Cos'è l'alluminio 7021?
Il 7021 è una lega Al-Zn-Mg trattabile termicamente della famiglia 7xxx, registrata come EN AW-7021 (AlZn5.5Mg1.5) e come UNS A97021. È il grado 7xxx a cui ricorrere quando il pezzo deve mantenere la tolleranza attraverso lavorazioni meccaniche pesanti, o deve essere saldato e raggiungere comunque una classe di resistenza 7xxx — due cose che il 7075 non può fare.
Il compromesso che fa riguarda il rame. Il 7075 contiene 1,2–2,0% di rame, che gli conferisce la massima resistenza e gli costa la saldabilità e le prestazioni contro la corrosione sotto sforzo. Il 7021 limita il rame allo 0,25%, rinuncia a circa il 30% di quella resistenza e in cambio si lavora in modo pulito, rimane piatto durante tagli profondi e può essere saldato per fusione — una combinazione che il resto della famiglia 7xxx non offre.
Composizione Chimica del 7021
I limiti riportati di seguito sono i valori registrati secondo EN 573-3. Un intervallo al di fuori di essi su un certificato proviene da uno standard diverso, non da un 7021 diverso.
| Elemento | Peso % | Ruolo |
| Silicio (Si) | 0,25 max | Limite di impurità |
| Ferro (Fe) | 0,40 max | Limite di impurità |
| Rame (Cu) | 0,25 max | Limite massimo che mantiene la lega saldabile |
| Manganese (Mn) | 0,10 max | Limite di impurità |
| Magnesio (Mg) | 1.2 - 1.8 | Elemento rinforzante |
| Cromo (Cr) | 0,05 max | Limite di impurità |
| Zinco (Zn) | 5.0 - 6.0 | Elemento rinforzante primario |
| Titanio (Ti) | 0,10 max | Affinatore di grano |
| Zirconio (Zr) | 0.08 - 0.18 | Aumenta la temperatura di ricristallizzazione; favorisce la saldabilità |
| Altri, ciascuno / totale | 0.05 / 0.15 | — |
| Alluminio (Al) | Resto | Metallo comune |
Solo tre righe sono aggiunte deliberate — zinco, magnesio e zirconio; ogni altro elemento è un limite massimo su ciò che può essere presente. Il rame è la riga da verificare per prima, perché questo grado lo limita allo 0,25%. L'alluminio è registrato come il resto, non come un intervallo fisso.
Proprietà meccaniche in base al trattamento termico
Il 7021 viene ordinato principalmente in T6 e T651. La EN 485-2 copre lamiere, nastri e piastre; la EN 755-2 copre barre estrose, tubi e profili.
| Proprietà | Valore | Condizione |
| Resistenza a trazione, Rm | 400 MPa min (≈410 MPa tipico) | T6, lamiera e piastra, EN 485-2 |
| Resistenza allo snervamento, Rp0,2 | 350 MPa min | T6, lamiera e piastra, EN 485-2 |
| Allungamento, A / A50 | 10% min / 8% min | T6, lamiera e piastra, EN 485-2 |
| Durezza | ≈120 HBW | T6 |
| Proprietà fisica | Valore |
| Densità | 2,80 g/cm³ |
| Modulo elastico | 70 GPa |
| Conducibilità termica | 125 – 155 W/m·K |
| Espansione termica | 23 µm/m·K |
Una resistenza allo snervamento di 350 MPa è circa il 27% superiore al 6061-T6 e circa il 30% inferiore al 7075-T6 — un vero grado 7xxx senza essere uno a massima resistenza. La conduttività termica porta l'altro dato commercialmente decisivo: 125–155 W/m·K è ciò che consente a uno stampo in alluminio di ciclare più velocemente di uno in acciaio.
Gli spessori sottili superano il minimo della piastra — la lamiera di qualità anodizzabile da 1,5 a 3 mm viene routinariamente testata a 460–480 MPa per T6 e T651. Leggere i minimi della EN 485-2 come valori di progetto e i valori più sottili come prestazioni del laminatoio; il certificato del vostro lotto decide quale si applica.
