Aluminio 7076: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción Completa

7076 es una aleación de aluminio de alta resistencia perteneciente a la serie 7xxx, una familia principalmente aleada con zinc y agrupada con otras aleaciones aeroespaciales de alta resistencia y tratables térmicamente. Su metalurgia se basa en un sistema zinc-magnesio-cobre que produce alta resistencia mediante endurecimiento por precipitación, situándola entre las composiciones Al-Zn-Mg(-Cu) comercialmente disponibles de mayor rendimiento.

Los principales elementos de aleación son el zinc y el magnesio, con cobre y adiciones en trazas (Cr, Ti, Zr) utilizadas para controlar la estructura de grano, la respuesta al envejecimiento y la resistencia a la corrosión localizada. El fortalecimiento se logra mediante tratamiento térmico en solución, temple rápido y posterior envejecimiento artificial para precipitar finamente MgZn2 y fases relacionadas; el endurecimiento por deformación juega un papel secundario en ciertos temple H.

Sus características clave incluyen resistencias a la tracción y límite elástico muy altos para un aluminio trabajado en caliente, resistencia inherente a la corrosión de moderada a baja en comparación con las series 5xxx y 6xxx, soldabilidad limitada sin pérdida de resistencia en la zona afectada por el calor (HAZ) y buena conformabilidad en temple suave. Los sectores típicos que usan 7076 son componentes estructurales aeroespaciales, material de defensa, artículos deportivos de alto rendimiento y componentes de transporte especializados donde se requieren alta resistencia y rigidez específicas.

Los ingenieros eligen 7076 sobre otras aleaciones cuando es crítica la máxima relación resistencia-peso y cuando se aceptan estrategias de tratamiento térmico post-fabricación y protección frente a la corrosión (revestimientos, recubrimientos o aleaciones sacrificatorias). Se selecciona sobre aleaciones de la serie 6xxx cuando se requiere mayor resistencia máxima, y sobre 7075 cuando ligeras diferencias en tenacidad, comportamiento en procesos o ajustes propietarios en la composición proporcionan beneficios para la aplicación.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (10–25%)	Excelente	Excelente (requiere pre/post-tratamiento)	Estado completamente recocido para conformado
T4	Medio	Medio (8–15%)	Buena	Limitada	Tratado en solución y envejecido naturalmente
T6	Alto	Baja-Media (5–11%)	Moderado	Mala (ablandamiento significativo en HAZ)	Tratado en solución y envejecido artificialmente para máxima resistencia
T73	Medio-Alto (resistencia mejorada a SCC)	Moderado (6–12%)	Moderado	Mala	Sobreenvejecido para mejorar resistencia a corrosión y cracking por tensión (SCC)
T651	Alto (reducida tensión residual)	Baja-Media (5–11%)	Moderado	Mala	T6 con alivio de tensiones por estirado
H2X / H3X (variantes endurecidas por deformación)	Variable	Variable	Variable	Limitada	Endurecidas por deformación y parcialmente recocidas para características específicas

La elección del temple modifica significativamente el rendimiento: el tratamiento en solución y envejecimiento artificial (familia T6) maximizan las resistencias a la tracción y límite elástico a costa de la ductilidad y la soldabilidad. Los temple sobreenvejecidos como T73 sacrifican algo de resistencia máxima a cambio de una mejora notable en resistencia al cracking por tensión y mejor desempeño en ambientes agresivos.

