Aluminio 7056: Composición, Propiedades, Guía de temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

7056 es una aleación de aluminio de alta resistencia de la serie 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu), formulada para aplicaciones que requieren una resistencia estática y a la fatiga muy altas combinadas con una tenacidad de calidad aeroespacial. Los principales elementos de aporte de resistencia de la aleación son el zinc y el magnesio, con adiciones apreciables de cobre y elementos de microaleación en trazas como cromo, circonio y titanio para controlar la estructura de grano y la recristalización.

7056 es una aleación tratable térmicamente que alcanza su rendimiento mecánico mediante tratamiento de solución, templado y endurecimiento por precipitación (edad); la aleación también puede ser sobremadurada para mejorar la tenacidad a la fractura y la resistencia a la corrosión por tensión. Las características clave incluyen una relación resistencia-peso muy alta, soldabilidad intrínseca relativamente pobre comparada con las aleaciones de las series 5xxx y 6xxx, conformabilidad limitada a temperatura ambiente en estados de edad máxima, y una resistencia a la corrosión moderada que puede mejorarse significativamente mediante la selección del temple y tratamientos superficiales.

Las industrias típicas que utilizan 7056 son la aeroespacial (forjas estructurales, accesorios y componentes de tren de aterrizaje), el automovilismo de alto rendimiento y el material de defensa donde la alta resistencia estática y a la fatiga son esenciales. La aleación se selecciona sobre otros grados cuando se priorizan la máxima resistencia y rendimiento frente a la fatiga manteniendo bajo el peso del componente, especialmente cuando se emplean uniones mecánicas o procesos de fabricación controlados.

Los ingenieros eligen 7056 en lugar de otras aleaciones de la serie 7xxx cuando se requiere un equilibrio específico entre tenacidad y resistencia máxima, o cuando se emplean microaleaciones para grano fino (por ejemplo, Zr/Ti) y prácticas de envejecimiento específicas para mitigar la corrosión por tensión mientras se mantiene una alta resistencia al límite elástico y a la tracción.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Recocido completo, máxima ductilidad para conformado
H12 / H14	Baja–Media	Media–Alta	Buena	Buena	Trabajo en frío ligero para conformado con algo de resistencia
T5	Media	Media	Limitada	Pobre–Regular	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente
T6	Alta	Baja–Media	Limitada	Pobre	Envejecido máximo para resistencia; temple estructural común
T651	Alta	Baja–Media	Limitada	Pobre	T6 con operación de rectificado (alivio de tensiones); común en aeroespacial
T76 / T7451	Media–Alta	Media	Mejorada	Pobre–Regular	Temples sobremadurados para mejorar la resistencia a la corrosión por tensión (SCC) y la tenacidad
Hxxx (trabajo en frío)	Variable	Variable	Moderada	Buena	Combinación de temples para ajuste de resistencia/conformabilidad

Los temples regulan fuertemente el rendimiento de 7056: las placas y chapas recocidas (O) son las más conformables y fáciles de mecanizar, mientras que los estados T6/T651 proporcionan la máxima resistencia estática a costa de elongación y comportamiento a la flexión. Los temples sobremadurados como T76/T7451 sacrifican algo de resistencia máxima para mejorar sustancialmente la resistencia a la corrosión por tensión y la tenacidad, lo cual es crítico para componentes aeroespaciales de seguridad crítica.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	≤ 0.40	Impureza típica; Si excesivo puede afectar el comportamiento de fusión
Fe	≤ 0.50	Impureza que forma intermetálicos; controlada para limitar fragilización
Cu	1.4–2.4	Aumenta resistencia y endurecimiento; afecta comportamiento de corrosión
Mn	≤ 0.10	Menor, controla la recristalización cuando está presente
Mg	2.0–2.8	Elemento principal de fortalecimiento vía precipitados MgZn2
Zn	7.0–8.8	Contribuyente principal de resistencia; alto Zn aumenta endurecimiento
Cr	0.04–0.20	Controla estructura de grano y reduce recristalización
Ti	0.05–0.20	Refinador de grano para forjados y fundidos
Zr / Otras microaleaciones	0.05–0.25	Zr y elementos similares forman dispersoides para limitar el crecimiento de grano
Otros / Residuales	≤ 0.15 cada uno	Incluye elementos traza y residuales no especificados; balance Al