Dove viene utilizzato il 7021
Tre gruppi di applicazioni rappresentano la maggior parte del grado, e ciascuno deriva dalla stessa proprietà — basso stress residuo nella piastra, più facilità di lavorazione.
Stampie Piastre per Attrezzature
Il mercato principale. Stampie per iniezione e soffiaggio, termoformatura e attrezzature per resin-transfer utilizzano tutti piastre di cavità in 7021, così come piastre di base e tavole di fissaggio per macchine. Il basso stress interno è la ragione: una cavità profonda mantiene la sua forma invece di deformarsi man mano che il materiale viene asportato, e l'argomento contro le attrezzature in acciaio è il tempo di ciclo piuttosto che la resistenza.
Componenti Lavorati e Idraulici
Blocchi collettori, corpi valvola, piastre di montaggio e componenti di trasmissione utilizzano lo stesso comportamento di taglio — trucioli corti, finitura pulita, durata dell'utensile che tiene su lunghe produzioni. Dove il taglio è profondo o asimmetrico, specificare T651.
Gruppi saldati
Il 7021 è una delle poche leghe Al-Zn-Mg che può essere saldata per fusione, il che deriva dal limite del rame e dall'aggiunta di zirconio. Dove un pezzo necessita della resistenza 7xxx e di un giunto saldato, ecco perché il grado viene specificato. Nelle strutture saldate in volume, 7005 o 7020 è di solito la via più economica.
Opzioni di stato del 7021
Il 7021 è fornito in tre condizioni, ciascuna che risponde a un diverso requisito di lavorazione.
| Temperamento | Trattamento | Classe di resistenza | Il migliore per | Evitare quando |
| T6 | Trattamento termico in soluzione e invecchiamento artificiale | Minimi EN 485-2 | Stampie, parti strutturali generali e parti saldate fornite pronte all'uso | Lavorazione profonda dove lo stress residuo è importante |
| T651 | T6 più una stiratura controllata di distensione dell'1–3% | Stessa classe del T6 | Parti pesantemente lavorate: tasche profonde, tagli asimmetrici, planarità stretta | Non necessario dove è coinvolta solo una leggera rifilatura o foratura |
| T62 | Solubilizzato e invecchiato dopo formatura o fabbricazione | Equivalente al T6 | Assemblaggi invecchiati come parte finita piuttosto che forniti invecchiati | Ordine di materiale grezzo — specificare T6 o T651 |
7021 vs 7075 vs 6061
Queste tre leghe coprono la maggior parte delle decisioni sull'alluminio ad alta resistenza.
| Proprietà | 7021-T6 | 7075-T6 | 6061-T6 |
| Resistenza a trazione | 400 MPa min (≈410 tipico) | 572 MPa tipico | 310 MPa tipico |
| Resistenza allo snervamento | 350 MPa min | 503 MPa tipici | 276 MPa tipici |
| Allungamento | 10% min | ~11% | 12–17% |
| Densità | 2,80 g/cm³ | 2,81 g/cm³ | 2,70 g/cm³ |
| Tensione residua / stabilità | Molto bassa; grado per piastre di attrezzaggio | Alta; si muove durante lavorazioni meccaniche pesanti | Moderato |
| Lavorabilità | Eccellente; trucioli corti, buona lucidatura | Buono | Buono |
| Saldabilità | Buona, con MIG/TIG qualificato e filler 5356 o 5183 | Non raccomandato per saldatura per fusione | Eccellente, tutti i processi comuni |
| Resistenza alla corrosione | Moderata; necessita di rivestimento o anodizzazione | Limitata; necessita di rivestimento o placcatura | Buono |
| Applicazioni tipiche | Stampi, piastre di attrezzaggio, parti lavorate meccanicamente e idrauliche, assemblaggi saldati | Parti lavorate ad alta sollecitazione, struttura di cellule aeronautiche | Fabbricazione generale, marina, architettura |
La colonna 7021 è il minimo secondo EN 485-2; le colonne 7075 e 6061 sono valori tipici pubblicati. Confrontare l'ordine di grandezza piuttosto che i decimali, e confermare i valori applicabili alla propria forma e spessore sul certificato del laminatoio.
