diferir. Los usuarios deben siempre verificar el certificado del molino, el código de temple y la especificación (ej. AMS, ASTM, EN) para el lote adquirido, especialmente para componentes críticos aeroespaciales o sujetos a fatiga.

Resistencia a la Corrosión

7055, como aleación de la serie 7xxx, es más susceptible a corrosión localizada y agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) que las familias 5xxx y 6xxx en condiciones de envejecimiento natural o a pico. El sobreenvejecimiento y elecciones de temple como T7, además de microaleaciones como Zr, se usan comúnmente para mejorar la resistencia al SCC y estabilizar la estructura precipitada en los límites de grano para servicio a largo plazo en ambientes agresivos.

En ambientes atmosféricos y marinos moderados, el 7055 adecuadamente sobreenvejecido y recubierto muestra comportamiento aceptable; sin embargo, la inmersión directa en agua salada o exposición en zona de salpicaduras requiere estrategias de protección contra la corrosión como anodizado, recubrimientos de conversión y selladores. Las interacciones galvánicas son un riesgo cuando se une el 7055 con metales disímiles; se recomiendan capas anodizadas y métodos de aislamiento para prevenir corrosión local acelerada.

En comparación con aleaciones 6xxx (ej. 6061), 7055 ofrece mayor resistencia pero generalmente menor resistencia inherente a la corrosión, requiriendo tratamientos superficiales adicionales o selección de temple. En relación con 7075, 7055 suele formularse para brindar mejor equilibrio entre tenacidad a la fractura y resistencia al SCC, pero ambas familias necesitan mitigación prudente de corrosión en aplicaciones marinas o de alta humedad.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura por fusión convencional del 7055 generalmente resulta en pérdida significativa de propiedades mecánicas en la zona de fusión y HAZ debido a la destrucción de la estructura precipitada y la dificultad para recuperar totalmente la reprecipitación mediante aporte de calor localizado. La soldadura por fricción-agitación es la técnica preferida para aplicaciones estructurales, produciendo microestructuras refinadas y mejor retención de resistencia cuando se aplica envejecimiento post-soldadura. Cuando la soldadura por fusión es inevitable, se requieren tratamientos térmicos post-soldadura extensos y la estrategia correcta de aporte o capa intermedia; sin embargo, muchas especificaciones aeroespaciales evitan soldaduras por fusión en componentes críticos 7055.

Maquinabilidad

La maquinabilidad del 7055 es moderada; la aleación mecaniza mejor que algunas aleaciones altas en cobre pero peor que las aleaciones más dúctiles de la familia 6xxx. Se recomienda herramienta de carburo con montajes rígidos y geometría de filo positivo alto, junto con refrigerante a alta presión para controlar la formación de viruta y el calor. El comportamiento típico de la viruta varía entre segmentada corta y larga continua según avance y temple; velocidades y avances optimizados reducen desgaste de herramienta y mejoran la integridad superficial para piezas críticas en fatiga.

Formabilidad

El conformado se realiza mejor en estados recocidos (O) o temple de endurecimiento por deformación ligero; los temple de pico como T6 tienen ductilidad limitada y son propensos a agrietarse durante doblado o embutido. Los radios mínimos de doblado generalmente son mayores que para aleaciones 5xxx/6xxx; una regla conservadora es un radio interior mínimo de 3–4× el espesor para material recocido, aumentando para temple más fuerte. El conformado en caliente y el tratamiento de solubilización/envejecimiento posterior pueden emplearse para producir formas complejas manteniendo altas propiedades finales.

Comportamiento en el Tratamiento Térmico

7055 es una aleación tratable térmicamente que sigue la clásica secuencia de solubilización y envejecimiento: tratamiento de solución a temperaturas típicas cerca de 470–485°C para disolver fases solubles, seguido de temple rápido para retener soluto en solución sólida sobresaturada. El envejecimiento artificial (ej. T6: ~120–130°C por varias horas) nuclea finos precipitados Mg-Zn que elevan la resistencia a niveles pico. Tratamientos de sobreenvejecimiento (variantes T7) a temperaturas más altas o tiempos prolongados coarsan los precipitados para mejorar resistencia a corrosión bajo tensión y tenacidad con una modesta pérdida de resistencia.