La combinación elevada de Zn y Mg produce precipitados tipo MgZn2 responsables de la resistencia máxima tras el envejecimiento artificial. El cobre promueve una mayor resistencia y tenacidad a la fractura pero puede disminuir la resistencia a la corrosión; por ello, los niveles de Cu y Zn se equilibran y se emplean adiciones de microaleación (Zr/Cr/Ti) para obtener una estructura de grano fina y estable y controlar la recristalización durante el procesamiento termomecánico.

Propiedades Mecánicas

7056 exhibe un amplio rango de resistencias a la tracción y al límite elástico dependiendo del temple y la forma del producto; los estados de edad máxima (T6/T651) están entre los más altos para aleaciones de aluminio y proporcionan excelente resistencia estática pero con ductilidad y flexibilidad reducidas. La resistencia al límite elástico en temples tipo T6 puede acercarse o superar a otras aleaciones 7xxx de alta resistencia, con resistencia a la tracción y límite elástico que disminuyen con el aumento del espesor debido a la sensibilidad a la velocidad de temple.

La elongación hasta la fractura es notablemente mayor en condición recocida y disminuye conforme aumenta la resistencia; las elongaciones típicas en T6 son suficientes para mecanizado y conformado ligero pero no para conformados en frío severos. La dureza se correlaciona con el estado de envejecimiento y es útil para control de calidad; la resistencia a la fatiga es favorable para piezas forjadas y de sección gruesa, pero es sensible al estado superficial y la homogeneidad del tratamiento térmico.

Los efectos del espesor son significativos para 7056 porque la capacidad de alcanzar la edad máxima durante el temple y envejecimiento se reduce al aumentar el espesor; los diseñadores deben considerar propiedades inferiores en forjados y placas pesadas o utilizar tratamientos térmicos modificados y variantes de aleación para compensar.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (ej. T6/T651)	Notas
Resistencia a la Tracción	220–300 MPa (típ.)	540–640 MPa (típ.)	Amplio rango según temple, espesor de sección y envejecimiento
Límite Elástico	110–200 MPa (típ.)	470–560 MPa (típ.)	El límite elástico depende fuertemente del temple y el enfriamiento
Elongación	18–28%	6–12%	Los temples de edad máxima muestran ductilidad reducida
Dureza (HV)	60–90	150–200	La dureza Vickers se correlaciona con las propiedades de tracción

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Zn-Mg-Cu de alta resistencia
Rango de Fusión	~500–635 °C (aprox. sólido a líquido)	El rango de solidificación depende de la composición exacta y las impurezas
Conductividad Térmica	~120–140 W/m·K	Inferior al aluminio puro pero adecuada para muchas aplicaciones térmicas
Conductividad Eléctrica	~30–45% IACS	Reducida respecto a aleaciones más puras debido a los elementos de aleación
Calor Específico	~880–910 J/kg·K	Cercano al de aleaciones comunes de aluminio a temperatura ambiente
Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico de expansión lineal para aleaciones de Al a temperatura ambiente

