Aluminio 771: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

El Aleación 771 pertenece a la familia de aleaciones de aluminio serie 7xxx, que son principalmente sistemas aluminio-cinc-magnesio(-cobre) diseñados para alta resistencia mediante envejecimiento por precipitación. Su química nominal enfatiza al Zn como adición principal de aleación, complementado por Mg y Cu para promover los precipitados que endurecen con la edad, con trazas de Cr, Zr o Ti usadas para refinar la estructura de grano y controlar la recristalización.

El mecanismo de fortalecimiento para el 771 es el endurecimiento por precipitación tratable térmicamente: el tratamiento de solución disuelve los elementos en solución, el enfriamiento rápido atrapa una solución sólida sobresaturada, y el envejecimiento artificial posterior produce precipitados finos y dispersos η (MgZn2) y relacionados para aumentar el límite elástico y la resistencia a la tracción. Las características clave incluyen alta relación resistencia-peso, resistencia intrínseca a la corrosión moderada a pobre salvo cuando está sobremadurada o recubierta, soldabilidad limitada en estados de temple máximo, y menor formabilidad a temperatura ambiente comparada con aleaciones 5xxx y 6xxx.

Las industrias típicas que utilizan 771 son aeroespacial para piezas de gran esfuerzo y forjados estructurales, automotriz de alto rendimiento para componentes estructurales y partes de suspensión, marina para piezas de alta resistencia donde se aplican recubrimientos protectores, y equipos deportivos especializados donde la rigidez y bajo peso son críticos. Los ingenieros eligen 771 sobre otras aleaciones cuando el diseño requiere una combinación de alta resistencia estática y resistencia a la fatiga con énfasis en la reducción de masa, aceptando las compensaciones en fabricación y manejo de corrosión.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Recristalizado completamente, máxima ductilidad para conformado
T4	Moderado	Moderado	Buena	Reducida	Envejecido naturalmente tras temple; resistencia intermedia
T6	Alta	Baja–Moderada	Pobre–Regular	Pobre	Recocido en solución + envejecimiento artificial a resistencia máxima
T73	Moderado–Alto	Mejorada	Regular	Pobre	Sobreenvejecido para mejor resistencia a corrosión y SCC
T651	Alta (estabilizado)	Baja–Moderada	Pobre–Regular	Pobre	Aliviado de tensiones por estirado tras T6 para reducir tensiones residuales
H12 / H14	Moderado	Baja–Moderada	Limitada	Buena	Temperados por endurecimiento por deformación para chapa con incrementos de resistencia

La selección del temple cambia significativamente el comportamiento mecánico y de fabricación de la aleación. Los estados de temple máximo como T6 entregan máxima resistencia estática y resistencia a fatiga, pero reducen sustancialmente la elongación y la doblabilidad, haciendo que el mecanizado y conformado sean más exigentes y aumentando la susceptibilidad a fisuración por corrosión bajo tensión.

Los estados sobremadurados (T73 o estabilizados como T651) sacrifican algo de resistencia máxima para mejorar la resistencia a la corrosión y la tenacidad a la fractura; estos se utilizan cuando la durabilidad ambiental o la resistencia a SCC es más valiosa que la resistencia elástica absoluta.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Al	Balance	Metal primario; resto tras adiciones de aleación
Zn	5.5–7.5	Elemento principal de endurecimiento formando precipitados MgZn2
Mg	1.6–3.0	Combina con Zn para promover envejecimiento; afecta la ductilidad
Cu	1.0–2.2	Aporta resistencia y mejora la resistencia a fluencia; puede reducir resistencia a corrosión
Cr	0.05–0.25	Control de estructura de grano e inhibidor de recristalización
Ti	0.01–0.15	Refinador de grano en fundidos e ingots
Fe	≤0.5	Impureza que forma intermetálicos; controlada para limitar fragilidad
Si	≤0.5	Impureza de proceso; limitada para evitar fases frágiles
Mn	≤0.3	Contribución menor a resistencia y comportamiento a la corrosión
Zr / Otros	0.01–0.25	Elementos microaleantes opcionales para control de grano y estabilidad térmica

El balance Zn–Mg–Cu regula la secuencia de precipitación y el tamaño/distribución de las fases de endurecimiento en 771. El zinc y magnesio controlan la resistencia máxima mediante los precipitados η′/η, mientras que el cobre refina la estructura de precipitados y eleva la resistencia a costa de mayor sensibilidad a corrosión localizada. Elementos traza como Cr y Zr actúan como inhibidores de recristalización y agentes de nucleación, lo que mejora la estabilidad durante el procesamiento termomecánico y ayuda a mantener microestructuras de grano fino para mayor tenacidad.