Para operaciones de conformado y procesos que requieren alta deformación plástica (embutición profunda, curvados severos) se prefieren temple recocido O o ligeramente envejecido T4; la resistencia final puede recuperarse mediante tratamiento térmico completo si el diseño lo permite.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.40	Impureza; controlada para reducir fragilidad y defectos de fundición
Fe	≤ 0.50	Controlada; el alto Fe forma intermetálicos que reducen la tenacidad
Mn	≤ 0.30	Menor; puede ayudar a controlar la estructura de grano en algunas variantes
Mg	2.0–3.0	Elemento principal de endurecimiento que forma precipitados MgZn2
Cu	1.2–1.9	Incrementa la resistencia y afecta la respuesta al envejecimiento; aumenta la susceptibilidad a SCC
Zn	5.6–7.0	Elemento primario de resistencia en aleaciones 7xxx
Cr	0.18–0.35	Microaleación para control de grano e inhibición de recristalización
Ti	≤ 0.20	Refinador de grano en procesamiento de fundición y trabajado en caliente
Otros (Zr, Sc, Ni, Pb)	≤ 0.05 cada uno, restante Al	Adiciones menores usadas en coladas especiales para ajustar propiedades

El comportamiento mecánico y la resistencia a la corrosión están gobernados por las cantidades relativas de Zn, Mg y Cu: Zn y Mg forman los precipitados endurecedores MgZn2 tras envejecimiento, mientras que el Cu aumenta la resistencia máxima e influye en las secuencias de precipitación. Los refinadores de grano (Ti, Zr) y formadores de dispersoides (Cr, Zr) se usan a menudo para estabilizar la microestructura durante el procesamiento termomecánico y para reducir la recristalización, lo que a su vez afecta la tenacidad y la resistencia al cracking por tensión (SCC).

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción del 7076 es típico de las aleaciones 7xxx de alta resistencia: límites elásticos y resistencias a la tracción máximos tras envejecimiento artificial, con elongación uniforme relativamente baja. En temple de máxima resistencia la fractura suele ser una mezcla de desgarro dúctil transgranular y fractura intergranular en presencia de precipitados gruesos y fases en límites de grano; estas características microestructurales influyen en la iniciación y propagación de grietas por fatiga.

La resistencia elástica depende fuertemente del temple y el espesor: el material en T6 de lámina fina alcanza casi la máxima resistencia por precipitación, mientras que secciones gruesas o zonas afectadas por soldadura exhiben menor resistencia retenida. El comportamiento a fatiga es bueno para la familia cuando las superficies están bien terminadas y se evitan picaduras; tratamientos superficiales y granallado mejoran significativamente la vida en fatiga de alto ciclo.

La dureza se correlaciona con la resistencia a tracción/límite: el material recocido O es relativamente blando y maquinarle, mientras que T6/T651 alcanza durezas elevadas pero con reducción de ductilidad y mayor desgaste de herramientas. El efecto del espesor es notable: las propiedades máximas alcanzables disminuyen con el aumento de la sección transversal debido a menores velocidades de enfriamiento y formación de precipitados gruesos.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	~240–320 MPa	~540–620 MPa	Valores T6 típicos para producto trabajado en lámina fina; el calor y procesamiento específico afectan el rango
Límite elástico	~120–200 MPa	~480–560 MPa	El límite aumenta sustancialmente con el envejecimiento artificial
Elongación	~10–25%	~5–11%	La elongación disminuye con temple de mayor resistencia
Dureza (HB)	~60–95 HB	~150–190 HB	La dureza escala con la densidad de precipitados; los valores varían con sección y método de ensayo

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Zn-Mg-Cu de alta resistencia; menor densidad que aceros
Intervalo de Fusión	Sólido ~470–490 °C; Líquido ~635–650 °C	Amplio intervalo de fusión debido a elementos de aleación
Conductividad Térmica	~120–150 W/m·K	Reducida respecto al Al puro, pero aún favorable para disipación térmica frente a muchos metales
Conductividad Eléctrica	~28–38 % IACS	Menor que en series 1xxx y 6xxx debido a la aleación
Calor Específico	~0.88–0.90 J/g·K	Típico para aleaciones de aluminio a temperatura ambiente
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24.5 µm/m·K (20–100 °C)	Similar a otras aleaciones de aluminio; consideraciones de diseño para ciclos térmicos

