Aluminio A7075: Composición, Propiedades, Guía de Tratamientos y Aplicaciones

Visión General Completa

A7075 es un miembro de las aleaciones de aluminio de la serie 7xxx, compuestos reforzados con zinc, magnesio y cobre desarrollados para aplicaciones que requieren alta resistencia específica. Los principales elementos de aleación son zinc (como mayoritario), magnesio y cobre, con adiciones menores de cromo y, a menudo, trazas de titanio o circonio para el control del tamaño de grano. El fortalecimiento se logra principalmente mediante endurecimiento por precipitación (envejecimiento) tras un tratamiento térmico de solución y temple, lo que hace de A7075 una aleación de aluminio de alta resistencia clásica con tratamiento térmico en lugar de una aleación endurecida por trabajo.

Las características distintivas de A7075 son una resistencia a la tracción y al límite elástico muy altas para una aleación de aluminio, buena resistencia a la fatiga y una densidad relativamente baja, proporcionando una alta relación resistencia-peso. La resistencia a la corrosión es moderada y típicamente inferior a las aleaciones de las series 5xxx o 6xxx sin tratamiento superficial protector o recubrimiento, y la soldadura por fusión convencional es problemática debido a la formación de grietas por solidificación y a una importante pérdida de resistencia en la zona afectada por el calor. Las industrias típicas que utilizan A7075 incluyen componentes estructurales aeroespaciales, artículos deportivos de alto rendimiento, defensa y material bélico, y piezas mecánicas sometidas a altas tensiones donde la relación resistencia-peso es crítica.

Los ingenieros eligen A7075 cuando la máxima resistencia estática y a la fatiga son los principales factores de diseño y cuando la geometría de la pieza y los métodos de unión pueden acomodar sus limitaciones en conformabilidad y soldabilidad. Se selecciona sobre aleaciones de menor resistencia cuando la reducción de masa y la rigidez a temperaturas bajas a moderadas son primordiales, y sobre titanio o acero cuando el costo, la mecanización o las estrategias de protección contra la corrosión favorecen sistemas basados en aluminio.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Revenido completo, ideal para conformado y mecanizado
H14	Moderado	Moderado	Regular	Pobre	Endurecido por deformación, limitado para la serie 7xxx; utilizado en piezas de chapa delgada
T5	Alto	Bajo–Moderado	Pobre–Regular	Pobre	Enfriado desde deformación a temperatura elevada y envejecido artificialmente
T6	Muy Alto	Bajo	Pobre	Pobre	Tratado en solución, templado y envejecido artificialmente; condición de máxima resistencia
T651	Muy Alto	Bajo	Pobre	Pobre	T6 con alivio de tensiones por estiramiento para minimizar tensiones residuales
T73	Moderado–Alto	Moderado	Regular	Pobre	Temple sobremadurado optimizado para mejorar la resistencia a la corrosión y mitigar la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC)

El temple seleccionado para A7075 cambia fundamentalmente su rango de rendimiento. Los temple O o recocidos permiten un conformado en frío extenso y proporcionan alta ductilidad con menor resistencia, mientras que T6/T651 ofrece máximas resistencias estáticas y a fatiga con baja ductilidad y mala conformabilidad a temperatura ambiente.