Las constantes físicas reflejan un equilibrio entre la conductividad metálica y el contenido de aleación; la conductividad térmica y eléctrica se reducen por las adiciones sustanciales de Zn/Mg/Cu en comparación con aleaciones 1xxx. Los diseñadores deben esperar que la aleación se comporte térmicamente como otras aleaciones de la serie 7xxx con rápida disipación de calor pero con una conductividad algo disminuida para aplicaciones eléctricas de alta frecuencia.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Disminuye al aumentar el espesor	O, T6, T76	Utilizada en revestimientos aeroespaciales y paneles de precisión; conformado limitado en temple de envejecido máximo
Placa	6–200+ mm	Gradiente de propiedades con el espesor	T6, T651, T76	Placas gruesas requieren tratamiento térmico con enfriamiento controlado; se observa reducción de propiedades en secciones pesadas
Extrusión	Secciones transversales variables	Resistencia similar a la placa para temple equivalente	T6, T651	Extrusiones complejas posibles pero requieren control cuidadoso del envejecido directo
Tubo	Diámetro exterior 10–300 mm	Resistencia depende del espesor de pared	T6, T76	Usado para tubos estructurales donde se requiere rendimiento a fatiga
Barra/Varilla	Diámetro 5–200 mm	Buena maquinabilidad en estado O; alta resistencia en T6	O, T6	Barra forjada comúnmente tratada térmicamente para componentes críticos

Las rutas de conformado y procesamiento determinan las propiedades alcanzables: las piezas de chapa delgada pueden ser tratadas en solución y templadas rápidamente para lograr envejecidos cercanos al pico, mientras que placas gruesas y forjas son más sensibles al temple y a menudo requieren ciclos de envejecido modificados. Las extrusiones y forjas se benefician de microaleaciones para controlar el crecimiento del grano y mejorar la homogeneidad estructural en grandes secciones transversales.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7056	USA	Designación principal bajo la Aluminum Association
EN AW	AlZn7.5MgCu?*	Europa	Existen composiciones ampliamente equivalentes pero requieren verificación para temples específicos
JIS	A7056 (aprox.)*	Japón	Los catálogos locales pueden listar equivalentes cercanos con límites distintos
GB/T	Serie Al-Zn-Mg-Cu (similar a 7056)*	China	Las normas chinas presentan aleaciones Zn-Mg-Cu de alta resistencia casi equivalentes

Los equivalentes directos uno a uno para 7056 son limitados debido a que las composiciones y ventanas de procesamiento difieren entre normas; las entradas con asterisco indican que las designaciones locales suelen aproximarse al 7056 pero pueden tener diferentes límites de elementos traza, adiciones de microaleación y disponibilidad de temple. Los ingenieros deben verificar las hojas de especificaciones químicas y mecánicas en lugar de confiar únicamente en los nombres nominales de grado al abastecerse internacionalmente.

Resistencia a la Corrosión

7056 presenta resistencia moderada a la corrosión general en ambientes atmosféricos, pero al igual que otras aleaciones Zn de la serie 7xxx tiene susceptibilidad a corrosión por picaduras y exfoliación en ambientes clorurados agresivos si no está protegido. Los temples sobreenvejecidos (T76/T7451) y el revestimiento o anodizado mejoran significativamente la resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión y al ataque intergranular.

En ambientes marinos, 7056 sin tratamiento superficial adecuado ni protección sacrificial es menos durable que las aleaciones 5xxx o recubiertas de la serie 6xxx; los ataques localizados y SCC son las preocupaciones principales. Las medidas de mitigación a nivel de aplicación incluyen recubrimientos protectores, sellantes en uniones, protección catódica y control estricto del diseño para evitar cavidades que retengan agua salada.

La fisuración por corrosión bajo tensión es un modo importante de falla en aleaciones 7xxx de alta resistencia; la microaleación (Zr/Cr) y la selección cuidadosa del temple en 7056 pueden reducir la susceptibilidad a SCC, pero los diseñadores deben aplicar factores de diseño conservadores y considerar temples sobreenvejecidos para componentes críticos. La interacción galvánica con materiales más nobles (por ejemplo, aceros inoxidables o titanio) generalmente es desfavorable para el aluminio; es importante la aislamiento y selección de sujetadores para evitar disolución anódica acelerada.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura del 7056 es generalmente desafiante; los métodos de soldadura por fusión (TIG/MIG) presentan riesgo de fisuras calientes, porosidad y marcado ablandamiento de la zona afectada por el calor (ZAC) que puede reducir la resistencia local considerablemente. Cuando la soldadura es inevitable, a veces se utilizan aleaciones de aporte con mayor contenido de Mg (p. ej. 5356) o aportes especialmente formulados para la serie 7xxx, pero las soldaduras suelen ser más débiles que el metal base y requieren tratamiento térmico post-soldadura cuando es posible.