7076 ofrece una combinación favorable de baja densidad y conductividad térmica razonable, haciéndola atractiva donde se requiere gestión térmica crítica en peso. La expansión térmica y conductividad deben considerarse en ensamblajes con materiales disímiles, especialmente a temperaturas elevadas, ya que la deformación térmica diferencial puede inducir concentraciones de tensión.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5 mm – 6 mm	Alcanza propiedades cercanas al pico T6 en calibres delgados	O, T4, T6, T651, T73	Común para pieles y paneles aeroespaciales; la formabilidad depende del temple
Placa	6 mm – 150 mm+	Propiedades máximas reducidas en secciones gruesas; requiere templado controlado	T6, T651, T73	Placa gruesa necesita controles de proceso para evitar núcleo blando o precipitados toscos
Extrusión	Perfiles complejos, diámetros hasta varios cientos de mm	Propiedades influenciadas por enfriamiento y homogeneización	T6, T651	Usada para perfiles estructurales; la microestructura depende de la química del lingote y velocidad de extrusión
Tubo	Paredes delgadas a gruesas	Tendencias similares de endurecimiento por envejecimiento; diseño de soldadura/uniones crítico	T6, T651	Tubos estirados o extruidos para componentes estructurales; recocido común antes del conformado
Barra/Varilla	Diámetros 3 mm – 200 mm	Buena maquinabilidad en condición O; la resistencia aumenta tras envejecimiento	O, T6, T651	Usada para elementos de fijación, accesorios y piezas mecanizadas

La ruta de conformado y la forma del producto influyen fuertemente en las propiedades alcanzables: la chapa y extrusiones delgadas pueden alcanzar la resistencia plena T6 de forma fiable, mientras que las placas gruesas y grandes secciones a menudo requieren ciclos especializados de templado y envejecimiento para evitar gradientes de propiedades. Las elecciones de proceso —como el pre-envejecimiento, medios de templado controlados y estirado para alivio de tensiones— son críticas para garantizar estabilidad dimensional y consistencia mecánica en todas las formas de producto.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7076	Estados Unidos	Designación de Aluminum Association; referencia base para composición y tempers
EN AW	7076 (aprox.)	Europa	Designación EN comúnmente alineada, pero límites exactos y códigos de temple pueden diferir
JIS	A7076 (aprox.)	Japón	JIS puede no tener equivalencia directa uno a uno para todos los lotes; verificar certificados locales
GB/T	7076 (aprox.)	China	Normas chinas frecuentemente proporcionan composiciones casi equivalentes; verificar diferencias en especificaciones mecánicas

La correspondencia entre grados equivalentes debe hacerse con cuidado: los límites químicos y definiciones de temple en normas EN, JIS y GB/T no siempre coinciden exactamente con las tablas AA, y subvariantes con microaleaciones (Zr, Sc) o modificaciones en las proporciones Cu/Mg pueden conducir a diferencias significativas en procesamiento y desempeño. Los ingenieros deben comparar certificados de pruebas químicas y mecánicas certificadas en lugar de basarse solo en nombres nominales de grado al sustituir fuentes de material entre regiones.

Resistencia a la Corrosión

7076, como otras aleaciones de la serie 7xxx con alto contenido de Zn, exhibe resistencia moderada a la corrosión atmosférica, pero es más susceptible a corrosión localizada y a la corrosión por esfuerzo (SCC) que las aleaciones 5xxx y muchas 6xxx. En atmósferas neutras, la aleación sin protección tiene un desempeño adecuado, pero en ambientes industriales o marinos requiere recubrimientos protectores, revestimiento (por ejemplo, Alclad) o protección catódica para lograr una vida útil prolongada.

