Aluminio 7075: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Visión General Completa

7075 es un miembro de la serie 7xxx de aleaciones de aluminio, que son aleaciones de alta resistencia basadas en Zn-Mg-Cu diseñadas principalmente para aplicaciones estructurales. Sus principales elementos de aleación son zinc (Zn) como el elemento fortalecedor primario, magnesio (Mg) para formar fases de precipitación endurecedora con el zinc, y cobre (Cu) para aumentar la resistencia y la templeabilidad; adiciones traza de cromo (Cr) y titanio (Ti) controlan la estructura de grano y la recristalización. El mecanismo de fortalecimiento es endurecimiento por precipitación termoestable (endurecimiento por envejecimiento) en lugar de endurecimiento por trabajo, produciendo límites elásticos y resistencias a la tracción muy altas tras el tratamiento de solución y envejecimiento artificial.

7075 se caracteriza por una relación fuerza-peso muy alta, rendimiento moderado a fatiga, resistencia intrínseca limitada a la corrosión en comparación con las familias 5xxx y 6xxx, y pobre soldabilidad por fusión sin procedimientos especiales; su conformabilidad es limitada en los tratamientos máximos, pero mejora en condiciones recocidas o ligeramente envejecidas. Las industrias típicas incluyen estructuras primarias y secundarias aeroespaciales, componentes automotrices de alto rendimiento, equipos de defensa, utillaje y artículos deportivos de alta resistencia. Los diseñadores seleccionan 7075 cuando la resistencia y rigidez por unidad de masa son las prioridades principales y cuando la fabricación controlada por el diseñador y la protección contra la corrosión pueden mitigar sus debilidades.

7075 se elige sobre otras aleaciones de aluminio cuando la aplicación demanda resistencias estáticas cercanas a las del acero manteniendo importantes ahorros de peso. Compite con el titanio y los aceros de alta resistencia en aplicaciones de alto rendimiento donde el mecanizado a tolerancias estrechas y el tratamiento térmico posterior son aceptables. La aleación se evita cuando los requisitos dominantes incluyen soldadura en campo, estampado de alta conformabilidad o exposición marina prolongada sin protección.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Completamente recocido para conformado y mecanizado
H14	Moderada	Moderada	Regular	Pobre	Endurecido por deformación; usado para extrusiones y trabajo en frío
T4	Moderada	Buena	Buena	Pobre	Tratado térmicamente en solución y envejecido naturalmente
T5	Alta	Moderada	Regular	Pobre	Enfriado tras trabajo en caliente y envejecido artificialmente
T6	Muy Alta	Moderada-Baja	Limitada	Pobre	Tratado térmicamente en solución y envejecido artificialmente (máxima resistencia)
T73	Alta (sobreenvejecido)	Moderada	Mejorada	Pobre	Sobreenvejecido para mejorar resistencia a grietas por corrosión bajo tensión y tenacidad
T651	Muy Alta	Moderada-Baja	Limitada	Pobre	T6 con alivio de tensiones por estirado (estabilidad dimensional)

El temple tiene un efecto de primer orden en el rendimiento mecánico y la procesabilidad práctica del 7075. Las variantes recocidas (O) y tratadas en solución son preferidas para conformado y estirado en frío, mientras que T6/T651 proporcionan la máxima resistencia estática a costa de la ductilidad y conformabilidad. Los temple sobreenvejecidos como T73 sacrifican resistencia máxima para mejorar la resistencia a la corrosión bajo tensión (SCC) y la tenacidad, siendo adecuados para ambientes corrosivos o críticos a fatiga.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	0.40 máx.	Impureza; afecta el comportamiento en fundición y altas temperaturas
Fe	0.50 máx.	Impureza que puede formar intermetálicos y reducir tenacidad
Mn	0.30 máx.	Menor; a veces añadido para control de la estructura de grano
Mg	2.1–2.9	Esencial para la formación de precipitados MgZn2 que proporcionan endurecimiento por envejecimiento
Cu	1.2–2.0	Aumenta resistencia y templeabilidad pero reduce resistencia a la corrosión
Zn	5.1–6.1	Elemento primario de fortalecimiento que forma precipitados MgZn2
Cr	0.18–0.28	Controla la recristalización y contribuye a la tenacidad
Ti	0.20 máx.	Refinador de grano usado en fundiciones e ingresos primarios
Otros	0.15 total máx.	Incluye residuales como Zr, Sr; se mantienen bajos para controlar propiedades

