Aluminio 7071: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

7071 es un miembro de la serie 7xxx de aleaciones de aluminio, una familia caracterizada por el zinc como principal elemento de aleación complementado con magnesio y cobre para obtener una resistencia muy alta. Al igual que otras aleaciones 7xxx, el 7071 es principalmente una aleación de aluminio susceptible de tratamiento térmico que obtiene su resistencia a partir del tratamiento térmico en solución seguido de temple y envejecimiento artificial para precipitar fases de refuerzo finas y dispersas.

Los principales elementos de aleación en 7071 son zinc (Zn), magnesio (Mg) y cobre (Cu), con adiciones trazas de cromo (Cr) o circonio (Zr) para controlar la estructura de grano y la recristalización durante el procesamiento. Estos elementos se combinan para conferir al 7071 una alta relación resistencia-peso, resistencia moderada a la fatiga y una maquinabilidad razonable, aunque normalmente sacrificando algo de conformabilidad y soldabilidad en comparación con familias de aluminio más blandas.

Las características clave del 7071 incluyen resistencia máxima a la tracción y límite elástico que lo sitúan entre las aleaciones de aluminio de mayor resistencia, resistencia a la corrosión atmosférica de moderada a baja en relación con las series 5xxx y 6xxx, y una soldabilidad directa limitada en los tratamientos térmicos de máximo pico debido al ablandamiento en la zona afectada térmicamente (ZAT) y el riesgo de agrietamiento. Las industrias típicas que emplean el 7071 incluyen la aeroespacial, automoción de alto rendimiento, defensa y artículos deportivos especializados donde se priorizan la alta resistencia específica y rigidez.

Los ingenieros eligen el 7071 sobre otras aleaciones cuando la aplicación requiere alta resistencia estática y rigidez con un estricto control dimensional y donde el mecanizado localizado o doblado de alta rapidez es mínimo. La aleación se prefiere sobre aceros cuando el ahorro de peso es crítico y sobre grados de aluminio de menor resistencia cuando se requieren tensiones admisibles mayores o se busca reducir secciones.

Variantes de Tratamiento Térmico

Tratamiento	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Estado completamente recocido; máxima ductilidad para conformado
H14	Moderado	Moderado	Buena	Buena	Endurecido por deformación; límite elástico mejorado respecto a O con conformabilidad fría limitada
T5	Alto	Moderado	Regular	Limitada	Enfriado tras trabajo en caliente y envejecido artificialmente; común para extrusiones
T6	Muy alto	Baja a moderada	Limitada	Pobre (aumenta riesgo de agrietamiento)	Tratado térmicamente en solución y envejecido artificialmente al pico; máxima resistencia de uso común
T651	Muy alto	Baja a moderada	Limitada	Pobre	T6 con alivio de tensiones por estirado; retiene alta resistencia con reducción de tensiones residuales
T73	Alto (sobreenvejecido)	Mejorada	Mejorada	Mejor que T6	Tratamiento sobreenvejecido para mejorar resistencia a grietas por corrosión bajo tensión a costa de fuerza máxima
T76	Moderado a alto	Moderado	Mejor	Mejor	Sobreenvejecimiento controlado para equilibrar resistencia y resistencia a corrosión bajo tensión

El tratamiento térmico tiene un efecto de primer orden en el desempeño del 7071: el tratamiento en solución y envejecimiento (tratamientos T) controlan el tamaño y distribución de los precipitados Zn–Mg–Cu, que determinan directamente el límite elástico y resistencia a la tracción. Los tratamientos sobreenvejecidos (T73/T76) sacrifican la resistencia máxima para mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y la tenacidad, mientras que los tratamientos O y H proporcionan la ductilidad necesaria para operaciones de conformado.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10 máx.	Sílice en nivel de impureza; minimiza fases de bajo punto de fusión
Fe	0.50 máx.	Hierro es un elemento residual; puede formar intermetálicos que afectan la tenacidad
Mn	0.10 máx.	Minoritario; controla la estructura de grano cuando está presente
Mg	2.0 – 2.8	Socio principal en el fortalecimiento con Zn; forma precipitados MgZn2 con el Zn
Cu	1.0 – 2.0	Aumenta resistencia y dureza pero puede reducir la resistencia a la corrosión
Zn	5.5 – 7.0	Elemento principal de resistencia en la serie 7xxx; crítico para el endurecimiento por precipitación
Cr	0.04 – 0.20	Microaleación para controlar recristalización y tamaño de grano
Ti	0.02 – 0.10	Refinador de grano añadido en productos fundidos o forjados
Otros	Resto Al con trazas	Incluye residuos (V, Zr) y elementos microaleantes deliberados

