Aluminio 712: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

La aleación 712 es un aluminio de alta resistencia y tratable térmicamente que se clasifica mejor dentro de la familia 7xxx, donde el zinc es el principal elemento que proporciona resistencia. Su composición química está dominada por adiciones de Zn-Mg-Cu que impulsan el endurecimiento por envejecimiento, con adiciones trazas de Cr/Ti o Zr frecuentemente usadas para el control de la estructura de grano y la mejora de la tenacidad. El principal mecanismo de fortalecimiento es el endurecimiento por precipitación tras el tratamiento de solución y el envejecimiento artificial, aunque en algunos temple se puede utilizar cierto endurecimiento por deformación para ajustar las propiedades. Las características típicas incluyen alta resistencia estática y buena rigidez para estructuras sensibles al peso, conductividad térmica y eléctrica moderada, y una compensación de menor resistencia a la corrosión general y soldabilidad en comparación con aleaciones de las familias 5xxx y 6xxx.

Las industrias que utilizan la aleación 712 son principalmente la aeroespacial y el transporte de alto rendimiento, donde se priorizan la relación resistencia-peso y el comportamiento ante fractura, así como algunas aplicaciones marinas de alta resistencia y automotrices especiales que requieren un rendimiento estructural superior. La aleación se elige sobre aleaciones de menor resistencia cuando los diseños exigen un alto límite elástico y resistencia a la tracción sin recurrir a materiales exóticos o espesores mayores. Los ingenieros seleccionan la 712 cuando el diseño demanda alta resistencia específica y resistencia a la fatiga, aceptando la necesidad de procesos de fabricación controlados y estrategias de mitigación de corrosión. En comparación con las aleaciones de la serie 6xxx, la 712 ofrece mayor resistencia máxima a costa de menor conformabilidad y propiedades degradadas por soldadura, siendo por tanto un material especializado y no una aleación estructural de uso general.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recocida; máxima ductilidad para conformado
H14	Media	Media-Baja	Buena	Regular	Endurecida por trabajo hasta resistencia intermedia sin envejecimiento
T5	Media-Alta	Media	Regular	Regular	Enfriada tras proceso de conformado en temperatura elevada y envejecida artificialmente
T6	Alta	Baja-Media	Limitada	Pobre	Tratada térmicamente por solución y envejecida artificialmente hasta resistencia máxima
T651	Alta	Baja-Media	Limitada	Pobre	Tratada por solución, alivio de tensiones por estirado, luego envejecida artificialmente
T73	Media-Alta	Media	Buena	Mejorada	Condición sobremadurada con mejor resistencia a corrosión por tensión (SCC) y tenacidad

El temple influye significativamente en el equilibrio entre resistencia y ductilidad para la 712; los temple O y H se usan cuando se requiere conformado considerable, mientras que los temple T maximizan la resistencia mediante precipitación controlada. Los temple sobremadurados como el T73 se aplican para mejorar la tenacidad a la fractura y la resistencia a la corrosión bajo tensión a costa de algo de resistencia máxima.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	0.10–0.40	Impureza traza, controla características de fundición
Fe	0.10–0.50	Impureza que puede formar intermetálicos afectando la tenacidad
Mn	0.05–0.30	Menor; puede mejorar ligeramente la estructura de grano y resistencia
Mg	1.3–2.5	Elemento coaleante primario con Zn para formar precipitados MgZn2
Cu	0.8–2.0	Potenciador de resistencia y controla la cinética de endurecimiento por envejecimiento
Zn	4.5–6.5	Principal elemento de refuerzo en aleaciones clase 7xxx
Cr	0.02–0.30	Microaleación para control de recristalización y tenacidad
Ti	0.01–0.10	Refinador de grano en productos forjados
Otros	Balance/impurezas (cada uno <0.05–0.5)	Elementos residuales (Zr, V, etc.) para control de grano y efectos en traza