El rendimiento de 7075 está gobernado por el sistema ternario Zn–Mg–Cu donde los precipitados MgZn2 (fase eta) son las fases endurecedoras primarias cuando se envejecen correctamente. El cobre aumenta la resistencia y contribuye a la respuesta al endurecimiento, pero también acelera la corrosión localizada y la susceptibilidad a grietas por corrosión bajo tensión. El cromo y los elementos traza refinan la estructura de grano y ayudan a mantener la tenacidad y la estabilidad durante el procesado termomecánico.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción del 7075 depende mucho del temple, con temple envejecido que muestra resistencias a la tracción última y límites elásticos altos debido a la dispersión fina de precipitados. En condiciones T6/T651 la respuesta tensión-deformación se caracteriza por un límite elástico comparativamente alto y elongación uniforme limitada, llevando a elongaciones totales relativamente bajas en comparación con aleaciones 5xxx y 6xxx. Los niveles de dureza siguen la misma tendencia, con condiciones de envejecimiento máximo produciendo los valores más altos de dureza correspondientes al estado de precipitación más fuerte.

El rendimiento a fatiga es generalmente bueno en componentes tratados adecuadamente y con granallado, pero es sensible a la condición superficial, tensiones residuales y corrosión. La aleación exhibe propiedades dependientes del espesor: secciones transversales mayores pueden mostrar propiedades inferiores debido a tasas de enfriamiento más lentas y distribuciones de precipitados más gruesas. Las concentraciones de tensión en límite elástico y tensión última pueden promover grietas por corrosión bajo tensión, particularmente en temple en envejecimiento máximo expuesto a ambientes húmedos con cloruros.

La selección de procesamiento y temple afecta fuertemente los modos de falla; los temple sobreenvejecidos mejoran la resistencia a SCC y tenacidad a costa de la resistencia última. Se deben hacer ajustes en diseño por ductilidad reducida y sensibilidad a muescas al usar T6 o temple relacionados en componentes dinámicos o críticos a fractura.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la Tracción	~170–280 MPa (25–40 ksi)	~540–620 MPa (78–90 ksi)	Valores T6/T651 en envejecimiento máximo varían según espesor y proveedor
Límite Elástico	~60–150 MPa (9–22 ksi)	~470–540 MPa (68–78 ksi)	El límite elástico aumenta dramáticamente tras envejecimiento
Elongación	~20–35%	~5–12%	La elongación disminuye en temple máximo y con espesores mayores
Dureza	~45–70 HB	~150–190 HB	La dureza Brinell se correlaciona con la resistencia tras envejecimiento

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.81 g/cm³	Típica para aleaciones Al–Zn–Mg–Cu de alta resistencia
Rango de Fusión	~477–635 °C	Los rangos de solidus–líquido varían con la composición e impurezas
Conductividad Térmica	~130–150 W/m·K	Menor que el Al puro y algunas aleaciones 6xxx debido a la aleación
Conductividad Eléctrica	~30–40% IACS	Reducida respecto al 1100 o 6061 por las adiciones de aleación
Calor Específico	~0.96 kJ/kg·K	Típico de aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ /K	Coeficiente similar a otras aleaciones de Al laminado

Las propiedades físicas del 7075 reflejan su contenido de aleación: la densidad es solo marginalmente superior a otras series, mientras que la conductividad y difusividad térmica se ven reducidas por los elementos de aleación. Las características térmicas y eléctricas son adecuadas para muchas aplicaciones estructurales, pero inferiores al aluminio puro para usos de disipadores de calor o conductores donde se requiere máxima conductividad.