El zinc y el magnesio forman la fase principal de endurecimiento por precipitación (MgZn2), con el cobre modificando la química y cinética de los precipitados para mejorar la resistencia máxima. El cromo y otros elementos minoritarios fijan los límites de grano y suprimen la recristalización descontrolada durante el procesamiento termomecánico, mejorando la tenacidad a la fractura y estabilidad durante el envejecimiento.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a la tracción del 7071 se caracteriza por una alta resistencia máxima y un límite elástico al 0,2% correspondientemente alto en tratamientos térmicos de máximo pico. La aleación muestra elongación uniforme relativamente baja en tratamientos T6/T651 y reducción en la ductilidad comparada con otras aleaciones de aluminio más blandas; en tratamientos recocidos y tipo H la elongación es significativamente mayor y el conformado es factible. La dureza sigue el mismo patrón: baja en condición O, aumentando dramáticamente tras tratamiento en solución y envejecimiento artificial.

El comportamiento a la fatiga del 7071 es bueno para una aleación de aluminio de alta resistencia, pero es sensible al acabado superficial, tensiones residuales y presencia de corrosión o daño. Las secciones más delgadas pueden generalmente envejecer a durezas más altas de forma uniforme, aunque el efecto del espesor en la velocidad de temple durante el tratamiento en solución influirá en la resistencia alcanzable y puede requerir ciclos de envejecimiento modificados para secciones gruesas. La relación límite elástico / resistencia a la tracción es típicamente menor que la de aceros pero favorable entre las aleaciones de aluminio para aplicaciones estructurales.

Los modos de fractura dependen del tratamiento y procesamiento: partículas intermetálicas gruesas actúan como sitios de iniciación de grietas bajo carga cíclica, mientras los tratamientos sobreenvejecidos pueden mejorar la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga y al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). El control del contenido de inclusiones, estricto control de proceso durante el tratamiento térmico y tratamientos superficiales son a menudo necesarios para obtener un rendimiento consistente y duradero en aplicaciones críticas.

Propiedad	O/Recocido	Tratamiento Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	220–280 MPa	540–610 MPa	T6 proporciona resistencia máxima; rango depende del espesor de sección y programa de envejecimiento
Límite elástico	95–150 MPa	480–540 MPa	Aumento considerable tras envejecimiento; límite dependiente de distribución de precipitados
Elongación	12–20%	6–12%	Elongación reducida marcadamente en tratamientos de pico
Dureza (Brinell)	35–70 HB	145–185 HB	La dureza se correlaciona con el estado de precipitación y homogeneidad microestructural

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.78 g/cm3	Típico en aleaciones Al–Zn–Mg–Cu de alta resistencia; excelente resistencia específica
Rango de fusión	~477–635 °C	Amplio rango de fusión debido a la aleación; precaución con eutécticos de bajo punto durante la soldadura
Conductividad térmica	~120–140 W/m·K (25 °C)	Menor que aluminio puro pero adecuada para muchas aplicaciones de gestión térmica
Conductividad eléctrica	~30–40 %IACS	Menor que grados de aluminio menos aleados; conductividad se reduce tras envejecimiento
Calor específico	~0.90 J/g·K	Cercano al valor típico del aluminio base
Coeficiente de expansión térmica	23.0–24.5 µm/m·K (20–100 °C)	Coeficiente moderado; se requiere compensación en diseño al unir con materiales disímiles

El 7071 muestra un comportamiento térmico y eléctrico típico de las aleaciones 7xxx de alta resistencia: la conductividad térmica y eléctrica se reducen respecto a grados de aluminio más puros debido al alto contenido de aleación. La ventaja en densidad sigue siendo un factor principal; las relaciones resistencia-peso son favorables para diseño estructural cuando la reducción de masa es crítica.

