Comparación de dos familias de aleaciones de alta resistencia
2014 y 7075 pertenecen al pequeño grupo de aleaciones de aluminio que pueden tratarse térmicamente hasta alcanzar resistencias a la tracción superiores a 450 MPa, lo que las sitúa en una clase diferente de las familias 5xxx y 6xxx. Ambos se suministran como láminas y placas según ASTM B209/B209M, y ambos responden al tratamiento térmico de solución, enfriamiento y envejecimiento artificial para alcanzar el temple T6. Sin embargo, sus rutas de fortalecimiento son diferentes y esa diferencia gobierna cómo se comporta cada uno en la corrosión, la fatiga y la fabricación.
2014 es una aleación de Al-Cu reforzada principalmente con adiciones de cobre y magnesio.. 7075 es una aleación de Al-Zn-Mg-Cu reforzada principalmente con zinc y magnesio. Los componentes ricos en cobre-en la estructura de 2014 le confieren una buena retención de resistencia a temperaturas moderadamente elevadas; los precipitados ricos en zinc-en 7075 le dan la mayor resistencia a temperatura ambiente.
Datos de composición y propiedad
| Elemento, % | 2014 | 7075 |
|---|---|---|
| Cobre | 3.9-5.0 | 1.2-2.0 |
| Zinc | 0,25 máx. | 5.1-6.1 |
| Magnesio | 0.20-0.80 | 2.1-2.9 |
| Silicio | 0.50-1.20 | 0,40 máx. |
| Manganeso | 0.40-1.20 | 0,30 máx. |
| Cromo | 0,10 máx. | 0.18-0.28 |
| Hierro | 0,70 máx. | 0,50 máximo |
| Titanio | 0,15 máx. | 0,20 máx. |
| Propiedad, temperamento T6 | 2014-T6 | 7075-T6 |
|---|---|---|
| Resistencia mínima a la tracción, MPa | Acerca de 483 | Acerca de 538 |
| Resistencia a la tracción típica, MPa | Acerca de 483 | Alrededor de 572 |
| 0,2 % de tensión de prueba mínima, MPa | Acerca de 414 | Acerca de 469 |
| 0,2 % de tensión de prueba típica, MPa | Acerca de 414 | Acerca de 503 |
| Alargamiento, % | Alrededor del 8-13 | Alrededor del 11 de septiembre |
| Densidad, g/cm³ | 2.80 | 2.81 |
| Módulo de elasticidad, GPa | alrededor de 73 | Alrededor de 71,7 |
La densidad y la rigidez son similares, por lo que las decisiones de sustitución dependen de la resistencia, la corrosión y la temperatura de servicio en lugar del peso.
Corrosión, fatiga y comportamiento de mecanizado
Ambas aleaciones son inferiores a la 6061 en resistencia a la corrosión general porque sus adiciones de aleación forman fases constituyentes que promueven el ataque localizado, particularmente en ambientes con cloruro.
2014-T6: susceptible a la corrosión intergranular y al agrietamiento por corrosión bajo tensión bajo carga de tracción sostenida en condiciones húmedas, por lo que la protección y el diseño cuidadoso son esenciales.
7075-T6: más comúnmente conocido por su sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión en servicio con cloruro, razón por la cual se desarrollaron los temples T73 y T7351; reducen la fuerza en aproximadamente un 10-15% y mejoran enormemente la resistencia.
Protección: revestimiento, anodizado según EN ISO 7599, revestimiento de conversión sin cromato- o pintura es estándar para ambas aleaciones, prestándose atención específica a los bordes cortados y los orificios de los sujetadores.
Montaje: el aislamiento entre las piezas de aluminio y las fijaciones de acero o inoxidable evita el ataque galvánico.
7075 tiene la mayor resistencia a la fatiga en cargas de tipo -de fuselaje de avión, que es una de las razones por las que domina las aplicaciones de estructuras de alas y fuselajes.. 2014 mantiene mejor su resistencia a medida que aumenta la temperatura y es la opción más común en servicios moderadamente cálidos y en componentes forjados como ruedas, cubos y accesorios pesados, donde su comportamiento de forjado es superior.