Propiedades Mecánicas

Como aleación tratable térmicamente de la serie 7xxx, el 771 exhibe un amplio rango de comportamiento mecánico dependiendo del temple y espesor. En condición recocida (O) ofrece buena ductilidad y formabilidad con resistencia elástica y de tracción relativamente bajas, haciéndola adecuada para conformado pesado y operaciones de estirado. En estados de envejecimiento máximo (T6/T651) la resistencia a la tracción y límite elástico son dramáticamente mayores con la reducción típica en elongación y doblabilidad; las zonas afectadas por calor o soldadas se ablandan a menos que se aplique postratamiento térmico post-soldadura.

La resistencia a fatiga del 771 en estados máximos es generalmente excelente cuando la microestructura está controlada rigurosamente y la condición superficial se mantiene; sin embargo, el desempeño en fatiga es muy sensible a picaduras por corrosión y marcas de mecanizado que actúan como sitios de iniciación de grietas. El espesor influye en las propiedades alcanzables: se dificulta lograr tratamiento uniforme en solución y enfriado rápido en secciones gruesas, lo que puede reducir la resistencia efectiva y aumentar la variabilidad en placas y forjados respecto a chapa delgada y extruidos.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej., T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	240–320 MPa	540–660 MPa	Resistencias máximas típicas de aleaciones Al-Zn-Mg-Cu de alta resistencia
Límite Elástico	120–210 MPa	470–600 MPa	Aumento considerable tras tratamiento térmico; dependiente del espesor
Elongación	12–20%	6–12%	La ductilidad disminuye en estados de temple máximo; los estados más antiguos (T73) recuperan algo de ductilidad
Dureza	60–90 HB	150–210 HB	Dureza correlacionada con el estado de precipitación y estabilidad del temple

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Típico de aleaciones de aluminio de alta resistencia; contribuye a alta resistencia específica
Rango de Fusión	~480–635 °C	Región sólido–líquido dependiente de aleaciones; comportamiento de fusión ampliado por solutos
Conductividad Térmica	120–150 W/(m·K)	Menor que Al puro debido a aleaciones; suficiente para muchas aplicaciones de disipación de calor
Conductividad Eléctrica	~28–40 % IACS	Reducida respecto a aluminio puro por dispersión de solutos
Calor Específico	~0.9 J/(g·K)	Aproximadamente 900 J/(kg·K); útil para cálculos térmicos
Expansión Térmica	~23–24 µm/(m·K)	Expansión lineal típica cercana a otras aleaciones de aluminio

La densidad y las propiedades térmicas hacen al 771 atractivo cuando se requiere alta resistencia con conducción térmica moderada, como en componentes estructurales ligeros que también disipen calor. La conductividad eléctrica se sacrifica en comparación con aluminio puro y aleaciones serie 1xxx, por lo que 771 rara vez se elige para conductores eléctricos primarios; en cambio se selecciona donde el desempeño mecánico por unidad de masa es el criterio dominante.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Puede producirse en O, T4, T6	O, T4, T6, T73	La chapa de espesor fino logra envejecimiento uniforme y alta resistencia tras T6
Placa	6–200 mm	La resistencia puede disminuir con el espesor debido a limitaciones en el temple	O, T6, T651	La placa gruesa requiere métodos de temple controlados; se utiliza para forjados y elementos estructurales
Extrusión	Secciones transversales hasta 200 mm	Buena resistencia direccional; propiedades dependen del enfriamiento	O, T4, T6	Los perfiles extruidos permiten secciones complejas con alta rigidez estática
Tubo	Pared de 0.5–25 mm	Resistencia similar a la de chapa cuando está tratada térmicamente	O, T6	Seamless o soldado; el espesor de pared afecta la respuesta al tratamiento térmico
Barra/Tvarilla	Diámetro 5–200 mm	Las características de fricción y desgaste varían con el temple	O, T6	Barras forjadas o laminadas utilizadas para accesorios y sujetadores de alta carga

La ruta de procesamiento afecta fuertemente la microestructura y las propiedades resultantes; las formas de producto fundido o forjado difieren notablemente en tamaño de grano y población de inclusiones tal como se entregan. Las chapas y extrusiones delgadas son más fáciles de llevar a solución completa y templado, proporcionando propiedades T6 más consistentes, mientras que la placa y los forjados pesados suelen requerir accesorios especiales de temple, temple interrumpido o temple modificado para limitar las tensiones residuales y mantener la tenacidad.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	771	USA	Designación usada en algunos catálogos de fabricantes; corresponde a la familia de alta resistencia Al-Zn-Mg-Cu
EN AW	—	Europa	No existe un equivalente exacto 1:1 en la lista EN; es comparable a las familias EN AW-7075/7010 con composición ajustada
JIS	—	Japón	Existen aleaciones similares Al-Zn-Mg-Cu de alta resistencia, pero el equivalente directo requiere cruce de composiciones
GB/T	—	China	Existen equivalentes locales en la serie Al–Zn–Mg; diferencias en límites de impurezas y temple

Las referencias directas entre normas nacionales no son siempre exactas para una designación propietaria o menos común como 771. Pequeñas diferencias en contenido permitido de impurezas, adiciones microaleantes trazas (ej., Zr vs. Ti) y temple prescrito pueden resultar en diferencias medibles en la susceptibilidad a SCC y tenacidad a la fractura. Los ingenieros deben comparar especificaciones completas de la composición química y temple en lugar de confiar solo en la etiqueta del grado al sustituir materiales entre regiones.