La soldadura por haz de electrones y por fricción-agitación son preferidas para aplicaciones críticas porque reducen el tamaño de la ZAC y evitan fisuras en fase líquida; sin embargo, se necesita control del proceso y tratamiento térmico post-soldadura (solución/envejecido) para recuperar propiedades mecánicas aceptables. Para muchos casos en aeroespacial se prefieren fijaciones mecánicas o adhesivas al proceso de soldadura.

Maquinabilidad

El 7056 exhibe buena maquinabilidad en ambos estados, recocido y envejecido al pico, en comparación con otras aleaciones de alta resistencia, pero la selección de herramienta y la rigidez de sujeción son críticas para evitar vibraciones y endurecimiento por deformación en la cara de corte. Se recomienda herramienta de carburo con geometría de avance positivo, refrigerante adecuado y velocidades de corte moderadas; las velocidades de avance deben ajustarse para producir virutas continuas y minimizar calentamiento de la pieza.

Como 7056 puede fabricarse con tolerancias ajustadas, el mecanizado es una operación común en etapas finales para accesorios y sujetadores; los procesos de preenvejecido o alivio de esfuerzos pueden mejorar la estabilidad dimensional durante mecanizados agresivos. El acabado superficial y el control de virutas son importantes para componentes críticos a fatiga.

Formabilidad

El conformado se realiza mejor en estados recocidos (O) o parcialmente ablandados; los estados T6/T651 presentan formabilidad en frío limitada y requieren radios de curvado mayores y técnicas de conformado incremental. Los radios internos mínimos típicos para chapas delgadas en estados envejecidos al pico son de 3–6 veces el espesor del material, pero los diseñadores deben validar radios con prototipos y considerar el rebote elástico local.

Para estampados y formas complejas, se pueden usar tratamientos en solución y conformado o conformado en caliente seguido de envejecido artificial para obtener formas cercanas a neto con propiedades finales aceptables. El trabajo en frío (temples H) ofrece compromisos intermedios entre resistencia y formabilidad para piezas que requieren algo de conformado sin alcanzar recocido total.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

7056 es tratable térmicamente mediante secuencias convencionales de tratamiento en solución, temple y envejecido artificial. Los tratamientos en solución se realizan habitualmente cerca de la temperatura de solvus para sistemas Zn/Mg/Cu (aproximadamente 470–480 °C) para disolver fases enriquecidas en soluto, seguidos de temple rápido para retener el soluto en solución sólida sobresaturada.

El envejecido artificial para condiciones tipo T6 usa comúnmente temperaturas intermedias (normalmente 120–160 °C) por tiempos ajustados para equilibrar resistencia máxima y tenacidad; envejecidos más rápidos aumentan la resistencia pico pero pueden incrementar la susceptibilidad a SCC. Los envejecidos sobreenvejecidos (T76/T7451) emplean temperaturas más altas y/o tiempos mayores para coarsificación de precipitados, reduciendo moderadamente el límite elástico y la resistencia a la tracción mientras mejoran sustancialmente la tenacidad a la fractura y resistencia a SCC.

Las transiciones de temple T son predecibles: T4 (envejecido natural) a T6 (envejecido artificial) aumenta la resistencia; T73/T76 reducen la resistencia pico pero mejoran la corrosión y la tenacidad. El control de la velocidad de temple y del ciclo de envejecido es crucial para secciones gruesas para evitar gradientes de propiedades y zonas internas blandas.