El sistema Zn–Mg–Cu define la respuesta de endurecimiento por envejecimiento: Zn y Mg se combinan para formar finos precipitados MgZn2 que proporcionan la mayor parte del fortalecimiento tras el envejecimiento, mientras que Cu altera la cinética de precipitación y aumenta la resistencia máxima. Adiciones microaleantes como Cr, Ti o Zr se usan para limitar el crecimiento de grano durante el tratamiento de solución y para mejorar la tenacidad a la fractura y la resistencia a fatiga estabilizando una estructura fina de subgranos. Elementos residuales e impurezas influyen en la formación de fases en los límites de grano y, por tanto, afectan la susceptibilidad a corrosión por tensión (SCC) y la tenacidad.

Propiedades Mecánicas

Bajo carga de tracción, la 712 exhibe el comportamiento clásico de aluminios tratables térmicamente, donde la resistencia y ductilidad dependen fuertemente del temple; los temple tratados por solución y envejecidos al pico desarrollan altas resistencias a la tracción y al límite elástico con ductilidad moderada. La resistencia al límite elástico en los temple de pico suele ser una gran fracción de la resistencia última a la tracción, lo que beneficia la estabilidad dimensional bajo cargas en servicio pero reduce la ventana de conformado e incrementa el rebote elástico. La dureza se correlaciona bien con las propiedades de tracción: la dureza aumenta sustancialmente tras el envejecimiento debido al desarrollo de precipitados coherentes y semicoherentes; este endurecimiento también afecta las características de mecanizado y la iniciación de grietas por fatiga. El espesor y tamaño de sección afectan la resistencia máxima alcanzable debido a la sensibilidad al temple rápido; las secciones gruesas pueden tener menor resistencia y tenacidad por enfriamiento más lento y precipitados interdendríticos mayores.

Propiedad	O/Recocida	Temple Clave (p. ej., T6)	Notas
Resistencia a la tracción	~220–260 MPa	~520–580 MPa	Valores de pico T6 similares a otros aluminios con alto contenido de Zn; depende del espesor de sección
Límite elástico	~60–120 MPa	~460–520 MPa	Aumento significativo tras envejecimiento; la relación de cedencia es alta en condiciones T6
Elongación	~18–26%	~6–12%	La ductilidad se reduce tras el envejecimiento; la condición O es preferida para conformados severos
Dureza	~50–75 HB	~140–165 HB	La dureza Brinell aumenta sustancialmente con el envejecimiento y la precipitación

El desempeño a fatiga en 712 bien procesada puede ser excelente en comparación con aleaciones de menor resistencia, siempre que se controle la calidad superficial, el estado de tensiones residuales y la corrosión. La resistencia a fatiga máxima se logra en condiciones T651 o sobremaduradas que equilibran fuerza y resistencia al crecimiento de grietas, mientras que los estados de pico agresivos maximizan la resistencia estática pero pueden ser más sensibles a la iniciación de grietas.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.78 g/cm³	Típico para aleaciones Al–Zn–Mg–Cu; favorable relación resistencia-peso
Rango de fusión	~500–645 °C	El intervalo solidus–líquido depende de los niveles de Zn/Cu y fases secundarias
Conductividad térmica	120–150 W/m·K	Menor que el aluminio puro; reducida por aleación y precipitados
Conductividad eléctrica	28–38 % IACS	Reducida en comparación con aluminio puro debido a solutos y precipitados
Calor específico	~0.90 J/g·K	Cercano al calor específico de la mayoría de aleaciones de aluminio trabajadas
Coeficiente de expansión térmica	23–24 µm/m·K	Coeficiente representativo para aleaciones de aluminio

