Wat is 7021-aluminium?
7021 is een aluminiumlegering uit de 7000-serie die zink (5,0–6,0%) als primair versterkend element gebruikt, ondersteund door magnesium (1,2–1,8%) en koper (1,2–2,0%). De legering is precipitatiegehard — de sterkte komt voort uit gecontroleerde warmtebehandeling, niet uit koudvervorming. De legering behoort tot de Al-Zn-Mg-Cu-familie, dezelfde groep als 7075, maar de samenstelling is afgestemd op een andere afweging: een iets lagere pieksterkte in ruil voor aanzienlijk betere lasbaarheid en redelijke taaiheid in de warmte-beïnvloede zone.
Die lasbaarheid onderscheidt 7021 van de rest van de 7000-serie. De meeste 7xxx-legeringen — met name 7075 — zijn in wezen niet lasbaar met smeltlasprocessen. 7021 is specifiek ontwikkeld voor toepassingen waarbij hoge sterkte moet samengaan met de mogelijkheid om componenten te verbinden door middel van lassen. De prijs is corrosiebestendigheid: net als alle zinkrijke aluminiumlegeringen vereist 7021 een beschermende coating of anodiseren voor elke toepassing buitenshuis of in een vochtige omgeving. Als het onderdeel gelast moet worden en de sterkte van de 7000-serie nodig is, is 7021 een van de weinige legeringen die die combinatie praktisch maakt.
Chemische samenstelling en mechanische eigenschappen
Chemische samenstelling
Het sterkteprofiel van de legering wordt voornamelijk bepaald door zink en magnesium, die tijdens kunstmatige veroudering versterkende precipitaten vormen. Koper voegt een secundair verhardingseffect toe en verbetert de weerstand tegen spanningscorrosie. Zirkonium (0,08–0,18%) speelt een structurele rol: het verhoogt de rekristallisatietemperatuur, waardoor de legering een fijne korrelstructuur behoudt tijdens warmtebehandeling en lascycli. Chroom (0,10–0,25%) zorgt voor extra korrelgrensverankering.
| Element | Samenstellingsbereik (% in gewicht) | Rol |
| Aluminium (Al) | Balans (~90,7–93,7) | Onedel metaal |
| Zink (Zn) | 5.0–6.0 | Primair versterkend element |
| Magnesium (Mg) | 1.2–1.8 | Precipitaatvormer; sterkte + corrosie |
| Koper (Cu) | 1.2–2.0 | Secundaire verharding; spanningscorrosiebestendigheid |
| Mangaan (Mn) | 0.10–0.40 | Korrelstructuurbeheersing |
| Chroom (Cr) | 0.10–0.25 | Korrelgrensstabilisatie |
| Zirkonium (Zr) | 0.08–0.18 | Verhoging van de rekristallisatietemperatuur |
| Silicium (Si) | ≤0,40 | Onzuiverheidslimiet |
| IJzer (Fe) | ≤0,50 | Onzuiverheidslimiet |
| Titanium (Ti) | ≤0,10 | Korrelverfijner |
| Overige (per stuk) | ≤0,05 | Sporenelementen |
| Overige (totaal) | ≤0,15 | Totaal aan sporenelementen |
Mechanische Eigenschappen (T6-toestand)
Tenzij anders vermeld, hebben de onderstaande waarden betrekking op 7021 in de T6-toestand — oplossingsgegloeid en kunstmatig verouderd tot pieksterkte. Dit is de basistoestand voor constructieve toepassingen.
| Eigendom | Waarde | Opmerkingen |
| Dichtheid | 2,78 g/cm³ | Typisch voor 7xxx-serie |
| Uiteindelijke treksterkte | 470 MPa (68 ksi) | Longitudinal, bij kamertemperatuur |
| Trekvloeigrens (0,2%-offset) | 420 MPa (61 ksi) | Ontwerpbepalende waarde voor constructieve onderdelen |
| Rek bij breuk | ~10% | In 50 mm meetlengte |
| Elasticiteitsmodulus | 71 GPa (10.300 ksi) | Ongeveer een derde van staal |
| Vermoeiingssterkte (5×10⁸ cycli) | ~150 MPa (22 ksi) | Glad proefstuk, R = −1 |
| Afschuifsterkte | 270 MPa (39 ksi) | Relevant voor het ontwerp van geklonken en geboute verbindingen |
| Hardheid | ~120 HB | 500 kg belasting, 10 mm kogel |
| Thermische geleidbaarheid | 150 W/m·K | Matig; toereikend voor de meeste constructieve toepassingen |
| Elektrische geleidbaarheid | 38% IACS | Typisch voor zinkrijke legeringen |
| Smeltbereik | 510–630°C | Solidus tot liquidus |
De vloeigrens van 420 MPa plaatst 7021-T6 ruim boven 6061-T6 (276 MPa) en stevig in de categorie van hoogsterkte aluminium. De rek van 10% is lager dan de rek die typisch is voor 5xxx- of 6xxx-legeringen, wat van belang is als het onderdeel nabewerking door omvormen vereist — 7021 in de T6-toestand is geen omvormlegering. De afweging is sterkte tegenover ductiliteit, en voor constructieve toepassingen waarbij de statische draagcapaciteit het ontwerp bepaalt, is de vloeigrens de ontwerpbepalende waarde.