Las ventanas de procesamiento térmico están limitadas por las temperaturas de fusión/solidus y la cinética de precipitación; se requiere un control cuidadoso de la temperatura de tratamiento de solución y la severidad del temple para obtener propiedades mecánicas objetivo. La expansión térmica moderada de la aleación debe ser considerada en ensamblajes multimaterial.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Chapa	0.2–6 mm	Buena en condiciones T6/T651; formabilidad limitada en tempras de pico	O, T4, T5, T6, T73	Ampliamente utilizada para componentes mecanizados y conformados tras envejecimiento
Placa	6–100+ mm	La resistencia disminuye con el espesor debido a la sensibilidad al temple	O, T6, T651, T73	La placa gruesa requiere tratamiento térmico especial y dispositivos para temple
Extrusión	Secciones transversales variables	Propiedades mecánicas varían según el espesor de la sección	O, H14, T6 (limitado)	Se producen perfiles complejos pero el envejecimiento puede causar distorsión
Tubo	Pared delgada a gruesa	Comportamiento similar a chapa; tubos soldados presentan zonas afectadas por el calor (HAZ)	O, T6	Los tubos soldadura por costura requieren opciones de tratamiento térmico posterior a la soldadura
Barra/Barrena	Ø3–200 mm / lingotes	Alta resistencia en T6; susceptibilidad a gradientes térmicos durante el temple	O, T6, T651	Común para piezas estructurales mecanizadas y elementos de fijación

Las diferencias en el procesamiento entre formas se basan en la capacidad de temple y tamaño de sección. Las secciones delgadas y barras pequeñas se temple rápidamente y alcanzan propiedades pico T6 de forma confiable, mientras que las placas gruesas y grandes forjados requieren medios de temple especializados y dispositivos para evitar gradientes en las propiedades. Las extrusiones y productos soldados introducen consideraciones de zona afectada por el calor (HAZ) y tensiones residuales que pueden requerir tratamiento térmico posterior a la fabricación o la selección de templas sobremaduradas.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7075	USA	Designación de Aluminum Association comúnmente referenciada en hojas de datos de proveedores
EN AW	7075 (AlZn5.5MgCu)	Europa	Química similar; los templas EN se alinean con los AA pero difieren en las convenciones de designación
JIS	A7075	Japón	Aleación equivalente con límites de impurezas y códigos de temple definidos por JIS
GB/T	7075	China	Grado estándar chino con composición comparable pero posibles diferencias en impurezas permitidas y ensayos

Las diferencias sutiles entre regiones surgen de los techos permisibles de impurezas, convenciones de designación de templas y límites certificados de propiedades mecánicas para formas de producto y espesores específicos. La adquisición debe referenciar la norma nacional aplicable y documentos de inspección; puede requerirse certificación cruzada para aplicaciones críticas en aeroespacial o defensa. Los proveedores suelen ofrecer designaciones específicas (ej. 7075-T6511) que requieren atención al historial exacto del procesamiento.

Resistencia a la Corrosión

7075 ofrece solo resistencia moderada a la corrosión atmosférica en comparación con las familias de aluminio 5xxx y 6xxx. La presencia de cobre incrementa la susceptibilidad a corrosión localizada, como picaduras y ataque intergranular en ambientes con cloruros. Medidas protectoras como recubrimientos orgánicos, anodizado, revestimiento y protección catódica se emplean comúnmente para exposiciones exteriores y servicios marinos.

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es una preocupación crítica para 7075, especialmente en templas de envejecimiento máximo como T6 y similares bajo tensión sostenida en ambientes húmedos con cloruros. El sobremadurado a T73 o la selección de templas ligeramente menos resistentes reduce la susceptibilidad a SCC a costa de la resistencia última. Las interacciones galvánicas con metales disímiles deben controlarse, porque el potencial electroquímico de 7075 puede acelerar la corrosión de metales menos nobles, mientras que el 7075 puede localizar ataques en puntos de contacto si fallan los recubrimientos.