Las ventanas de tratamiento térmico están restringidas por los compuestos de bajo punto de fusión que se forman a partir de elementos residuales; operaciones de fabricación como soldadura, brasado y calentamiento localizado deben controlarse para evitar fundiciones incipientes y cambios microestructurales perjudiciales. La expansión térmica es similar a otras aleaciones forjadas, por lo que se aplican consideraciones de esfuerzo térmico diferencial al ensamblar con composites o aceros.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.2 mm – 6 mm	El calibre delgado logra un envejecimiento más uniforme	O, H14, T6, T73	Usada donde se requiere alta resistencia en calibres ligeros; control cuidadoso de defectos superficiales
Placa	6 mm – 100 mm	Las secciones gruesas muestran sensibilidad al temple; puede requerir T73	T6, T651, T73	Las placas más gruesas pueden no alcanzar completamente las propiedades T6 sin procesos modificados
Extrusión	Perfiles de hasta metros de largo	Buenas propiedades direccionales; puede endurecerse por envejecimiento	T5, T6	Formas extruidas usadas para elementos estructurales de alta resistencia
Tubo	Ø pequeño a grande, dependiendo del espesor de pared	Comportamiento similar a barra/extrusión	T6, T651	Los tubos soldados o estirados requieren tratamiento térmico controlado para evitar distorsiones
Barra/Varilla	Diámetros hasta 200 mm	La homogeneidad es crítica; altos esfuerzos residuales si se trabaja en frío	O, T6	Barras usadas para componentes mecanizados y elementos de fijación

Las chapas se producen típicamente con acabados superficiales y controles de temple adecuados para mecanizado secundario y conformado; las placas requieren tratamientos térmicos para secciones más gruesas y suelen usar T73 para mitigar esfuerzos residuales y fisuras. Las extrusiones y tubos se benefician de los procesos T5/T6 para estabilidad dimensional y alta resistencia; sin embargo, los perfiles largos necesitan un enfriamiento consistente para evitar gradientes de propiedades. Las barras y forjas generalmente se solubilizan y se envejecen artificialmente o se estabilizan mecánicamente (T651) para mecanizado de precisión y uso estructural.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7071	USA	Designación de aleación propietaria dentro de la familia 7xxx; verificar certificados de molino para química exacta
EN AW	7071	Europa	Puede referenciarse como EN AW-7071; las especificaciones europeas pueden variar en límites de elementos traza
JIS	A7071	Japón	Designación japonesa a veces usada para aleaciones similares Zn–Mg–Cu; comparar datos de resistencia a la tracción/límite elástico
GB/T	7071	China	Las normas chinas proporcionan químicas locales y prácticas de procesado; verificar para intercambiabilidad

Las listas de grados equivalentes para 7071 son indicativas: debido a que las aleaciones 7xxx varían en proporciones Zn/Mg/Cu y microaleaciones, la intercambiabilidad directa entre regiones requiere verificación tanto de composición química como de propiedades mecánicas exigidas. Las especificaciones pueden diferir en impurezas permitidas, procedimientos de tratamiento térmico y requisitos de ensayos, por lo que es esencial cotejar certificados de molino e informes de pruebas mecánicas antes de efectuar sustituciones.

Resistencia a la Corrosión

La resistencia a la corrosión atmosférica del 7071 es moderada; el alto contenido de zinc y cobre reduce la resistencia natural a la corrosión comparado con aleaciones de las series 5xxx y 6xxx. En atmósferas típicas, la aleación forma una película de óxido, pero la formación de picaduras y ataque intergranular es más probable en ambientes ricos en cloruros o industriales a menos que se usen recubrimientos protectores o temple apropiado (p. ej., T73).

En ambientes marinos, 7071 es menos resistente que aleaciones 5xxx (ricas en Mg) y ciertas aleaciones 6xxx recubiertas; la exposición prolongada, zonas de salpicadura y spray salino aceleran la corrosión localizada y pueden causar fragilización o pérdida de sección. Frecuentemente se emplean márgenes de corrosión o recubrimientos sacrificiales para servicio marino prolongado, y el uso de templas sobremaduradas mejora la resistencia a fisura por corrosión bajo tensión (SCC).