Waar 7021 Wordt Toegepast
Het bepalende voordeel van 7021 is de combinatie van sterkte + lasbaarheid. De meeste toepassingen vallen in categorieën waarin 7075 de voor de hand liggende sterktekeuze zou zijn, maar het onderdeel door middel van lassen verbonden moet worden.
1. Gelaste Constructieve Samenstellingen
Gelaste transportconstructies — vrachtwagenframes, opleggerchassis, spoorwegcomponenten — gebruiken 7021 waar zowel hoge sterkte als smeltlassen vereist zijn. De weerstand van de legering tegen hete scheurvorming is aanzienlijk beter dan die van 7075, waardoor MIG- en TIG-lassen met gekwalificeerd 5xxx-toevoegmateriaal (5356 of 5183) haalbaar is. De lasverbinding blijft de ontwerpbeperkende locatie.
2. Gelaste Luchtvaartcomponenten
In de luchtvaart komt 7021 voor in gelaste submontages — vrachtcontainerframes, verstijvingsconstructies, secundaire constructiebeugels — waar de niet-lasbaarheid van 7075 een geklonken of geboute constructie zou afdwingen die gewicht toevoegt. Het is geen legering voor romphuiden of vleugelliggers; die blijven het domein van 2024 en 7075.
3. Matrijzenbouw en Gereedschapsmaken
7021-T6 wordt gebruikt in kunststofspuitgietmatrijzen en blaasvormgereedschappen waar hoge druksterkte, thermische geleidbaarheid en bewerkbaarheid van belang zijn. Vergeleken met matrijsstaal verkort aluminium gereedschap de cyclustijden door snellere warmteoverdracht, en 7021 biedt betere sterkte dan 6061 of 5083 in dezelfde rol.
4. Kranen, Hefwerktuigen en Zware Constructiebouw
Bovenloopkraanbalken, hefarmen en grote constructieve fabricages profiteren van de lasbaarheid van 7021 waar mechanische bevestiging alleen niet praktisch is. Het materiaal verwerkt spanningsconcentraties rond gelaste bevestigingspunten beter dan 6xxx-alternatieven, tegen lagere kosten dan titanium of staal voor gelijkwaardige sterkte.
7021 Toestandsopties
7021 wordt meestal geleverd in drie toestanden, elk gericht op een andere verwerkingsvereiste.
| Temper | Behandeling | UTS (MPa) | YS (MPa) | Rek | Beste voor | Vermijden Wanneer |
| T6 | Oplossingsgegloeid + kunstmatig verouderd | 470 | 420 | ~10% | Algemene constructieve onderdelen: sterkte zoals geleverd zonder nabewerking na het lassen | Strak omvormen of buigen vereist na warmtebehandeling |
| T651 | T6 + spanningsvrij rekmoment (1–3%) | 470 | 420 | ~10% | Bewerkte componenten waar restspanning moet worden verwijderd vóór materiaalverwijdering | — (functioneel identiek aan T6 voor de meeste niet-bewerkende toepassingen) |
| T62 | Oplossingsgegloeid + kunstmatig verouderd door behandeling door de gebruiker | ~470 | ~420 | ~10% | Onderdelen die als vervaardigde samenstelling zijn oplossingsgegloeid en verouderd in plaats van als ruw materiaal | Bij het bestellen van ruw materiaal — specificeer T6 of T651 in plaats daarvan |
T6: Standaardtoestand
T6 is de standaardtoestand voor de meeste 7021-toepassingen. Het materiaal wordt volledig verouderd geleverd en klaar voor fabricage — lassen, bewerken en assembleren. De vloeigrens van 420 MPa is de ontwerpwaarde.
T651: Spanningsarm gemaakt voor bewerking
Als het onderdeel zwaar bewerkt zal worden — diepe zakken, asymmetrische materiaalverwijdering, nauwe vlakheidstoleranties — is T651 de betere keuze. De spanningsarmmakende rekmethode herverdeelt resterende afschrikspanningen over de dwarsdoorsnede, waardoor kromtrekken tijdens de bewerking wordt verminderd. De mechanische eigenschappen zijn identiek aan T6; T651 biedt dimensionale stabiliteit, geen extra sterkte.
