Aluminio EN AW-7020: Composición, Propiedades, Guía de Templado y Aplicaciones

Descripción General Completa

EN AW-7020 es una aleación de aluminio de la serie 7xxx, reforzada principalmente por las adiciones de Zn-Mg y un contenido limitado de Cu. Se identifica comúnmente en normas como AlZn4.5Mg1, situándola dentro de la familia de aluminio Al-Zn-Mg altamente resistente y tratable térmicamente, con niveles controlados de impurezas para mejorar la tenacidad y la resistencia a la corrosión.

Los principales elementos de aleación son zinc (principal), magnesio y trazas de cobre con pequeñas adiciones de manganeso, hierro, cromo y titanio. El endurecimiento se logra mediante envejecimiento por precipitación tras el tratamiento de solución y envejecimiento artificial, aunque se puede combinar con trabajo en frío limitado para endurecidos específicos como el T651 para alivio de tensiones residuales.

Sus características clave incluyen alta resistencia específica, resistencia a fatiga competitiva y un comportamiento atmosférico relativamente bueno para una aleación de la serie 7xxx debido a su menor contenido de Cu. La soldabilidad y formabilidad son moderadas: la aleación puede conformarse en estados más blandos y soldarse con el metal de aporte adecuado y tratamiento post-soldadura, aunque se deben considerar la reducción de dureza en la zona afectada por el calor y la susceptibilidad a la corrosión por tensión (SCC).

Los principales sectores que emplean EN AW-7020 son accesorios estructurales aeroespaciales, componentes automotrices de alto rendimiento, piezas estructurales para ferrocarril y marina, y elementos arquitectónicos basados en extrusión. Los ingenieros eligen EN AW-7020 cuando se requiere un equilibrio entre alta resistencia, buena resistencia a la corrosión y buena extrudabilidad, especialmente en casos donde la mayor resistencia del 7075 no es necesaria o donde las aleaciones de la serie 6000 no alcanzan la resistencia suficiente.

Variantes de Estado de Templado

Templado	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Recocido completo; mejor formabilidad y maquinabilidad, resistencia más baja
H14	Media	Medio-Baja	Buena	Buena	Endurecido por deformación, control parcial del rebote elástico; uso limitado en chapa fina
T5	Media-Alta	Media	Regular	Regular	Enfriado tras deformación en caliente y envejecido artificialmente; buena estabilidad dimensional
T6	Alta	Baja-Media	Regular	Regular-Mala	Tratado en solución y envejecido artificialmente; máxima resistencia para muchas aplicaciones
T651	Alta	Baja-Media	Regular	Regular-Mala	T6 + alivio de tensiones mediante estirado; reducción de tensiones residuales para piezas críticas

Los templados controlan el equilibrio entre resistencia, ductilidad y formabilidad ajustando la microestructura y la densidad de dislocaciones. Los templados blandos como O maximizan la ductilidad y permiten operaciones de conformado severas, mientras que T6/T651 proporcionan el máximo rendimiento a costa de la elongación y facilidad de conformado en frío.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤0.3	Impureza controlada; exceso de Si puede formar intermetálicos que reducen la tenacidad
Fe	≤0.5	Impureza típica; mayor Fe aumenta la fragilidad y reduce la ductilidad
Mn	0.05–0.5	Mejora el control del tamaño de grano y la tenacidad a la fractura en pequeñas cantidades
Mg	0.8–1.3	Se combina con Zn para formar precipitados de refuerzo (MgZn2) durante el envejecimiento
Cu	0.05–0.4	Mantiene bajo respecto a 7075 para mejorar la resistencia a la corrosión; aporta resistencia
Zn	3.5–5.0	Principal elemento de aleación para resistencia; controla la respuesta al envejecimiento por precipitación
Cr	0.05–0.25	Control de límite de grano e inhibidor de recristalización; ayuda a la tenacidad
Ti	≤0.15	Refinador de grano para productos fundidos y trabajados; pequeñas adiciones mejoran la microestructura
Otros (Balance Al)	Balance	Matriz de aluminio + trazas de impurezas; el balance completa hasta 100%

La combinación Zn–Mg promueve la formación de finos precipitados metastables de MgZn2 durante el envejecimiento artificial, produciendo alta resistencia a tracción y límite elástico. Elementos menores como Cr y Mn actúan como refinadores de grano e inhibidores de recristalización, mejorando la tenacidad y resistencia a fatiga, mientras que niveles controlados de Cu limitan la corrosión por tensión (SCC) y mejoran la durabilidad atmosférica.