Lavorare con il 7021
Lavorazione meccanica
La lavorazione meccanica è la ragione per cui esiste questo grado, e il 7021 si colloca al vertice della gamma per una lega 7xxx. I trucioli si spezzano corti, la finitura superficiale è pulita, e l'utensileria in carburo a velocità di mandrino da moderate ad alte tiene bene. L'acciaio rapido funziona per dettagli poco profondi ma è il carburo che determina l'economicità.
Per tasche profonde, tagli asimmetrici o tolleranze di planarità strette, specificare T651 anziché T6. Il rilassamento delle tensioni per stiramento viene applicato prima del taglio, così la piastra non si deforma a metà lavorazione. Per rifilatura, foratura e fresatura leggera, il T6 è sufficientemente stabile.
Saldatura
Il 7021 può essere saldato per fusione, e questo è l'elemento distintivo — deriva dal limite del rame e dall'aggiunta di zirconio. Il filler è un grado 5xxx, 5356 o 5183, che mantiene abbastanza magnesio nel bagno per resistere alla criccatura da solidificazione.
Oltre alla scelta del filler è una questione di procedura piuttosto che di materiale: il fabbricatore deve qualificare la procedura di saldatura per questa lega invece di ereditarne una scritta per un lavoro su 6xxx. Aspettarsi che sia il cordone di saldatura, non il metallo base, l'elemento limitante della resistenza, e dimensionare la sezione di conseguenza.
Protezione dalla corrosione
Come la maggior parte dell'alluminio ricco di zinco, il 7021 ha una resistenza alla corrosione moderata e necessita di protezione per servizio esterno o umido. Tre approcci coprono la maggior parte dei casi.
- Anodizzazione. L'anodizzazione solforica costruisce una barriera di ossido controllata. Aspettarsi che lo strato sia meno uniforme rispetto a una lega 6xxx, e confermare la classe di finitura su un campione prima di rilasciare un particolare decorativo.
- Sistemi di verniciatura. Conversione chimica, primer epossidico e topcoat poliuretanico è la costruzione industriale standard. La preparazione della superficie è ciò che determina se il rivestimento rimane.
- Progettare per il drenaggio. Evitare tasche, fessure e superfici piane rivolte verso l'alto dove l'acqua ristagna. Le scelte geometriche prevengono più corrosione di quanto qualsiasi rivestimento possa riparare.
Limite di temperatura di esercizio
Il 7021 è indurito per precipitazione, quindi la sua resistenza dipende dalla fase di indurimento che rimane come invecchiata. Il servizio continuo al di sopra di circa 100–120 °C inizia a sovrainvecchiare il temper e ridurre il carico di snervamento, mentre escursioni brevi fino a circa 200 °C sono tollerabili senza costituire un valore di progetto.
Lo zirconio rallenta il processo rispetto al 7075, ma nessuna delle due leghe è una scelta per alte temperature. Per calore prolungato, orientarsi verso un grado resistente al calore.
Vantaggi e Limitazioni in Sintesi
| Fattore | Vantaggio | Limitazione |
| Stabilità durante la lavorazione meccanica | Tensione residua molto bassa; grado per piastre di attrezzaggio | — |
| Lavorabilità | Trucioli corti, finitura pulita, buona lucidabilità | Specificare T651 per asportazione profonda o irregolare di materiale |
| La forza | 350 MPa di snervamento minimo in T6 — una vera classe 7xxx | ~30% inferiore al 7075-T6, dove governa il carico di snervamento |
| Saldabilità | Una delle poche leghe 7xxx che può essere saldata per fusione | Necessita di una propria procedura qualificata; una certa perdita nella zona termicamente alterata è inevitabile |
| Resistenza alla corrosione | Adeguata una volta anodizzata o verniciata | Lega nuda non adatta per servizio umido o marino non protetto |
| Conducibilità termica | 125–155 W/m·K; ciclaggio dello stampo più rapido rispetto all'acciaio | — |
| Temperatura di esercizio | Stabile fino a circa 100–120 °C | Non è una lega per alte temperature |
| Disponibilità | Standard in piastra e barra, più forme estrose | Meno ampiamente disponibile del 6061; confermare prima di progettare su di essa |
Go/No-Go
Usare queste soglie per decidere se il 7021 appartiene al progetto prima di confrontarlo con qualsiasi altro materiale.