En comparación con aleaciones de series 6xxx (p. ej., 6061) y 5xxx (p. ej., 5052), el 7075 es menos tolerante a ambientes agresivos; sin embargo, cuando está adecuadamente protegido y mantenido, su alta resistencia suele justificar las medidas adicionales de control de corrosión en aplicaciones aeroespaciales y de alto desempeño.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de 7075 por métodos convencionales de fusión generalmente se desaconseja debido a que la aleación presenta grietas en caliente significativas, pérdida de resistencia en la zona afectada por el calor y mala recuperación de las propiedades originales. La soldadura por fricción-agitación puede producir uniones aceptables en algunos templas, pero la región soldada típicamente requiere tratamiento térmico posterior de solubilización y envejecimiento para recuperar propiedades mecánicas, lo que a menudo no es práctico para estructuras ensambladas. Cuando la soldadura es inevitable, se requiere el uso de aleaciones de aportación especializadas, tratamientos térmicos pre y post, y controles estrictos de proceso para minimizar la fragilización y el riesgo de SCC.

Mecanizado

7075 es considerado un aluminio de alta resistencia con buena maquinabilidad; se mecaniza más rápido y con mejor acabado superficial que muchos aceros debido a su baja densidad y comportamiento en la formación de viruta. Herramientas de carburo o acero rápido con geometría de filo positivo y alto flujo de refrigerante proporcionan larga vida útil, y las velocidades de avance y corte son generalmente mayores que para 6061. Las virutas tienden a ser continuas; el control y evacuación de virutas debe gestionarse para evitar retrabajo y acumulación de calor que pueden afectar integridad superficial.

Conformabilidad

La conformabilidad es buena en templas O y T4, pero se vuelve limitada en templas de pico de envejecimiento donde la ductilidad se reduce. Los radios mínimos recomendados para doblado dependen del temple y espesor, pero suelen ser mayores que para aleaciones Al-Mg más blandas, y el rebote elástico es significativo debido al alto límite elástico. Para formas complejas, se recomienda conformar en estado recocido seguido de tratamiento de solubilización y envejecimiento cuando sea factible, o seleccionar aleaciones alternativas si se requiere conformado en frío extensivo.

Comportamiento del Tratamiento Térmico

7075 es una aleación clásica tratable térmicamente cuya ruta típica es tratamiento de solubilización, temple rápido y envejecimiento artificial. El tratamiento de solubilización se realiza generalmente cerca de 475–480 °C para disolver MgZn2 y fases relacionadas en la matriz, seguido de temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada. El envejecimiento artificial (T6) comúnmente utiliza temperaturas alrededor de 120 °C por periodos de 12–24 horas para precipitar partículas finas de MgZn2 y lograr resistencia cercana al pico.

Los tratamientos de sobremadurado (familia T7x, p. ej., T73) emplean temperaturas de envejecimiento más altas o tiempos más prolongados para coarsificar los precipitados, disminuyendo la resistencia máxima pero mejorando la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) y la tenacidad a la fractura. T651 denota la condición T6 seguida de un estirado controlado para aliviar tensiones residuales; esto es frecuentemente especificado para placas aeroespaciales y extrusiones para estabilizar dimensiones. El control de la velocidad de temple es crítico: un temple inadecuado genera precipitados más gruesos, menor resistencia y propiedades heterogéneas a través del espesor de la sección.

El fortalecimiento no tratable térmicamente por deformación plástica tiene relevancia limitada para 7075 porque su principal fortalecimiento deriva de la precipitación; existen templas Hxx pero son generalmente menos comunes o proporcionan resistencia inferior comparado con el tratamiento térmico.

Desempeño a Alta Temperatura

7075 pierde su alta resistencia rápidamente al aumentar la temperatura de servicio más allá de la estabilidad normal del envejecimiento a temperatura ambiente; se produce un ablandamiento significativo por encima de aproximadamente 100–120 °C debido al sobremadurado de los precipitados. La exposición prolongada a temperaturas moderadamente elevadas puede reducir el límite elástico y la resistencia última debido al coarsificado de precipitados de endurecimiento y posibles fenómenos de recuperación. Por lo tanto, 7075 no es una aleación preferida para aplicaciones estructurales a alta temperatura sostenida.