Resistencia a la Corrosión

En ambientes atmosféricos, 771 muestra una resistencia aceptable cuando está debidamente pintado, anodizado o sobremadurado, pero su susceptibilidad inherente a la corrosión localizada y picaduras es mayor que la de las familias aluminio-manganeso (3xxx) o aluminio-magnesio (5xxx). La presencia de cobre y alto zinc incrementa la actividad electroquímica de la aleación y concentra potenciales galvánicos, haciendo comunes los recubrimientos protectores o chapados en muchas aplicaciones.

En ambientes marinos o ricos en cloruros, 771 requiere consideración especial: el ataque localizado y la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) son los modos de falla principales, especialmente en temple pico. Los temple sobremadurados (T73) y tratamientos superficiales protectores mitigan el riesgo de SCC, pero los diseñadores a menudo evitan usar el temple pico T6 en exposiciones agresivas a agua salada salvo que existan protecciones sacrificatorias o sistemas catódicos.

Las interacciones galvánicas con metales disímiles son más agresivas para 771 comparado con aleaciones de aluminio menos activas debido a su mayor potencial de circuito abierto; la aislación de acero inoxidable o cobre y el diseño cuidadoso de juntas son necesarios. En comparación con aleaciones de la serie 6xxx (por ejemplo, 6061), 771 ofrece mayor resistencia pero típicamente peor resistencia a la corrosión base y mayor necesidad de medidas protectoras en servicio expuesto.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de 771 es un desafío en temple pico porque la soldadura y la zona afectada por el calor (HAZ) típicamente experimentan disolución de precipitados endurecedores y pueden no recuperar resistencia sin tratamiento térmico posterior. Métodos de soldadura por fusión (TIG/MIG) son posibles pero requieren aleaciones de aporte especializadas y a menudo resultan en suavizado de HAZ y reducción de vida a fatiga; las aleaciones de aporte buscan balancear resistencia y ductilidad y comúnmente incluyen aleaciones basadas en Al-Mg o Al-Mg-Si para reducir tendecia a grietas por calentamiento. La resistencia a grietas calientes es una restricción crítica y se usan tratamientos pre y post-soldadura además de ciclos térmicos controlados para minimizar tensiones residuales y pérdida de resistencia.

Mecanizado

771 exhibe mecanizabilidad generalmente de buena a muy buena entre aleaciones de aluminio de alta resistencia, a menudo comparable con 7075; mecaniza limpiamente con herramientas y estrategias de refrigeración adecuadas. Se prefieren herramientas de carburo a velocidades moderadas a altas con ángulos positivos para producir virutas cortas y controlables; las velocidades de avance deben optimizarse para evitar vibraciones y mantener acabado superficial e integridad superficial sensible a fatiga. Los acabados superficiales y las tensiones residuales compresivas introducidas durante el mecanizado afectan fuertemente el desempeño a fatiga y deben controlarse mediante parámetros de proceso y pasadas de acabado.

Formabilidad

El conformado se realiza mejor en temple de baja resistencia (O o T4) donde la ductilidad es mayor; el conformado en frío severo en condición T6 no es recomendable por la elongación limitada y mayor riesgo de fisuración. Los radios mínimos típicos de doblado en T6 son mayores que para aleaciones serie 5xxx, y los diseñadores deben planificar la recuperación elástica (springback) y posibles operaciones de recocido parcial. Para formas complejas, el conformado en caliente o tratamiento de solución seguido de temple controlado y conformado en estado cercano a T4 ofrece una vía para producir formas casi netas antes del envejecimiento final.

Comportamiento ante Tratamiento Térmico

El tratamiento de solución de 771 se realiza a temperaturas típicas en el rango 470–485 °C, manteniéndose el tiempo suficiente para disolver fases solubles y homogeneizar la microestructura. Es necesario un temple rápido desde la temperatura de solución hasta temperatura ambiente o baño frío para retener una solución sólida sobresaturada; la sensibilidad a la velocidad de temple aumenta con el espesor de sección, y el temple inadecuado reduce la resistencia pico alcanzable.