Las propiedades físicas hacen que la 712 sea atractiva para piezas estructurales sensibles al peso que requieren estabilidad térmica y adecuada disipación de calor, aunque las conductividades eléctrica y térmica son inferiores a las de grados de aluminio más puros. Los rangos de fusión y solidificación influyen en el comportamiento de fundición y soldadura; los intervalos de solidificación promueven la formación de fases intermetálicas que deben controlarse mediante el ajuste de aleación y el control del proceso.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento a la Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Resistencia consistente en calibres delgados; buena para paneles conformados	O, H14, T5, T6	Usada donde se requiere alta resistencia específica y conformado de calibre ligero
Placa	6–150+ mm	Resistencia y tenacidad sensibles al espesor; sensibilidad al temple en secciones gruesas	O, T6, T651, T73	Secciones pesadas requieren control térmico estricto durante temple y envejecido
Extrusión	Espesor de pared 1–20 mm	Perfiles extruidos pueden alcanzar alta resistencia pero están limitados por la velocidad de temple	T5, T6 (post-envejecido)	Secciones complejas pueden requerir envejecido directo o ciclos de cocción de pintura
Tubo	Diámetro exterior 10–300 mm	Propiedades mecánicas dependen de la ruta de fabricación y reducción	O, T6	Tubos sin costura o soldados requieren tratamiento térmico post-proceso para alcanzar propiedades máximas
Barra/Broca	Diámetro 3–150 mm	Las barras responden bien a secuencias de solubilizado/ temple/ envejecido; tamaño de sección controla propiedades	O, T6	Usadas para accesorios, piezas mecanizadas y componentes sometidos a altas tensiones

Diferentes formas de producto requieren procesos adaptados para lograr las propiedades objetivo; la chapa delgada puede enfriarse rápidamente y envejecerse para alcanzar condiciones óptimas, mientras que la placa gruesa demanda estrategias especializadas de temple o sobreenvejecido para reducir gradientes residuales. El historial de extrusión y laminado influye en el comportamiento de recristalización y anisotropía final; por lo tanto, los diseñadores deben considerar las propiedades direccionales y el efecto del trabajo en frío o estirado para enderezar sobre los temple entregados.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	712	USA	Designación industrial para la familia de aleaciones forjadas Zn–Mg–Cu de alta resistencia
EN AW	No hay equivalente directo	Europa	No existe una designación EN AW que coincida exactamente con 712; los análogos más cercanos son AW-7075 y AW-7050
JIS	No hay equivalente directo	Japón	No existe un equivalente exacto JIS; coincidencias similares se encuentran en aleaciones de la serie A7075
GB/T	No hay equivalente directo	China	Las normas chinas pueden proporcionar aleaciones Zn–Mg–Cu de alta resistencia similares, pero no un equivalente directo a 712

Diferencias sutiles entre 712 y grados estandarizados cercanos surgen de las proporciones exactas de Zn/Mg/Cu y las microaleaciones que modifican las secuencias de precipitación y la sensibilidad al temple. Incluso pequeños cambios en los niveles de Cu o Zn pueden alterar la resistencia máxima envejecida, la tenacidad a la fractura y la susceptibilidad a la corrosión por tensión, por lo que la sustitución directa debe ser validada mediante ensayos mecánicos y evaluación de corrosión. Las normas regionales suelen ofrecer alternativas de rendimiento similar, pero los compradores deben verificar las designaciones de temple, las calificaciones de la forma de producto y los certificados de propiedades antes de especificar reemplazos directos.

Resistencia a la Corrosión

La aleación 712 exhibe resistencia moderada a la corrosión atmosférica en ambientes no agresivos, pero es más susceptible a corrosión localizada y picaduras que las aleaciones 5xxx o 6xxx recocidas debido a su mayor contenido de Zn y Cu. En ambientes marinos o ricos en cloruros, la aleación requiere medidas protectoras como sistemas de pintura, anodizado o protección catódica; de lo contrario, la picadura y exfoliación pueden acelerar la degradación del componente. La corrosión por tensión (SCC) es un riesgo bien reconocido para las aleaciones Zn–Mg–Cu de alta resistencia y es sensible a la condición metalúrgica, tensiones residuales y estado de envejecido; el sobreenvejecido (ej. T73) o el alivio de tensiones residuales mediante estirado disminuyen la susceptibilidad a SCC. Las interacciones galvánicas con metales disímiles son importantes: 712 es anódico respecto a aceros inoxidables y catódico respecto a magnesio, por lo que se deben especificar aislamientos o fijaciones y recubrimientos compatibles para evitar corrosión galvánica.