Transiciones de temple como T6 → T7 se usan deliberadamente para mejorar comportamiento a largo plazo; asimismo, temple estabilizados como T7451 incorporan paso de alivio de tensiones y envejecimiento controlado para cumplir requisitos de estabilidad dimensional y tenacidad en forjados aeroespaciales y placas gruesas. Los tiempos de mantenimiento, medio de temple y ciclos de envejecimiento deben ajustarse según el tamaño de sección y la microestructura deseada, y típicamente se especifican en normas de proveedores e industria.

Comportamiento a Alta Temperatura

7055 pierde resistencia significativa al aumentar la temperatura; por encima de aproximadamente 120–150°C la estructura de precipitados que proporciona la resistencia pico comienza a coarsarse y las propiedades se degradan. La exposición prolongada por encima de ~150°C acelera el sobreenvejecimiento y debe evitarse en aplicaciones estructurales que requieran alta resistencia estática. La oxidación es moderada y típica de aleaciones de aluminio; recubrimientos protectores o anodizado pueden mitigar la oxidación superficial en exposición a temperaturas elevadas.

Las zonas afectadas por el calor de la soldadura muestran reducción local de resistencia y microestructuras alteradas que son particularmente sensibles a temperaturas elevadas de servicio. Para aplicaciones a alta temperatura o propensas a fluencia, los ingenieros suelen seleccionar aleaciones diferentes diseñadas para estabilidad térmica en lugar de 7055.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa 7055
Aeroespacial	Revestimientos de ala, refuerzos de fuselaje, accesorios de tren de aterrizaje	Muy alta relación resistencia-peso y buena tenacidad a la fractura para estructuras primarias/secundarias
Marina	Accesorios y mástiles de casco de alto rendimiento	Alta resistencia específica combinada con mitigación de corrosión a medida
Automoción / Motorsport	Elementos estructurales de choque, jaulas antivuelco (especializadas)	Reducción de peso y alta resistencia estática para componentes de rendimiento
Artículos Deportivos	Cuadros de bicicletas de alta gama, cuadros de raquetas	Excelente rigidez-peso y desempeño en fatiga cuando se trata adecuadamente
Electrónica / Disipación Térmica	Marcos estructurales para dispersores de calor	Buena conductividad térmica relativa a necesidades de resistencia específica

7055 es preferido cuando el diseño requiere resistencia y rigidez estáticas excepcionales al mínimo peso, con tenacidad y vida en fatiga suficientes para aplicaciones críticas en seguridad. A menudo se limita a aplicaciones donde los controles de fabricación y protección contra la corrosión pueden aplicarse rigurosamente.

Recomendaciones para la Selección

7055 se selecciona cuando se requiere máxima resistencia específica y buena tenacidad a la fractura, y cuando la cadena de fabricación puede soportar tratamiento térmico preciso, recubrimientos protectores y conformado o unión controlados. Es más apropiada para partes estructurales aeroespaciales y de alto desempeño, más que para aplicaciones genéricas o de bajo costo.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), el 7055 ofrece una resistencia mucho mayor a cambio de una menor conductividad eléctrica/térmica y reducción en la formabilidad; elija 7055 cuando la resistencia estructural prevalezca sobre la conductividad funcional o la facilidad de conformado. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003/5052, el 7055 es mucho más resistente pero menos conformable y más sensible a la corrosión; es preferible cuando la resistencia tiene más peso que la facilidad de conformado y el costo. En comparación con aleaciones tratables térmicamente de la serie 6xxx como el 6061, el 7055 ofrece una resistencia máxima significativamente mayor y a menudo mejor tenacidad a la fractura para usos aeroespaciales, pero a costa de la soldabilidad y la resistencia intrínseca a la corrosión; elija 7055 cuando la relación resistencia-peso máxima sea esencial y se puedan gestionar las restricciones de fabricación.

Resumen final

El 7055 sigue siendo una aleación de aluminio laminada de primer nivel para aplicaciones que exigen una resistencia específica extrema y una tenacidad equilibrada, particularmente en el sector aeroespacial y en estructuras de alto rendimiento. Su utilidad depende de la selección cuidadosa del temple, un procesamiento controlado y una protección contra la corrosión adecuada para aprovechar plenamente su microestructura diseñada y sus capacidades mecánicas.