La fisura por corrosión bajo tensión es un riesgo conocido para aleaciones 7xxx de alta resistencia, especialmente en condiciones de envejecimiento en pico con altos esfuerzos residuales en tensión y en ambientes con presencia de cloruros o agentes cáusticos. El sobremadurado (T73/T76) y el control cuidadoso de esfuerzos residuales mediante estirado o recocido mitigan la susceptibilidad a SCC. Al unir con metales galvánicamente disímiles, 7071 tiende a ser anódica respecto a aceros inoxidables pero catódica frente a metales más nobles; se usan comúnmente recubrimientos aislantes o tornillería de aislamiento para prevenir degradación galvánica.

Comparado con otras familias de aleaciones, 7071 ofrece mayor resistencia a costa de menor robustez a la corrosión; los diseñadores a menudo optan por la serie 6xxx cuando la corrosión y la soldabilidad son prioritarias, o por la serie 5xxx para un desempeño marino superior con menor resistencia.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

Soldar 7071 en templas de pico es un reto: las soldaduras TIG y MIG comúnmente sufren suavizado en zona afectada por calor (ZAC), pérdida de resistencia y mayor susceptibilidad a fisuración en caliente y frío debido a fases de baja temperatura de fusión en límites de grano. Se recomienda evitar soldar en zonas de esfuerzo crítico o aplicar tratamientos térmicos pre y pos-soldadura cuando sea posible; el uso de aleaciones de aporte que igualen las propiedades mecánicas objetivo y tengan fases de fusión más altas reduce el riesgo de fisuras en caliente. Las técnicas de soldadura por resistencia y fijaciones mecánicas son preferidas donde se debe preservar integridad estructural.

Mecanizado

7071 tiene una maquinabilidad de regular a buena para una aleación de aluminio de alta resistencia; se mecaniza más fácilmente que los aceros, pero requiere montajes rígidos, herramientas de carburo afiladas y parámetros optimizados de avance/velocidad para evitar la formación de rebaba y vibraciones. Las velocidades de corte suelen ser mayores que en aceros pero menores que en aluminios más blandos; el uso de refrigerante y evacuación eficaz de viruta son importantes debido a que la aleación genera virutas resistentes y a veces filiformes. La vida útil de la herramienta puede reducirse por la alta dureza en estados T6, por lo que es frecuente hacer rugos en templas más blandas o condiciones estabilizadas T651.

Conformabilidad

La conformabilidad en frío del 7071 es limitada en templas envejecidas debido a su baja ductilidad y elevado límite elástico; los radios mínimos de doblado son mayores que en aleaciones 5xxx o 3xxx y el rebote elástico es significativo. El conformado es mejor realizarlo en templas O o H, o mediante procesos de conformado en caliente que permitan tratamientos posteriores de solubilización y envejecimiento para restaurar resistencia. El estampado profundo y el troquelado severo generalmente se evitan en T6; los diseñadores usan templas adaptadas (p. ej., T73) o estrategias de conformado segmentado para combinar modelado con ciclos finales de envejecimiento.

Comportamiento ante Tratamientos Térmicos

7071 es tratable térmicamente mediante la secuencia clásica de solubilización–templado rápido–envejecimiento. La temperatura de tratamiento de solución suele estar en el rango de 470–480 °C para disolver Zn y Mg en solución sólida sobresaturada, seguido de templado rápido para retener el soluto en estado sobresaturado. El envejecimiento artificial (p. ej., T6: ~120–135 °C durante 24 horas, según especificidad de la aleación) precipita fases finas y metaestables que maximizan la resistencia; los perfiles de envejecimiento deben ajustarse según espesor de sección y velocidad inicial de templado.

Los tratamientos de sobremadurado (T73/T76) emplean ciclos de envejecimiento a temperatura más alta o mayor duración para coarsening (engrosamiento) de precipitados y reducción de esfuerzos residuales y sensibilidad a SCC, aceptando una reducción en la resistencia máxima. T651 implica tratamiento de solución, templado y un estirado controlado para aliviar esfuerzos residuales, seguido de envejecimiento para alcanzar resistencia cercana a T6 con mejor estabilidad dimensional.