El sobremaduro a T73 o temple similar sacrifica parte de la resistencia máxima para mejorar sustancialmente la resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión y la exfoliación inducida por corrosión. En fabricación, esto significa que los diseñadores deben equilibrar las operaciones de conformado y unión con los objetivos finales de propiedades mecánicas y requisitos de durabilidad frente a la corrosión.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	0,4 máx.	Impureza típica; controlada para limitar intermetálicos que afectan la tenacidad
Fe	0,5 máx.	Hierro forma intermetálicos duros; el exceso reduce la tenacidad y aumenta el riesgo de porosidad
Mn	0,3 máx.	Efecto pequeño; no es una adición principal en 7075
Mg	2,1–2,9	Formador clave de precipitados (MgZn2) que contribuye al endurecimiento por envejecimiento
Cu	1,2–2,0	Aumenta la resistencia estabilizando precipitados pero tiende a reducir la resistencia a la corrosión
Zn	5,1–6,1	Principal elemento de aleación para resistencia; forma precipitados de Mg–Zn que fortalecen
Cr	0,18–0,28	Controla la estructura de grano; reduce la recristalización y mejora la tenacidad
Ti	0,2 máx.	Refinador de grano en procesamiento fundido o forjado cuando se añade en pequeñas cantidades
Otros	Balance Al ± trazas pequeñas (Zr, V)	El aluminio constituye el balance; elementos trazas pueden incluirse para control de grano y tenacidad

La química de la aleación está diseñada para maximizar la precipitación de Mg–Zn (MgZn2 y fases asociadas) y complejos que contienen cobre durante el envejecimiento artificial. El zinc y el magnesio impulsan las reacciones principales de fortalecimiento, mientras que el cobre mejora la resistencia máxima pero aumenta la susceptibilidad a la corrosión localizada y a la fisuración por corrosión bajo tensión si no se mitiga mediante la selección del temple o protección superficial. El cromo y las adiciones traza estabilizan la microestructura procesada y reducen la continuidad de precipitados en los límites de grano, beneficiando la tenacidad y la vida a fatiga.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de A7075 se caracteriza por altas resistencias última y al límite elástico en temple de máxima resistencia, con valores de elongación relativamente bajos en comparación con aleaciones de aluminio más blandas. En condiciones T6/T651, el material exhibe un alto módulo elástico inicial consistente con el aluminio, pero un límite elástico elevado que permite secciones más delgadas para la misma capacidad de carga; la resistencia a la fatiga también es alta en comparación con otras aleaciones de aluminio cuando el acabado superficial y los concentradores de tensión están bien controlados. La aleación recocida o con temple O muestra una resistencia a tracción mucho menor pero ductilidad y conformabilidad significativamente mejoradas, lo que la hace adecuada para operaciones que requieran conformado previo al tratamiento térmico final.

La resistencia al límite elástico es sensible al temple y al espesor, con secciones gruesas que muestran propiedades mecánicas a través del espesor más bajas debido a limitaciones en la velocidad de temple durante el tratamiento en solución. La elongación hasta la fractura varía desde cifras medias de un solo dígito en temple máximo hasta más del 10–20 % en material recocido, aspecto que debe considerarse para escenarios de resistencia a impactos y conformado. La dureza se correlaciona estrechamente con el temple y el estado de precipitación; las condiciones de envejecimiento máximo producen alta dureza y resistencia al desgaste para aplicaciones de deslizamiento o cojinetes, mientras que las condiciones recocidas ofrecen durezas mucho menores facilitando el mecanizado.

La resistencia a la fatiga de 7075 es generalmente excelente para una aleación de aluminio forjada, aunque depende mucho de la condición superficial, presencia de picaduras de corrosión y estado del temple; T6 exhibe límite de fatiga alto pero puede ser vulnerable a la fatiga asistida por corrosión y fisuración por corrosión bajo tensión. El espesor y tamaño de sección influyen en las propiedades alcanzables debido a que el tratamiento en solución y las velocidades de temple necesarios para desarrollar la microestructura óptima de precipitados son más difíciles de lograr en secciones gruesas, lo que típicamente requiere programas térmicos modificados o aceptación de propiedades máximas reducidas.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la Tracción	200–300 MPa	480–570 MPa	El rango varía según temple, espesor y proveedor; T6 es el rango típico de máxima resistencia
Límite Elástico	80–200 MPa	350–525 MPa	El límite elástico aumenta drásticamente con el envejecimiento; valores dependen de la forma del producto y el espesor
Elongación	12–25 %	5–11 %	Alta ductilidad en recocido, elongación reducida en T6; depende del tamaño de la sección y orientación de la prueba
Dureza	35–70 HB	140–180 HB	La dureza refleja las tendencias de límite y resistencia a tracción; los valores reportados varían según método de ensayo