En servicio marino y en ambientes ricos en cloruros, la picadura y el ataque intergranular pueden iniciarse en zonas agotadas de precipitados adyacentes a los límites de grano, especialmente en tempers con envejecimiento a pico. El sobreenvejecimiento (tratamientos equivalentes a T73/T76) y la microaleación (adiciones de Cr, Zr) son estrategias comunes de mitigación para reducir la susceptibilidad a SCC y mejorar la resistencia a la corrosión inducida por cloruros.

Las interacciones galvánicas siguen el comportamiento típico del aluminio: cuando se acopla con metales más nobles (acero inox, cobre), el 7076 se corroerá preferentemente y por ello requiere aislamiento eléctrico o ánodos de sacrificio en ensamblajes mixtos. Comparado con aleaciones 3xxx/5xxx, el 7076 sacrifica rendimiento en corrosión por mayor resistencia; comparado con 6xxx es generalmente más resistente pero más sensible a SCC a menos que se procese especialmente.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

Soldar aleaciones 7xxx de alta resistencia es un desafío: los métodos de soldadura por fusión (GMAW/MIG, GTAW/TIG) generalmente producen ablandamiento en la zona afectada por calor (ZAC) y pérdida de resistencia debido a disolución o coalescencia de precipitados. Los tratamientos térmicos pre y post soldadura suelen ser poco prácticos para ensamblajes, por lo que en aplicaciones estructurales críticas se emplean uniones remachadas o fijadas mecánicamente. Cuando se requiere soldadura, aleaciones de aporte de menor resistencia (p. ej., 5356 o 4043) y procedimientos controlados pueden producir uniones aceptables para estructuras secundarias, pero los diseñadores deben considerar reducción de resistencia en la unión y mayor susceptibilidad a SCC.

Maquinabilidad

La maquinabilidad en condición recocida (O) es buena: la aleación se mecaniza similar a otras aleaciones de Al de alta resistencia, generando virutas cortas y fragmentadas con las herramientas adecuadas. En condiciones de envejecimiento a pico, el desgaste de herramienta aumenta debido a la mayor resistencia y dureza; se recomienda herramientas de carburo con ángulo positivo elevado y aplicación abundante de refrigerante. El índice típico de maquinabilidad es moderado; velocidades y avances deben ajustarse para mantener calidad superficial y vida útil de herramienta.

Formabilidad

La formabilidad depende mucho del temple: los tempers O y T4 exhiben buena doblabilidad y estirabilidad, permitiendo operaciones típicas de conformado de chapa con radios mínimos razonables de doblado (p. ej., 2–4× espesor para doblado al aire según la herramienta). El material T6/T651 tiene formabilidad limitada en frío y es propenso a fisuras si se dobla sin alivio de tensiones; para formas complejas con alta resistencia final se usan conformado en caliente y ciclos de solubilización más envejecimiento posterior.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

7076 es firmemente una familia de aleaciones tratables térmicamente: el tratamiento térmico de solubilización disuelve elementos de aleación en solución sólida sobresaturada, típicamente realizado en rango de 470–480 °C con tiempo de mantenimiento adecuado según espesor de sección. Se requiere un enfriamiento rápido (templado en agua o en polímero controlado) para retener alta sobresaturación, seguido de envejecimiento artificial para precipitar fases de endurecimiento.

El envejecimiento artificial a T6 ocurre típicamente a ~120–125 °C durante duraciones ajustadas para alcanzar propiedades mecánicas objetivo; tratamientos a temperatura más alta para sobreenvejecimiento (T73/T76) reducen la resistencia máxima pero mejoran sustancialmente la resistencia a corrosión por esfuerzo y la estabilidad a temperaturas elevadas. El temple T651 añade un estirado controlado para aliviar tensiones residuales del templado mientras mantiene propiedades de pico envejecido.

Para operaciones basadas en endurecimiento por deformación, como los tempers H, el envejecimiento por deformación y el recocido parcial pueden usarse para ajustar propiedades intermedias; sin embargo, la ruta de diseño predominante en 7076 es vía secuencias de tratamiento solución/envejecimiento en lugar de endurecimiento por trabajo en frío.