Propiedades Mecánicas

EN AW-7020 muestra un cambio notable en propiedades de tracción y límite elástico entre estado recocido y en estado de envejecimiento máximo, reflejando su naturaleza tratable térmicamente. En condición recocida (O), la aleación presenta resistencia moderada y alta elongación adecuada para conformado, mientras que en T6/T651 alcanza resistencias sustancialmente superiores con disminución de ductilidad. El comportamiento a fatiga es favorable comparado con muchas aleaciones 6xxx debido a la microestructura estabilizada por precipitados y un control más estricto de impurezas.

Las relaciones límite elástico-resistencia a tracción se sitúan típicamente en un rango moderado, y la elongación en los templados de pico es suficiente para sujetadores y accesorios estructurales, pero insuficiente para conformados severos por estirado. La dureza aumenta significativamente con el tratamiento en solución y envejecimiento; la dureza Brinell o Vickers se correlaciona bien con las propiedades de tracción y es común para inspección entrante. El espesor afecta las propiedades alcanzables debido a variaciones en tratamiento térmico y velocidad de enfriamiento; las secciones finas alcanzan propiedades cercanas al máximo tras tratamiento estándar, mientras que las secciones gruesas pueden mostrar respuesta de envejecimiento reducida y menor resistencia.

La iniciación de grietas por fatiga es sensible al acabado superficial, tensiones residuales y heterogeneidad microestructural, por lo que tratamientos posteriores como el shot-peening y envejecimiento controlado son estándar para aplicaciones de alto ciclo. La tenacidad a la fractura en T6 es buena para el nivel de resistencia, favorecida por el bajo contenido de Cu y niveles controlados de Fe/Mn que reducen la propensión al deslizamiento frágil.

Propiedad	O/Recocido	Templado Clave (T6 / T651)	Notas
Resistencia a tracción	~210–260 MPa	~380–440 MPa	T6/T651 son tratados en solución y envejecidos artificialmente para alcanzar resistencia máxima; valores varían según espesor
Límite elástico	~110–160 MPa	~320–380 MPa	Incremento significativo tras envejecimiento; meseta influida por programa de envejecimiento
Elongación	~15–25%	~8–12%	La elongación disminuye con el aumento de resistencia; valores dependen del calibre y templado
Dureza	~60–80 HB	~120–150 HB	Dureza Brinell correlaciona con templado; usada para control de calidad en lotes y secciones

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Zn-Mg; menor que muchos aceros, alta resistencia específica
Rango de Fusión	~480–635 °C	La aleación ensancha el rango solidus/liquidus; riesgo de fisuración en caliente en fundidos
Conductividad térmica	~130–150 W/m·K	Moderadamente alta; algo inferior a las series 1xxx y 6xxx por aleación
Conductividad eléctrica	~30–40 % IACS	Menor que aluminio puro; sacrifica conductividad por resistencia
Calor específico	~880–910 J/kg·K	Típico en aleaciones de aluminio a temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/m·K (20–100°C)	Similar a otras aleaciones de aluminio; relevante para ensamblajes multimateriales

La relativamente alta conductividad térmica y baja densidad hacen de EN AW-7020 una opción atractiva cuando la disipación térmica y la reducción de peso son factores de diseño. La expansión térmica es típica de aleaciones de aluminio y debe considerarse en interfaces con materiales de coeficientes de expansión lineal (CTE) diferentes.