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2,81 g/cm³	Ligeramente mayor que algunas otras aleaciones de aluminio debido al contenido de Zn y Cu
Rango de Fusión	~477–635 °C	Rango solidus y liquidus típico para aleaciones de la serie 7xxx
Conductividad Térmica	~120–150 W/m·K	Inferior al aluminio puro, reducida por aleantes y precipitados
Conductividad Eléctrica	~30–40 % IACS	Reducida respecto al aluminio puro; depende del temple y contenido de solutos
Calor Específico	~870–910 J/kg·K	Calor específico típico del aluminio; varía ligeramente con la temperatura
Coeficiente de Dilatación Térmica	~23–24 ×10^-6 /K	Coeficiente de dilatación térmica similar a otras aleaciones de aluminio

La densidad y propiedades térmicas hacen que A7075 sea atractivo cuando se requieren alta rigidez y menor masa junto con capacidad térmica moderada. La conductividad térmica es buena en comparación con muchos metales estructurales, pero inferior al aluminio puro y ciertas aleaciones 6xxx debido a los solutos y precipitados que dispersan fonones y electrones. La conductividad eléctrica está significativamente limitada en comparación con el aluminio puro y no debería usarse en aplicaciones que requieran baja resistividad eléctrica.

La expansión térmica es consistente con otras aleaciones de aluminio y debe ser considerada cuando los componentes A7075 se ensamblan con materiales disímiles que tienen diferentes coeficientes de expansión. El rango de fusión informa las ventanas de tratamiento térmico y las limitaciones de temperatura para soldadura, enfatizando la necesidad de procesos controlados para evitar la fusión incipiente de eutécticos de bajo punto de fusión en la microestructura.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Dimensión Típica	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Buen rendimiento en T6/T651; calibres delgados permiten un temple más uniforme	O, T6, T651, T73	Muy utilizada para paneles estructurales delgados y recubrimientos aeroespaciales; a veces se aplica revestimiento
Placa	6–100+ mm	Reducción de resistencia en placa gruesa debido al temple más lento	T6, T651, T73	Las placas gruesas requieren temple especial o envejecimiento posterior para acercarse a las propiedades máximas
Extrusión	Hasta secciones transversales grandes	Pueden ocurrir gradientes de propiedades; mejor en perfiles pequeños	T6 (después de temple y envejecimiento), T73	Utilizado para perfiles de alta resistencia donde se requiere geometría compleja
Tubo	Diámetros y espesores personalizados	Propiedades mecánicas similares a placa/extrusión; las soldaduras pueden ser problemáticas	O, T6	Formado a partir de extrusiones o tubo soldado por laminado; se requiere procesamiento cuidadoso para paredes delgadas
Barra/varilla	Diámetros de hasta varios pulgadas	Buena maquinabilidad en muchos temple; la resistencia varía según el temple	O, T6	Común para sujetadores de alta resistencia, ejes y piezas mecanizadas

La ruta de procesamiento y la forma del producto determinan las propiedades alcanzables, ya que las tasas de temple en tratamiento de solución y el envejecimiento posterior controlan el tamaño y distribución de precipitados, y por ende la resistencia y tenacidad. Las chapas delgadas y secciones pequeñas alcanzan más fácilmente propiedades T6 después del temple y envejecimiento artificial, mientras que placas gruesas y grandes extrusiones pueden requerir ciclos modificados de tratamiento térmico, temple interrumpido, o aceptar propiedades máximas menores debido al enfriamiento más lento.