La resistencia a la oxidación es similar a otras aleaciones de aluminio; el aluminio forma una fina capa de óxido protectora pero esto no previene la evolución termodinámica de los precipitados que degradan las propiedades mecánicas. En piezas soldadas o sometidas a ciclos térmicos, el ablandamiento de la HAZ y la pérdida local de resistencia pueden agravarse por la exposición térmica, haciendo aconsejables tratamientos posteriores a la soldadura o estrategias alternativas de unión para componentes expuestos a temperaturas elevadas.

Para servicios a temperatura elevada de corto plazo o intermitentes donde se requiere retención de resistencia, los diseñadores deben cuantificar las exposiciones permitidas de temperatura-tiempo y considerar aleaciones alternativas o calendarios de tratamiento térmico protector. La resistencia a fluencia en 7075 es limitada comparada con aleaciones de aluminio para alta temperatura y generalmente es despreciable a tensiones típicas de aplicación.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa 7075
Aeroespacial	Accesorios de alas, forjas estructurales	Excepcional relación resistencia-peso y propiedades a fatiga cuando se trata adecuadamente
Marina	Ejes de alta resistencia, accesorios (protegidos)	Alta resistencia para piezas críticas en peso con protección aplicada contra la corrosión
Automotriz	Componentes de suspensión y chasis de alto rendimiento	Alta resistencia estática para piezas ligeras de alto rendimiento
Defensa	Componentes de armas, soportes	Alta resistencia a la tracción y mecanizabilidad para piezas de precisión
Artículos Deportivos	Marcos de bicicleta, equipo de escalada	Alta resistencia y resistencia a la fatiga para equipos sensibles al peso
Electrónica	Soportes estructurales, algunos disipadores térmicos	Combinación de rigidez y mecanizabilidad para soportes estructurales

7075 sigue siendo la aleación preferida para aplicaciones donde la máxima resistencia estática y a fatiga por unidad de masa son los factores clave del diseño, y donde se pueden implementar estrategias de fabricación y mitigación de corrosión. Su mecanizabilidad y capacidad para producir piezas de alta precisión la hacen adecuada para componentes que requieren tolerancias estrictas y buen acabado superficial.

Aspectos para la Selección

Use 7075 cuando la relación resistencia-peso sea fundamental y cuando los procesos de fabricación (tratamiento térmico, mecanizado, recubrimientos) puedan ser controlados rigurosamente. Es ideal para accesorios aeroespaciales, hardware de defensa y piezas mecanizadas de precisión donde la prima en costos y las medidas de control de corrosión se justifican por las mejoras en rendimiento.

En comparación con aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), 7075 sacrifica conductividad eléctrica y térmica además de excelente conformabilidad por un aumento en la resistencia de un orden de magnitud; elija 1100 solo cuando la conductividad o el embutido profundo sean prioritarios. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, 7075 ofrece una resistencia estática mucho mayor pero menor resistencia a la corrosión y conformabilidad, por lo que esas aleaciones se prefieren para chapas marinas, tanques de combustible o estructuras soldadas. Frente a aleaciones tratables térmicamente de la serie 6xxx (por ejemplo, 6061), 7075 ofrece una resistencia máxima sustancialmente superior pero peor soldabilidad y comportamiento frente a la corrosión; elija 7075 para resistencia máxima y 6061 cuando la soldabilidad, calidad de anodizado o resistencia general a la corrosión sean más importantes.

Considere el costo, disponibilidad en la cadena de suministro y tratamientos posteriores a la fabricación requeridos en la selección; si se espera soldadura o conformado extensivo en servicio, evalúe 6061 o 5052 como alternativas a pesar de su menor resistencia.

Resumen Final

7075 permanece como una aleación de aluminio de alta resistencia fundamental donde los diseñadores exigen una resistencia estática cercana a la del acero con significativos ahorros de peso, equilibrado mediante estrategias cuidadosas de fabricación y control de corrosión. Su respuesta endurecida por precipitación permite combinaciones diseñadas de resistencia y tenacidad en distintos tratamientos, haciéndola indispensable en aeroespacial, defensa y aplicaciones de alto rendimiento. La correcta selección de tratamiento, protección superficial y control de procesos son esenciales para explotar plenamente las capacidades de 7075 mientras se manejan sus limitaciones.