Comparada con aleaciones de la familia 5xxx (base Mg), la 712 sacrifica robustez a la corrosión por mayor resistencia; las series 5xxx generalmente resisten mejor ambientes marinos sin sistemas protectores pesados. Frente a aleaciones 6xxx, la 712 ofrece típicamente mayor resistencia estática pero peor rendimiento a la corrosión general y en zona de soldadura, requiriendo protección superficial adicional en aplicaciones expuestas.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de la aleación 712 por métodos convencionales de fusión (TIG/MIG) es desafiante porque el aporte térmico modifica el estado de precipitación y produce ablandamiento en la zona afectada por calor (HAZ), causando una pérdida significativa de resistencia adyacente a la soldadura. Aleaciones de relleno especializadas y control de proceso reducen el riesgo de fisuración en caliente, pero aun con rellenos adecuados, la junta reparada o soldada generalmente no recupera la resistencia máxima del metal base en T6; la soldadura por fricción-agitación es frecuentemente preferida para conservar mayores propiedades mecánicas y minimizar porosidad y fisuras. Tratamientos pre y post soldadura, incluyendo precalentamiento controlado, temple/envejecido o alivio local de tensiones mecánicas, son comúnmente necesarios para controlar distorsiones y optimizar el rendimiento de la junta.

Mecanizado

La mecanabilidad de la 712 es generalmente buena en condición T6 en comparación con muchas aleaciones de aluminio de alta resistencia debido a su microestructura relativamente uniforme, pero las fuerzas de corte y el control de viruta son mayores que en aleaciones más blandas. Se recomiendan herramientas de carburo con geometría de filo positivo y aceros rápidos con recubrimientos adecuados; las velocidades de corte y avances deben ajustarse para equilibrar vida útil y acabado superficial, y es aconsejable el uso de refrigerante para controlar el aporte térmico y prevenir acumulación de material. El acabado superficial y las tensiones residuales inducidas por el mecanizado influyen en el comportamiento a fatiga, por lo que se deben especificar pasadas finales y operaciones de alivio de tensiones en componentes aeroespaciales críticos.

Formabilidad

El conformado se realiza mejor en los temple O o H blandos donde la elongación y doblabilidad son máximas; los temple T6 y otros envejecidos a pico tienen capacidad limitada para conformado en frío y muestran mayor elasticidad residual y riesgo de fisuración. Los radios mínimos de doblado dependen del espesor y temple, pero una regla conservadora es diseñar radios de 2–4× el espesor para secciones T6 y 1–2× para material templado O. Donde se requieren formas complejas para partes de alta resistencia, el conformado casi neto seguido de tratamiento térmico (envejecido o secuencias de solubilizado/envejecido) suele ser la ruta de fabricación más práctica.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Como aleación tratable térmicamente, la 712 sigue un ciclo estándar de tratamiento de solubilizado, temple y envejecido artificial para desarrollar propiedades mecánicas máximas. Las temperaturas de solubilizado típicas oscilan entre 470–490 °C para disolver fases solubles, seguidas de temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada que precipitará durante el envejecido. Los programas de envejecido artificial varían según el equilibrio deseado entre resistencia y resistencia a SCC; un envejecido tipo T6 suele usar 120–130 °C por varias horas para alcanzar dureza máxima, mientras que el sobreenvejecido (T73) emplea temperaturas mayores o tiempos extendidos para agrandar los precipitados y mejorar la resistencia a fractura y corrosión. Las transiciones de temple T pueden usarse para adaptar propiedades: recocidos de reversión y envejecidos naturales controlados afectan la respuesta posterior al envejecido artificial y deben controlarse para asegurar la reproducibilidad de propiedades.