Las aplicaciones y estrategias de unión difieren según la forma: las chapas se recubren comúnmente y se usan cuando la terminación superficial y la protección contra corrosión son importantes, las placas proporcionan capacidad estructural masiva, y las extrusiones o barras se prefieren para secciones complejas o piezas mecanizadas de precisión.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A7075	EE.UU.	Designación común en normas de la American Aluminium Association
EN AW	7075	Europa	Designación europea EN; química y propiedades ampliamente equivalentes
JIS	A7075	Japón	Norma japonesa que generalmente se alinea con aleaciones AA/JIS, pero puede tener diferencias en especificaciones de propiedades
GB/T	7075	China	Norma china equivalente con producción local y tolerancias específicas

Aunque la designación numérica 7075 es ampliamente usada en los estándares, surgen diferencias sutiles en los límites máximos de impurezas, elementos traza permitidos y criterios de aceptación de propiedades mecánicas. La adquisición requiere verificar la norma específica referida (AA, EN, JIS, GB/T) para asegurar que se cumplen los límites necesarios para elementos como Cu, Zn y Cr, así como los valores de aceptación mecánica aplicables. Los recubrimientos, temple y formas autorizadas también pueden variar según la norma regional y la práctica de laminación.

Resistencia a la Corrosión

A7075 muestra resistencia moderada a la corrosión atmosférica en ambientes benignos, pero es más susceptible a corrosión localizada, como picaduras y exfoliación, que muchas aleaciones de las series 5xxx y 6xxx. El alto contenido de zinc y cobre que proporciona alta resistencia también favorece la corrosión galvánica e intergranular, particularmente en ambientes marinos ricos en cloruros si no se aplican recubrimientos protectores o tratamientos anódicos. El revestimiento con aluminio más puro (Alclad) o tratamientos de conversión y selladores es una estrategia común de mitigación en ambientes de alta corrosión.

La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es una preocupación notable para el temple de envejecimiento máximo A7075, especialmente en T6, donde altas tensiones residuales o aplicadas en combinación con agentes corrosivos inician fracturas tipo quebradizo. Los temple sobreeañados como T73 o estrategias de diseño para reducir niveles de tensión aplicada son prácticas estándar para minimizar el riesgo de SCC en componentes críticos. En parejas galvánicas, A7075 es anódico respecto a muchos aceros pero catódico frente a metales más nobles; al unirse con acero inoxidable o acero al carbono en presencia de un electrolito, la corrosión galvánica y el ataque localizado pueden agravarse si no se usan juntas aislantes eléctricamente o recubrimientos protectores.

En comparación con aleaciones 5xxx (ricas en Mg), A7075 sacrifica resistencia a la corrosión a favor de una mayor resistencia mecánica; en comparación con las series 6xxx, 7075 típicamente ofrece mayor resistencia estática pero menor resistencia a la corrosión general. El servicio prolongado en ambientes marinos severos o de exposición química generalmente requiere tratamientos superficiales metaloquímicos protectores o la selección de una aleación más tolerante a la corrosión.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura por fusión de A7075 es desafiante y generalmente desaconsejada para aplicaciones estructurales sometidas a carga, debido a que las soldaduras por fusión tienden a agrietarse y la zona afectada por el calor sufre un ablandamiento significativo, perdiendo gran parte de la resistencia de temple máximo. La soldadura por fricción-agitación (FSW) es el método preferido para muchas aplicaciones A7075 porque produce una microestructura refinada con menor susceptibilidad a la fisuración en caliente y mejor retención de propiedades mecánicas, aunque la zona soldada aún presenta diferente resistencia y comportamiento a la fatiga en comparación con el material base en T6. Cuando la soldadura por fusión es necesaria para partes no críticas, se requieren alambres de aportación especializados y tratamiento de solución y envejecimiento posterior a la soldadura (si la geometría lo permite), además de pruebas de aceptación para verificar el desempeño.