En variantes no tratables térmicamente o para conformabilidad temporal, se usa trabajo en frío (templas H) para aumentar el límite elástico sin envejecimiento. El recocido devuelve la aleación a condición O con recristalización y recuperación de la ductilidad; sin embargo, se requieren múltiples ciclos completos de solución para restablecer totalmente el endurecimiento por precipitación tras recocido.

Comportamiento a Alta Temperatura

7071 pierde resistencia con el aumento de temperatura, con límites prácticos de servicio generalmente por debajo de 150 °C para aplicaciones estructurales que requieren retención significativa de resistencia. Las temperaturas elevadas aceleran el engrosamiento de precipitados, reduciendo límite elástico y resistencia a la tracción, y degradando la resistencia a fatiga y fluencia en comparación con las propiedades a temperatura ambiente.

La oxidación superficial no es severa en exposiciones cortas, pero el servicio prolongado a altas temperaturas puede provocar engrosamiento de intermetálicos y debilitamiento en límites de grano que aumenta la susceptibilidad a fluencia y fallos intergranulares. La zona afectada por calor (ZAC) en soldaduras es especialmente vulnerable a suavizado y fragilización bajo temperaturas elevadas; los diseños que requieren estabilidad ante calor o alta temperatura suelen especificar aleaciones alternativas o aplicar barreras térmicas protectoras.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa 7071
Aeroespacial	Accesorios estructurales, marcos de mamparos	Alta relación resistencia/peso y buena maquinabilidad para piezas con geometrías críticas
Automotriz	Soportes de chasis de alto rendimiento, componentes de suspensión	Permite reducción de peso con alta resistencia estática
Marino	Elementos estructurales de alta resistencia, accesorios	Usado donde se requiere resistencia y la corrosión puede mitigarse con recubrimientos
Electrónica	Carcasas disipadoras térmicas, marcos rígidos	Combinación de rigidez y conductividad térmica para ensamblajes compactos

7071 es frecuentemente seleccionado para piezas mecanizadas de precisión donde la combinación de alta resistencia, estabilidad dimensional y propiedades de fatiga aceptables permiten reducir secciones y ahorrar peso. Donde se puede controlar la protección anticorrosiva y se minimizan las soldaduras, 7071 proporciona un desempeño difícil de igualar con grados de aluminio de menor resistencia.

Información para la Selección

Para ingenieros que eligen un material, se prefiere 7071 cuando los requisitos principales son alta resistencia específica y rigidez, y cuando el post-procesado (mecanizado, tratamiento térmico) puede ser controlado estrictamente. Use T6/T651 para máxima resistencia estática, y seleccione T73/T76 cuando se requiera resistencia a la corrosión bajo tensión a pesar de una leve pérdida en la resistencia máxima.

Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), el 7071 sacrifica conductividad eléctrica y térmica así como formabilidad a cambio de una resistencia a la tracción y límite elástico mucho mayores. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el 7071 ofrece una resistencia estática sustancialmente superior pero típicamente menor resistencia a la corrosión y soldabilidad; elija 7071 cuando el desempeño estructural tenga prioridad sobre la conformabilidad y la durabilidad superficial. Frente a aleaciones 6xxx tratables térmicamente como 6061/6063, el 7071 proporciona mayor resistencia máxima a densidades comparables pero puede ser más sensible a la corrosión bajo tensión y al proceso de soldadura; se selecciona 7071 cuando la relación resistencia-peso es el criterio decisivo y cuando se implementan medidas protectoras adecuadas contra la corrosión y para el ensamblaje.

Resumen Final

El 7071 sigue siendo relevante como un miembro de alto rendimiento de la familia 7xxx para aplicaciones que exigen alta resistencia y rigidez con bajo peso, particularmente cuando el mecanizado y el tratamiento térmico controlado forman parte del proceso productivo. Su empleo requiere una mitigación consciente de las limitaciones frente a la corrosión, soldadura y conformado, pero cuando se especifica adecuadamente, el 7071 permite diseños optimizados y ligeros en los sectores aeroespacial, automotriz y de ingeniería especializada.