El endurecimiento por deformación juega un papel limitado en comparación con el endurecimiento por precipitación en la 712, pero el trabajo en frío puede emplearse para aumentar la resistencia en temple intermedios (ej. serie H1x) si la respuesta al envejecido es compatible. El recocido completo devuelve la aleación a un estado O fácilmente conformable y se usa antes de operaciones de conformado severas.

Comportamiento a Alta Temperatura

La retención de resistencia a temperaturas elevadas es limitada para la aleación 712; ocurre un ablandamiento significativo por encima de ~120–150 °C debido al crecimiento de la estructura de precipitados y pérdida de coherencia. Para exposiciones de corto plazo hasta ~200 °C puede mantenerse algo de resistencia residual, pero el servicio prolongado a temperaturas elevadas reduce el límite elástico y acelera fluencia y relajación de tensiones residuales. La oxidación es mínima para aleaciones de aluminio a temperaturas moderadas, pero los recubrimientos protectores pueden degradarse y permitir corrosión localizada si la estabilidad térmica es insuficiente. Las zonas HAZ creadas por soldadura u otros ciclos térmicos son particularmente vulnerables a la pérdida de resistencia por disolución y reprecipitación de precipitados, por lo que las exposiciones térmicas durante la fabricación deben controlarse rigurosamente para mantener la integridad mecánica.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa el 712
Aeroespacial	Accesorios del fuselaje y estructuras de soporte del ala	Alta resistencia específica y tenacidad a la fractura para partes estructurales primarias
Marina	Accesorios de casco de alta resistencia y mástiles	Alta relación resistencia-peso y buena resistencia a la fatiga con la protección adecuada contra la corrosión
Automotriz	Miembros del chasis de alto rendimiento y componentes de suspensión	Reducción de peso donde la máxima resistencia y rigidez disminuyen la masa
Electrónica	Marcos estructurales y soportes de alta resistencia	Resistencia y estabilidad dimensional con conductividad térmica moderada
Defensa	Carcasas de proyectiles, soportes estructurales	Alta resistencia y buen comportamiento a la fatiga bajo cargas cíclicas

La aleación 712 se selecciona cuando un equilibrio entre alta resistencia estática, tenacidad aceptable y un proceso de fabricación manejable ofrece claras ventajas de rendimiento en estructuras críticas para la seguridad o el peso. Su uso es más efectivo cuando se puede presupuestar protección adicional contra la corrosión y procesos de fabricación controlados.

Consideraciones para la Selección

La aleación 712 es la mejor opción cuando la alta resistencia estática y rigidez son factores prioritarios en el diseño y el plan de fabricación incluye tratamiento térmico y protección anticorrosiva controlados. En comparación con el aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 712 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y conformabilidad a cambio de una mucho mayor resistencia a la tracción y límite elástico, por lo que no es adecuado cuando se requiere máxima conductividad o embutición profunda.

En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, el 712 ofrece una resistencia marcadamente superior a costa de menor conformabilidad y mayor sensibilidad a la corrosión marina; use 712 cuando el requisito estructural de resistencia sea más importante que la facilidad de conformado o la resistencia inherente a la corrosión. En comparación con aleaciones tratables térmicamente 6xxx (por ejemplo, 6061/6063), el 712 proporciona mayor resistencia máxima pero usualmente peores propiedades en la zona de soldadura y menor resistencia a la corrosión; elija 712 cuando se necesite máxima relación resistencia-peso y cuando el diseño permita uniones especializadas o soldadura por fricción-agitación (FSW) y recubrimientos protectores.

Resumen Final

La aleación 712 sigue siendo relevante cuando los diseñadores demandan un aluminio tratable térmicamente de alta resistencia con un excelente envelope de resistencia específica y buen comportamiento a la fatiga, siempre que se implementen controles de fabricación y estrategias de mitigación de corrosión. Cuando se usa con tratamientos térmicos apropiados, métodos de unión y medidas protectoras, el 712 ofrece soluciones confiables de alto rendimiento para aplicaciones aeroespaciales, marinas y de transporte de alta gama.