Las temperaturas de fusión y tratamientos térmicos deben gestionarse cuidadosamente en fabricación para evitar sobreenvejecimiento o fusión incipiente, especialmente en componentes con nervaduras finas o secciones gruesas donde los gradientes térmicos son significativos.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño típico	Comportamiento de Resistencia	Templados Comunes	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Secciones finas alcanzan el templado completo tras envejecimiento estándar	O, T5, T6, T651	Usada para paneles, secciones extruidas y piezas estampadas
Placa	6–100+ mm	Placas gruesas pueden mostrar respuesta T6 reducida debido a limitaciones en temple	O, T6 (limitado)	Componentes estructurales pesados; temple y envejecimiento deben ajustarse
Extrusión	Perfiles hasta varios metros	Excelente uniformidad en sección; buena respuesta al T5/T6	T5, T6, T651	Común en perfiles estructurales, rieles y bastidores
Tubo	Diámetros variados; espesor de pared 1–15 mm	Tubos soldados o sin costura pueden envejecerse para alta resistencia	O, T6	Empleados en aplicaciones que requieren miembros estructurales ligeros
Barra / Varilla	Diámetros hasta 200 mm	Secciones macizas requieren tratamiento térmico controlado para propiedades uniformes	O, T6	Sujetadores, accesorios y componentes mecanizados

Las chapas y extrusiones son las formas de producto más comunes para EN AW-7020, beneficiándose de buena extrudabilidad y calidad superficial para anodizado. Las placas y productos de gran sección requieren ciclos de tratamiento térmico específicos y controles agresivos de temple para lograr propiedades mecánicas uniformes a lo largo de la sección.

La elección de la forma del producto afecta las rutas de procesamiento: las extrusiones pueden envejecerse en línea hasta el temple T5, mientras que los accesorios críticos para aeroespacial suelen requerir tratamiento térmico de solubilización, temple, estirado seguido de envejecimiento T6/T651 para minimizar tensiones residuales y mantener la precisión dimensional.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	7020	EE.UU.	Designación común de la Aluminum Association para la familia de aleaciones
EN AW	7020	Europa	Convención de nombrado EN; a menudo seguida de códigos de temple como T6 o T651
JIS	A7020	Japón	Estándares locales con referencia a composiciones y temperamentos similares
GB/T	7020	China	Norma china que frecuentemente utiliza la misma designación numérica con tolerancias localizadas

Los equivalentes entre normas suelen ser directos para aleaciones trabajadas como la 7020, pero la adquisición debe considerar las particularidades regionales, tales como límites máximos de impurezas, procedimientos de temple y protocolos de ensayos requeridos. Pequeñas diferencias en la composición garantizada o criterios de aceptación del tratamiento térmico pueden producir diferencias medibles en la vida a fatiga y rendimiento frente a la corrosión bajo tensión (SCC).

Al adquirir productos transfronterizos, especifique la norma de referencia, el temple, las propiedades mecánicas requeridas y cualquier posprocesamiento (p. ej., estirado, anodizado) para garantizar intercambiabilidad y consistencia en el desempeño.

Resistencia a la Corrosión

EN AW-7020 ofrece mejor resistencia a la corrosión atmosférica que muchas aleaciones de la serie 7xxx con alto contenido de cobre, debido a que su contenido de cobre está limitado, reduciendo la susceptibilidad a corrosión localizada en ambientes normales. La aleación responde bien a tratamientos superficiales como anodizado y conversiones de cromato que mejoran la protección de barrera y la adhesión de pintura. En atmósferas industriales, una protección moderada y mantenimiento periódico resultan en una larga vida útil para piezas estructurales.

En ambientes marinos, la aleación presenta un desempeño aceptable, pero no es tan robusta como las aleaciones 5xxx ricas en magnesio o las serie 6xxx adecuadamente tratadas para servicio continuo en inmersión. La corrosión por picaduras inducida por cloruros y la corrosión intergranular se mitigan mediante un control cuidadoso del temple y envejecimiento, así como mediante recubrimientos protectores. El riesgo de fallas por corrosión bajo tensión (SCC) existe en aleaciones 7xxx bajo esfuerzos residuales de tracción y ambientes corrosivos, pero el menor contenido de Cu y perfil controlado de impurezas de la 7020 reducen, aunque no eliminan, este riesgo.