Rendimiento a Alta Temperatura

7056 pierde resistencia relativamente rápido con el aumento de temperatura; la resistencia estática usable declina por encima de aproximadamente 100–125 °C y se observan degradaciones significativas en propiedades sobre 150 °C. La resistencia a fluencia es limitada en comparación con aleaciones resistentes a la temperatura, por lo que no se recomienda el servicio a largo plazo a alta temperatura para componentes estructurales.

La oxidación superficial es mínima hasta temperaturas elevadas típicas de ambientes aeronáuticos, pero la exposición prolongada a temperaturas altas puede alterar la distribución de precipitados y reducir la vida a fatiga. Los diseñadores deben limitar temperaturas de servicio continuo y considerar aleaciones alternativas para cargas térmicas sostenidas o proveer blindaje y gestión térmica para mantener temperaturas seguras en los componentes.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa 7056
Aeroespacial	Accesorios estructurales, costillas de ala, forjas de puntos de anclaje	Mayor relación resistencia-peso práctica y rendimiento a fatiga para accesorios críticos
Marina / Defensa	Carcasas de misiles y armas, conectores de alta resistencia	Alta resistencia específica y tenacidad adaptada; microaleado ayuda a resistencia SCC
Motores / Automotriz	Componentes de jaulas antivuelco, travesaños estructurales (limitado)	Piezas estructurales sensibles al peso donde el método de fabricación/soldadura lo permite
Electrónica / Gestión Térmica	Pequeños disipadores de calor, soportes	Buena conductividad térmica junto con alta rigidez para piezas compactas portantes

7056 se reserva típicamente para componentes donde la máxima resistencia específica y resistencia a fatiga son esenciales y donde las rutas de fabricación pueden evitar los efectos dañinos de la soldadura por fusión. Su combinación de alta resistencia, tenacidad controlable y disponibilidad de temples lo hace un elemento básico en subcomponentes aeroespaciales críticos para la seguridad.

Consideraciones para la Selección

7056 se selecciona cuando la relación resistencia-peso y rendimiento a fatiga tienen prioridad sobre la facilidad de fabricación o el costo de la materia prima. En comparación con aluminio comercialmente puro (1100), 7056 intercambia resistencias a tracción y límite elástico mucho más altos por menor conductividad eléctrica y menor facilidad de conformado; use 7056 cuando el rendimiento estructural supere la conductividad y la facilidad de conformado.

En comparación con aleaciones comunes endurecidas por deformación como 3003 o 5052, el 7056 presenta una resistencia significativamente superior, ofreciendo una resistencia a la corrosión similar o ligeramente inferior dependiendo del temple; elija 7056 para estructuras portantes donde las aleaciones 3xxx/5xxx no alcanzan la resistencia requerida. En comparación con aleaciones tratables térmicamente ampliamente usadas como 6061/6063, el 7056 ofrece una resistencia máxima y vida a la fatiga superiores, aunque puede ser más costoso y más difícil de soldar; seleccione 7056 cuando su mayor resistencia específica justifique un control de fabricación más riguroso y posibles procesos especiales de unión.

Al elegir 7056, considere los compromisos: proporciona propiedades de resistencia y fatiga de grado aeroespacial, pero requiere un tratamiento térmico cuidadoso, protección superficial y a menudo técnicas alternativas de unión. Tenga en cuenta la disponibilidad y el costo adicional en comparación con las aleaciones 6xxx y 5xxx, y valide los efectos del temple y espesor en las propiedades finales antes de la selección definitiva.

Resumen Final

El 7056 sigue siendo relevante porque ofrece una de las combinaciones más altas de resistencia a peso disponible en aluminio laminado, permitiendo al mismo tiempo un ajuste metalúrgico para mejorar la tenacidad y la resistencia a la corrosión por esfuerzo (SCC); esto lo hace ideal para componentes críticos en seguridad y sensibles al peso en aeroespacial y defensa. La adecuada atención en la selección del temple, tratamiento térmico y métodos de fabricación desbloquea sus ventajas de rendimiento mientras mitiga las limitaciones típicas de la serie 7xxx.