Maquinabilidad

A7075 es considerada una de las aleaciones de aluminio de alta resistencia con mejor maquinabilidad debido a su ductilidad relativamente baja en temple máximo y alta resistencia que facilitan la ruptura de viruta, permitiendo buenos acabados superficiales y tolerancias ajustadas con herramientas estándar de carburo. La herramienta recomendada incluye insertos de carburo de geometría positiva y afilada, fijación rígida y refrigeración o lubricación adecuadas para minimizar el borde acumulado y el ablandamiento térmico. Las velocidades de corte pueden ser altas con respecto a los aceros, pero las velocidades de avance deben controlarse para evitar vibración y manejar las virutas finas y continuas típicas de las aleaciones de aluminio; los recubrimientos de herramienta diseñados para aluminio reducen el galling y prolongan la vida útil de la herramienta.

Conformabilidad

El conformado en frío de A7075 es limitado en temple máximo; el rebote elástico es significativo y el material tiende a fracturarse en radios cerrados. El temple O/recocido es la condición preferida para estampado, embutido profundo y doblado extenso, y las piezas frecuentemente se forman en condición recocida para luego ser tratadas en solución y envejecidas artificialmente para alcanzar la resistencia especificada donde la geometría lo permite. Los radios mínimos de doblado dependen del temple y espesor; como guía general, la chapa en temple máximo T6 suele requerir radios varias veces el espesor del material, mientras que el material recocido puede conformarse con radios mucho menores.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Para aleaciones tratables térmicamente como A7075, la secuencia estándar para obtener propiedades máximas es tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial. El tratamiento de solución normalmente se realiza cerca de la temperatura de solidus/solvus durante tiempo suficiente para disolver elementos de aleación en solución sólida, seguido de un temple rápido para mantener la solución sólida sobresaturada. Luego se realiza el envejecimiento artificial (tratamiento térmico de precipitación); el temple T6 utiliza comúnmente un programa de envejecimiento como 120°C durante varias horas para nucleación de finos precipitados Mg–Zn que confieren alta resistencia.

Los tratamientos de sobremadurez (T73, T7451, etc.) coarsifican intencionalmente los precipitados para mejorar la resistencia a la fisuración por corrosión bajo tensión y exfoliación, a costa de algo de resistencia máxima. Las designaciones T651 y similares indican temple T6 más una operación de alivio de tensiones como estirado controlado o enderezado mecánico para reducir tensiones residuales del temple o conformado. La efectividad del tratamiento térmico está limitada por el espesor; secciones pesadas pueden no alcanzar la misma tasa de temple y por ende no logran propiedades máximas idénticas sin procesamiento o medios de temple especializados.

Las rutas sin tratamiento térmico no son aplicables para lograr el mecanismo primario de endurecimiento en aleaciones de la serie 7xxx más allá del endurecimiento por deformación limitada; el recocido se usa para restaurar la ductilidad antes del conformado, pero el endurecimiento por envejecimiento es necesario para recuperar la resistencia de diseño.

Desempeño a Alta Temperatura

A7075 presenta una pérdida significativa de resistencia conforme la temperatura aumenta por encima de las típicas temperaturas de servicio ambiente; la resistencia estructural útil es generalmente limitada desde temperatura ambiente hasta aproximadamente 120°C para servicios prolongados. Por encima de unos 150–200°C, la microestructura de precipitados se coarsifica y la aleación pierde rápidamente límite elástico y resistencia a la tracción, haciéndola inadecuada para componentes estructurales sometidos a carga a alta temperatura. La oxidación no es severa a temperaturas moderadas porque el aluminio forma rápidamente un óxido protector, pero las temperaturas elevadas pueden acelerar cambios microestructurales y ablandar la aleación.