Ambas aleaciones se mecanizan bien con herramientas afiladas y configuraciones rígidas, lo que produce virutas duras que necesitan una rotura controlada.. 7075 es ligeramente más dura y más abrasiva en las herramientas, mientras que 2014 tiende a ser más propenso a acumular-filos si las velocidades de corte son demasiado bajas. Ninguna aleación es adecuada para soldadura por arco estructural; Los diseños utilizan uniones atornilladas, remachadas o unidas, y las piezas mecanizadas generalmente se alivian de tensión seleccionando templados tipo T651 antes de retirar el material pesado.
Aplicaciones
2014-T6: ruedas de aviones y componentes de frenos, piezas forjadas pesadas, bastidores de camiones y remolques, piezas estructurales de misiles y cohetes, accesorios hidráulicos, sujetadores de alta resistencia.
7075-T6: largueros y largueros de alas, marcos y mamparos de fuselaje, componentes de trenes de aterrizaje, accesorios para aviones, placas de herramientas para moldes, cuadros de bicicletas de alto rendimiento, accesorios para escalar.
Ya sea: componentes y herramientas de máquinas de precisión donde el requisito fundamental es una alta resistencia con un peso reducido.
Guía de selección y verificación de calidad
Cuando la máxima resistencia estática y rendimiento ante la fatiga a temperatura ambiente son la prioridad y el acabado protector es aceptable, 7075-T6 es la opción de mayor-rendimiento; cuando la pieza está forjada, opera a una temperatura moderadamente elevada o requiere la mejor combinación disponible de resistencia y tenacidad en una forja, generalmente se prefiere 2014-T6. Cuando coexisten tensiones de tracción sostenidas y exposición a cloruros, se deben especificar los templados resistentes al agrietamiento de ambas aleaciones en lugar de T6.
Composición y propiedades mecánicas verificadas por serie y lote según ASTM B209/B209M.
Inspección ultrasónica de discontinuidades internas en placa gruesa.
Encuestas de dureza para confirmar el estado de temple cuando se acuerde.
Protección documentada de superficies mecanizadas antes del envío.
ES 10204 3.1 certificado de prueba de fábrica con número de calor, temple y resultados de la prueba.
Marcado de trazabilidad que identifica aleación, temple, número de calor y calibre.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es más fuerte, el 2014-T6 o el 7075-T6?
R: 7075-T6, con una resistencia a la tracción típica de cerca de 572 MPa frente a aproximadamente 483 MPa para 2014-T6, y valores de especificación mínimos de aproximadamente 538 MPa y 483 MPa respectivamente.
P: ¿Son intercambiables las dos aleaciones?
R: No directamente. La decisión depende de la exposición a la corrosión, la temperatura de servicio, los requisitos de forjado y si se necesita un templado resistente a las grietas-.
P: ¿Qué aleación resiste mejor la corrosión?
R: Ninguno es tan bueno como el 6061. Ambos necesitan protección y el 7075-T6 es particularmente sensible al agrietamiento por corrosión bajo tensión en condiciones de cloruro.
P: ¿Se puede soldar cualquiera de las aleaciones?
R: Ninguno de los dos es adecuado para soldadura por arco estructural. Los ensamblajes se atornillan, remachan o unen, y la soldadura se limita a situaciones no-críticas.
P: ¿Cuándo se prefiere el 2014-T6 al 7075-T6?
R: Para forjados y para servicio a temperatura moderadamente elevada, donde 2014 conserva mejor la resistencia y forja de manera más predecible.
P: ¿Qué temperamentos reducen el riesgo de agrietamiento?
R: Para 7075, T73 y T7351 mejoran en gran medida la resistencia a la corrosión por tensión a un costo de resistencia modesto; Para ambas aleaciones, los templados con alivio de tensión-como el T651 mejoran la estabilidad del mecanizado.