Desempeño a Alta Temperatura

La resistencia del 7076 disminuye con la temperatura: ocurre un ablandamiento significativo sobre ~120–150 °C, y la exposición prolongada sobre ~100–120 °C acelera el sobreenvejecimiento y la pérdida de propiedades de límite elástico/resistencia a la tracción. La resistencia a fluencia es limitada en comparación con aleaciones para alta temperatura; la exposición temporal a temperaturas elevadas puede tolerarse, pero las excursiones térmicas cíclicas pueden reducir la vida a fatiga y la estabilidad dimensional.

La oxidación es mínima en temperaturas típicas de servicio estructural, pero la exposición a altas temperaturas puede agravar el coarsening de precipitados y evolución de fases en límites de grano, aumentando el riesgo de SCC y reduciendo tenacidad. Las zonas afectadas por calor creadas durante la soldadura o calentamiento localizado son particularmente susceptibles a la degradación de propiedades y deben minimizarse o post-tratarse cuando sea posible.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Usar 7076
Aeroespacial	Accesorios de alas, puntos duros y forjas estructurales	Alta relación resistencia-peso y desempeño a fatiga para piezas de carga
Marina	Miembros estructurales en embarcaciones de alto rendimiento	Resistencia combinada con estrategias adecuadas de mitigación de corrosión
Defensa	Componentes de armas ligeras y municiones	Alta resistencia y tenacidad para hardware crítico
Automotriz	Componentes de suspensión de alto rendimiento	Permite componentes livianos y rígidos donde ahorrar peso es clave
Deportes/Ocio	Marcos de bicicletas de alta gama y equipos de competición	Máxima resistencia específica y rigidez en el máximo rango de opciones de aleación
Electrónica	Armazones estructurales y algunas partes para gestión térmica	Equilibrio de conductividad térmica y baja densidad para ensamblajes sensibles al peso

El 7076 se selecciona cuando se requiere muy alta resistencia estática y a fatiga por unidad de masa y cuando se pueden especificar medidas apropiadas de fabricación y protección contra corrosión. Es especialmente común en estructuras primarias y secundarias aeroespaciales donde sus ventajas mecánicas compensan costos adicionales de procesamiento.

Consideraciones para Selección

El 7076 es adecuado cuando la relación resistencia-peso es un factor principal de diseño y los usuarios pueden aceptar procedimientos más restrictivos de fabricación y protección anticorrosiva. Se recomienda elegir 7076 para piezas estructurales muy cargadas que serán tratadas térmicamente tras el conformado o donde el post-procesado para protección contra corrosión es rutinario.

Comparado con el aluminio comercialmente puro (1100), el 7076 intercambia una resistencia mucho mayor por una conductividad eléctrica y térmica más bajas, además de una menor conformabilidad en frío; utilice 1100 cuando la conductividad o la conformabilidad para embutición profunda sean la prioridad. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el 7076 ofrece una resistencia máxima mucho mayor pero requiere una mitigación de corrosión más estricta y es menos tolerante a la soldadura y al conformado en frío. En comparación con aleaciones tratables térmicamente comunes como 6061/6063, el 7076 proporciona una mayor resistencia última y al límite elástico en los estados temple máximo, pero a menudo con un costo mayor, menor resistencia a la corrosión y una soldabilidad más desafiante; prefiera 7076 cuando la resistencia adicional justifique los compromisos en el procesamiento y la protección.

Resumen Final

El 7076 sigue siendo una aleación de aluminio de alto rendimiento relevante cuando se requiere una relación resistencia-peso superior y los procesos de fabricación pueden controlar el tratamiento térmico, la soldadura y la protección contra la corrosión; su nicho está en aplicaciones estructurales exigentes donde los compromisos de ingeniería —menor soldabilidad y mayor gestión de la corrosión— son aceptables para las ganancias en rendimiento.