Las zonas afectadas por el calor provenientes de la soldadura o el calentamiento localizado pueden experimentar un inicio de fusión de eutécticos de bajo punto de fusión o disolución de fases de endurecimiento si las temperaturas locales superan los umbrales de tratamiento en solución, lo que resulta en una pérdida permanente de resistencia y la necesidad de un tratamiento térmico posterior al proceso cuando la geometría lo permite. Para aplicaciones que se acercan a los límites superiores de temperatura, se deben considerar materiales alternativos diseñados para el desempeño a temperaturas elevadas o estrategias cuidadosas de manejo térmico.

Aplicaciones

Industria	Componente de Ejemplo	Por qué se usa A7075
Aeroespacial	Longuerones de ala, accesorios, componentes de tren de aterrizaje	Relación excepcional resistencia-peso y desempeño a fatiga para piezas estructurales críticas
Marítimo	Montantes de alta resistencia, componentes de aparejos	Alta resistencia estática donde los recubrimientos protectores o el revestimiento mitigan la corrosión
Aeroespacial/Defensa	Fuselajes de misiles, componentes de artillería	Alta resistencia, maquinabilidad y rigidez para piezas dinámicas y de alta carga
Equipamiento Deportivo	Estructuras de bicicletas, equipo de escalada, herrajes de grado aeroespacial	Combina baja masa con alta resistencia para productos de alto rendimiento
Electrónica	Carcasas estructurales y componentes para dispersión térmica (uso limitado)	Buena conductividad térmica y rigidez, utilizado donde la resistencia mecánica es predominante

Se elige A7075 cuando se requiere maximizar la capacidad de carga para una masa dada y cuando los diseños pueden gestionar las limitaciones de corrosión y unión. La aleación es particularmente predominante en piezas estructurales primarias y secundarias aeroespaciales, aplicaciones de defensa y equipos de consumo de alto rendimiento seleccionados donde el mecanizado, acabado y tratamientos superficiales protectores son prácticos y están justificados por las ganancias en desempeño.

Consideraciones para la Selección

Seleccione A7075 cuando la relación resistencia-peso y la resistencia a la fatiga sean decisivas y cuando los métodos de fabricación (mecanizado, soldadura por fricción-agitación o uniones mecánicas) puedan evitar las limitaciones de la soldadura por fusión y la mala conformabilidad en los tratamientos más duros. Use material recocido para operaciones de conformado y planifique un tratamiento térmico posterior si se requiere resistencia alta final.

Comparado con aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), A7075 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y conformabilidad a cambio de una resistencia a la tracción y límite elástico sustancialmente mayores. Comparado con aleaciones comúnmente endurecidas por deformación (por ejemplo, 3003, 5052), A7075 ofrece una resistencia muy superior pero menor resistencia a la corrosión general y peor conformabilidad a temperatura ambiente. Comparado con aleaciones comúnmente tratables térmicamente (por ejemplo, 6061/6063), A7075 proporciona una resistencia máxima superior y mejores propiedades a fatiga, aunque a costa de mayor susceptibilidad a la corrosión por esfuerzo y generalmente mayores costos y restricciones de fabricación.

Use A7075 cuando la prioridad de diseño sea masa mínima y resistencia máxima, y cuando se puedan implementar estrategias de adquisición, procesamiento y protección superficial para manejar las limitaciones en corrosión, unión y tratamiento térmico. Para piezas estructurales de uso general con fabricación más sencilla y mejor tolerancia a la corrosión, considere aleaciones como 6061; para máxima resistencia en componentes altamente críticos, A7075 sigue siendo una opción principal.

Resumen Final

A7075 continúa siendo una aleación de aluminio de alta resistencia fundamental donde se requieren relaciones excepcionales resistencia-peso y desempeño a fatiga, y donde los procesos de fabricación y la protección contra la corrosión pueden adaptarse a sus limitaciones dependientes del tratamiento térmico. Su combinación de resistencia por endurecimiento por precipitación, maquinabilidad y prestigio aeroespacial la convierten en una elección duradera para aplicaciones estructurales exigentes, a pesar de las compensaciones en soldabilidad y susceptibilidad a la corrosión.