El envejecimiento artificial para T6 comúnmente se ejecuta a temperaturas entre 120–160 °C durante varias horas para producir una fina distribución de precipitados η′, resultando en máxima dureza y límite elástico. Los tratamientos sobremadurados (T73 o T7x) emplean temperaturas de envejecimiento más altas o tiempos mayores para coarsen precipitados y mejorar la resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión y estabilidad dimensional a costa de algo de resistencia a tracción.

En servicio o fabricación donde el tratamiento térmico no es opción, el trabajo en frío proporciona aumentos limitados de resistencia para aleaciones no tratables térmicamente; dado que 771 es tratable térmicamente, el trabajo en frío se usa generalmente para cambios menores de forma más que para endurecimiento. El recocido completo (O) se logra calentando por encima de la temperatura de solución seguido de enfriamiento controlado para restaurar la ductilidad y eliminar tensiones residuales.

Desempeño a Alta Temperatura

La exposición a temperatura elevada conduce a disminución de la resistencia a medida que los precipitados se coarsen y disuelven; 771 muestra pérdida significativa de límite elástico y resistencia a la tracción por encima de ~120–150 °C. Para servicio continuo, las temperaturas máximas recomendadas suelen limitarse a ~100 °C para preservar propiedades mecánicas y evitar envejecimiento acelerado.

La oxidación es mínima comparada con metales reactivos, pero las películas y recubrimientos superficiales pueden degradarse a temperaturas elevadas; las medidas protectoras y selección de materiales deben considerar ciclos térmicos que pueden cambiar tensiones residuales y comportamiento de HAZ tras soldadura. La resistencia a la fluencia es moderada; para componentes sometidos a cargas sostenidas a alta temperatura, se recomiendan aleaciones alternativas o márgenes de diseño.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Uso de 771
Automotriz	Brazos de suspensión ligeros, refuerzos estructurales	Alta relación resistencia-peso reduce la masa no suspendida y mejora el rendimiento
Marina	Accesorios de alta resistencia y componentes de carena de competición	Cuando está recubierto, ofrece alta resistencia con peso aceptable para embarcaciones de alto rendimiento
Aeroespacial	Accesorios, componentes de tren de aterrizaje, forjados	Alta resistencia tensil y a fatiga para partes estructurales primarias/secundarias
Electrónica	Disipadores de calor y refuerzos	Buena conductividad térmica combinada con rigidez estructural
Artículos Deportivos	Chasis de bicicletas de alto rendimiento, raquetas	Combina rigidez, baja masa y resistencia a fatiga para equipos competitivos

En resumen, 771 se selecciona cuando la alta resistencia estática y a fatiga por unidad de masa es decisiva y donde los desafíos de corrosión y fabricación pueden manejarse con medidas protectoras, procesamiento especial o selección adecuada de temple. Su espacio de aplicación se ubica donde el ahorro de peso se traduce directamente en ventajas de rendimiento o eficiencia.

Consideraciones para la Selección

Para ingenieros que seleccionan materiales, el 771 es una elección de diseño que prioriza la relación resistencia-peso y el desempeño a fatiga a expensas de la resistencia intrínseca a la corrosión y la facilidad de unión. Use 771 cuando el ahorro de peso estructural y la alta resistencia estática sean las principales limitaciones y cuando la fabricación pueda proveer tratamiento térmico controlado y protección superficial.

Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), el 771 intercambia una resistencia mucho mayor por una menor conductividad eléctrica y una formabilidad reducida. Comparado con aleaciones con endurecimiento por trabajo como 3003 o 5052, el 771 ofrece un incremento significativo en límite elástico y resistencia a la fatiga pero requiere una protección anticorrosiva más cuidadosa y tiene una ductilidad reducida. Comparado con aleaciones comunes tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 771 proporciona una resistencia máxima superior para aplicaciones estructurales; seleccione 771 cuando se requiera esta resistencia adicional y el diseño pueda acomodar protocolos más estrictos de soldadura y control de corrosión.

Adopte un enfoque conservador para juntas soldadas, seleccione estados de temple sobremadurados para ambientes corrosivos y valide el desempeño con pruebas de fatiga y Síntesis de Propagación por Corrosión (SCC) para componentes críticos; esto equilibra las sólidas propiedades mecánicas del material con sus sensibilidades a la fabricación y al ambiente.

Resumen Final

La aleación 771 sigue siendo relevante donde la excepcional relación resistencia-peso y desempeño a fatiga son objetivos centrales del diseño, siempre que sus limitaciones en soldabilidad y resistencia a la corrosión sean abordadas mediante la selección de temple, sistemas protectores y procesos de fabricación controlados. Cuando está correctamente especificada y procesada, el 771 permite estructuras ligeras de alto rendimiento en aplicaciones aeroespaciales, automotrices, marinas y deportivas especializadas.