Las interacciones galvánicas siguen el comportamiento estándar del aluminio: el emparejamiento con materiales más nobles como aceros inoxidables o cobre puede acelerar la corrosión local si existe continuidad eléctrica y presencia de electrolito. Se recomienda el uso de barreras aislantes, ánodos sacrificatorios o recubrimientos selectivos en uniones de metales disímiles. Comparada con las aleaciones 6xxx, la 7020 sacrifica una leve reducción en resistencia a la corrosión por una mayor resistencia y mejor comportamiento a fatiga.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

EN AW-7020 puede soldarse con procesos TIG y MIG, pero la aleación es sensible a la fisuración en caliente y al ablandamiento de la zona afectada por el calor (ZAC); por lo tanto, la soldadura se realiza comúnmente en temperamentos más suaves y seguida de envejecimiento local o completo cuando es práctico. Los materiales de aporte recomendados son aquellos que proporcionan adecuada ductilidad y resistencia a la corrosión, típicamente rellenos Al-Mg (p. ej., 5356) o Al-Si para ciertos tipos de junta; la selección del aporte afecta la resistencia post-soldadura y la resistencia al SCC. En aplicaciones aeroespaciales o estructurales de alta resistencia, la soldadura se evita en favor del ensamble mecánico debido a la pérdida de temple en la ZAC.

Mecanizado

La mecanización de EN AW-7020 se considera de moderada a buena en estado recocido y algo reducida en temple T6 por su mayor dureza y resistencia. Las herramientas de carburo con geometría de filo positivo y avances controlados proporcionan la mejor duración; acero rápido puede usarse para temperamentos más blandos. El control de viruta es generalmente bueno, pero puede verse afectado por cambios de sección y tratamiento térmico; el uso de refrigerante y fijaciones rígidas mejora el acabado superficial y la vida útil de la herramienta.

Conformabilidad

La conformabilidad en frío es excelente en el temple O y disminuye a medida que la aleación se envejece hacia estados de mayor resistencia; para doblados complejos y embutidos profundos se prefieren los temperamentos O o serie H. Los radios mínimos de curvatura dependen del espesor y temple, pero típicamente requieren radios mayores en T6 para evitar fisuración; el precalentamiento o conformado en caliente puede mejorar la ductilidad para conformados moderados. El rebote elástico (springback) es más pronunciado en niveles de resistencia más elevados y debe ser compensado en el diseño de herramientas.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Como aleación endurecible por tratamiento térmico, EN AW-7020 responde al tratamiento de solubilización, temple y envejecimiento artificial para desarrollar una microestructura precipitada de máxima resistencia. Las temperaturas típicas de solución están en el rango de 470–480 °C con tiempo ajustado según el espesor para permitir la disolución de fases solubles. El enfriamiento rápido (templado en agua o similar) desde la temperatura de solución es necesario para retener el soluto en solución sólida sobresaturada antes del envejecimiento.

El envejecimiento artificial para el temple T6 se realiza comúnmente a 120–160 °C durante tiempos de 8 a 24 horas, dependiendo del equilibrio deseado entre resistencia y tenacidad. El temple T5 indica que la pieza se enfría al aire o con agua tras la conformación en caliente y se envejece artificialmente directamente. El T651 indica T6 seguido de una operación controlada de estirado para reducir tensiones residuales y mejorar la estabilidad dimensional. Un tratamiento térmico incorrecto o un enfriamiento lento generan precipitados gruesos, menor resistencia y peor comportamiento a fractura y fatiga.

Para operaciones sin tratamiento térmico, el endurecimiento por trabajo proporciona aumentos limitados de resistencia comparado con el endurecimiento por precipitación completo, y se usa el recocido (temple O) para restaurar la ductilidad antes de conformar o mecanizar.