Scegliere il 7021 quando:
- Il particolare è uno stampo, una piastra a cavità o una piastra di attrezzaggio che deve rimanere piana attraverso tagli profondi o irregolari — specificare T651 dove l'asportazione di materiale è pesante o asimmetrica.
- Il particolare deve essere saldato e necessita di resistenza a livello 7xxx che il 6061 non può fornire.
- Si desidera un ciclaggio dello stampo più rapido rispetto all'acciaio, supportato da una conduttività termica di 125–155 W/m·K.
- Il costo di lavorazione per pezzo conta più degli ultimi punti percentuali di carico di snervamento.
Evitare il 7021 quando:
- La resistenza massima determina il progetto e nulla è saldato — 7075-T6 fornisce circa il 30% in più di carico di snervamento, il che risolve i particolari lavorati bullonati e rivettati.
- Un carico di snervamento di 276 MPa è sufficiente — 6061-T6 offre resistenza alla corrosione senza costi aggiuntivi, saldatura facile e disponibilità molto più ampia, e la stabilità conta meno dove i tagli rimangono leggeri.
- Il particolare resterà non protetto in servizio umido, marino o chimico — passare invece a una lega 5xxx o 6xxx.
- Il servizio continuo supera circa 120 °C, dove il sovrainvecchiamento erode la tempra.
- Il particolare richiede una formatura pesante dopo l'invecchiamento — il 7021-T6 non è una lega da formatura; formare in tempra O e trattare termicamente dopo.
- Non c'è nulla da lavorare e nessuna saldatura da eseguire — i vantaggi della lega non hanno dove applicarsi.
Conclusione
Il 7021 occupa un posto specifico nella famiglia 7xxx. Rinuncia a circa il 30% del carico di snervamento del 7075 e alle sue prestazioni anticorrosive derivate dal rame, e in cambio si lavora in modo pulito, mantiene la forma attraverso tagli pesanti e può essere saldato — una combinazione che nessun'altra lega 7xxx offre in un pacchetto del tutto simile. Vale la pena pagarla per una cavità di stampo, un blocco collettore o una grande piastra lavorata, e non vale la pena pagarla per un particolare dove il carico di progetto è l'unica cosa che conta.
Forniamo il 7021 in T6 e T651 come piastra, barra, tubo e blocco, con certificato MTC su ogni ordine. La nostra lavorazione CNC interna, saldatura e anodizzazione coprono le fasi di lavorazione e giunzione per cui questo grado è solitamente specificato, e le dimensioni personalizzate a basso MOQ sono prodotte su ordine.
Inviateci il vostro disegno, forma e tempra, e confermeremo ciò che possiamo fornire rispetto allo standard che indicate.
Domande frequenti
Qual è l'ordine minimo per la piastra 7021, e quale tempo di consegna dovrei prevedere?
Le dimensioni realizzate su disegno sono produzione personalizzata a basso MOQ, tipicamente 10–60 giorni a seconda della forma, tempra e quantità. Le dimensioni standard di piastra e barra vengono spedite dal magazzino.
Quali documenti accompagnano un ordine di 7021?
Un certificato di collaudo del produttore che riporta i risultati chimici e meccanici per la colata, incluso con ogni spedizione. Dove un progetto necessita di verifica indipendente, i rapporti SGS possono essere organizzati su richiesta a costi di collaudo aggiuntivi.
Potete lavorare piastre per stampi in 7021 e fornire particolari finiti?
Sì — piastre per cavità, blocchi collettore e piastre per attrezzature sono lavorati internamente, quindi materiale e lavorazione vengono quotati insieme.
Il 7021 può sostituire il 7075 in un progetto di stampo esistente?
Solo se il progetto non è limitato dalla resistenza. Il 7021 rinuncia a circa il 30% del carico di snervamento del 7075, quindi una cavità dimensionata sugli spessori di parete del 7075 deve essere ricontrollata. Dove il tempo di lavorazione, la planarità e la saldabilità guidano la scelta piuttosto che la resistenza di picco, la sostituzione di solito conviene.