Desempeño a Alta Temperatura

La exposición a temperaturas elevadas reduce progresivamente la dureza y el límite elástico de EN AW-7020 reforzada por precipitados, con una pérdida significativa de resistencia por encima de aproximadamente 120–150 °C. El servicio a temperaturas superiores a los rangos típicos de envejecimiento artificial puede causar sobre-envejecimiento, coarsening de los precipitados y consiguiente reducción de propiedades mecánicas y resistencia a fatiga. Para componentes expuestos a temperaturas elevadas sostenidas, se recomienda la selección de aleaciones alternativas o medidas de diseño protector.

La oxidación es mínima en condiciones atmosféricas normales debido a la capa pasiva de óxido de aluminio, pero la exposición prolongada a alta temperatura puede alterar el acabado superficial y reducir la protección contra corrosión, especialmente en ambientes con cloruros. La ZAC producida por soldadura puede exhibir ablandamiento localizado y reducción del desempeño a alta temperatura; un tratamiento térmico post-soldadura puede restaurar parcialmente las propiedades, aunque a veces resulta impráctico para ensamblajes grandes.

La resistencia a la fluencia es limitada a altas temperaturas comparada con aceros y aleaciones de níquel; el diseño debe considerar cambios dimensionales a largo plazo si la operación se acerca al límite superior de temperatura de la aleación.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Razón para Usar EN AW-7020
Automotriz	Rieles estructurales extruidos y partes para gestión de impacto	Alta relación resistencia-peso y buena extrudabilidad para perfiles complejos
Marina	Componentes de superestructura y accesorios	Equilibrio entre resistencia y mejora en resistencia a la corrosión atmosférica respecto a 7xxx con mayor Cu
Aeroespacial	Accesorios, orejetas y elementos secundarios estructurales	Alta resistencia específica con buenas propiedades de fatiga y capacidad para tratamientos térmicos de precisión
Electrónica	Chasis y disipadores térmicos	Buena conductividad térmica combinada con rigidez para carcasas livianas

EN AW-7020 se selecciona para componentes que requieren mayor resistencia que las aleaciones 6xxx, manteniendo un comportamiento razonable frente a la corrosión y buena extrudabilidad. Su uso en perfiles estructurales extruidos y accesorios mecanizados aprovecha la capacidad de la aleación para alcanzar alta resistencia en temple T6/T651, manteniendo tenacidad y vida a fatiga adecuadas para servicio.

Consideraciones para la Selección

Elija EN AW-7020 cuando necesite un aluminio endurecible por tratamiento térmico con mayor resistencia que las aleaciones serie 6xxx pero con mejor resistencia a la corrosión que las aleaciones 7xxx de alto contenido de cobre. Es una elección sólida para extrusiones y accesorios mecanizados donde se priorizan la resistencia y la resistencia a la fatiga en temple T6/T651 sobre la máxima soldabilidad.

Comparado con 1100 (aluminio comercialmente puro), EN AW-7020 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y mejor conformabilidad por mucha mayor resistencia y rigidez. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, 7020 ofrece resistencia significativamente mayor a costa de menor facilidad de conformado y algo mayor susceptibilidad a SCC. En comparación con las aleaciones comunes endurecibles 6061/6063, 7020 entrega mayor resistencia máxima y rendimiento a fatiga para aplicaciones estructurales, aunque 6061 puede ser preferida cuando la soldabilidad y la resistencia a la corrosión en ambientes marinos son críticas.

Los especificadores deben ponderar resistencia, ambiente corrosivo, requerimientos de soldabilidad y capacidad de posprocesamiento (tratamiento térmico y mecanizado) al seleccionar 7020; resulta particularmente ventajosa cuando la geometría de extrusión y la relación resistencia-peso en temple T6/T651 son determinantes.

Resumen Final

El EN AW-7020 sigue siendo una aleación de ingeniería relevante al ofrecer una combinación equilibrada de alta resistencia específica, buena resistencia a la fatiga y rendimiento anticorrosivo aceptable para aplicaciones estructurales donde la manufacturabilidad mediante extrusión o mecanizado es crítica. Su composición controlada y la respuesta al tratamiento térmico lo convierten en una alternativa práctica a las aleaciones 7xxx con mayor contenido de cobre y a los materiales de la serie 6xxx de menor resistencia en diseños estructurales exigentes y ligeros.