Een opmerking over T62
T62 beschrijft een conditie waarbij de fabrikant of verwerker de oplossingsbehandeling en veroudering uitvoert op een gevormd of gefabriceerd samenstel, in plaats van dat de walserij het materiaal in volledig verouderde staat levert. T62 is geen aparte kwaliteit van 7021 — het beschrijft de verwerkingsroute. Bij het bestellen van basismateriaal dient T6 (of T651 voor bewerkte onderdelen) te worden gespecificeerd. T62 is relevant indien een samenstel na het lassen of vormen een oplossingsbehandeling ondergaat om de volledige sterkte te herstellen.
7021 versus 7075 versus 6061
Deze drie legeringen dekken de meest voorkomende beslissingen voor hoogsterkte aluminium. Onderstaande tabel geeft de belangrijkste selectiecriteria weer.
| Eigendom | 7021-T6 | 7075-T6 | 6061-T6 |
| Treksterkte (UTS) | 470 MPa | 572 MPa | 310 MPa |
| Opbrengststerkte | 420 MPa | 503 MPa | 276 MPa |
| Rek | ~10% | ~11% | 12–17% |
| Dichtheid | 2,78 g/cm³ | 2,81 g/cm³ | 2,70 g/cm³ |
| Lasbaarheid (smeltlassen) | Redelijk — vereist gekwalificeerde MIG/TIG-processen | Slecht — niet aanbevolen voor smeltlassen | Uitstekend — alle gangbare processen |
| Corrosiebestendigheid | Beperkt — vereist coating of anodiseren | Beperkt — vereist coating of bekleding | Goed — bruikbaar in veel omgevingen zonder bescherming |
| Vermoeiingssterkte | ~150 MPa | ~160 MPa | ~97 MPa |
| Bewerkbaarheid | Zeer goed | Goed | Goed |
| Typische toepassingen | Gelaste constructies, mallen, gelaste luchtvaartsubassemblages | Hoogbelaste bewerkte componenten, vliegtuigrompconstructies | Algemene fabricage, maritiem, architectonisch |
Waar 7021 de juiste keuze is
Het onderdeel moet gelast worden en vereist 7000-serie sterkte. 7075 is in essentie onlasbaar — hete scheurvorming in de smeltzone en ernstig sterkteverlies in de warmtebeïnvloede zone maken het onpraktisch voor gelaste samenstellingen. 7021 is ontwikkeld voor deze beperking. Indien lassen de verbindingsmethode is en de 276 MPa vloeigrens van 6061 onvoldoende is, is 7021 de logische stap vooruit.
Malgereedschappen waar sterkte belangrijker is dan wat 6061 biedt. De 420 MPa vloeigrens van 7021 geeft kunststofspuitgiet- en blaasvormgereedschappen een hogere drukclassificatie dan 6061- of 5083-alternatieven tegen vergelijkbare kosten.
Waar 7075 of 6061 beter is
Maximale sterkte zonder lasvereisten. 7075-T6 levert ongeveer 15–18% meer vloeigrens dan 7021. Voor bewerkte constructiecomponenten, vliegtuigbeslag en hoogbelaste onderdelen die gebout of geklonken worden, is 7075 de sterkere keuze. Zie de 7075 aluminiumgids voor volledige eigenschapsgegevens.
Algemene fabricage met goede corrosiebestendigheid. 6061-T6 is lasbaar, vervormbaar, corrosiebestendig en breed verkrijgbaar. Voor constructiefabricage waar 276 MPa vloeigrens voldoende is en lasgemak belangrijk is, is 6061 de standaard. De 6061 aluminiumgids behandelt het volledige profiel.
Werken met 7021 aluminium
Bewerking
7021 bewerkt zeer goed met hardmetalen gereedschap bij hoge spindelsnelheden. Spaanvorming is schoon en spaarbeheersing is beheersbaar — beter dan 6061 en ongeveer vergelijkbaar met 7075. Indien de onderdeelgeometrie diepe zakken, asymmetrische sneden of nauwe vlakheidstoleranties omvat, dient T651 te worden gespecificeerd in plaats van T6 om kromtrekken door het vrijkomen van restspanningen te voorkomen. Voor plaatniveau-bewerkingen — bijknippen, boren, licht frezen — is T6 stabiel.
Lassen
Smeltlassen van 7021 is mogelijk maar vereist meer procesbeheersing dan 5xxx- of 6xxx-legeringen. De legering is beter bestand tegen hete scheurvorming dan 7075, maar is niet immuun. Belangrijke praktijken:
- Toevoegmateriaal. 5xxx-serie toevoegmaterialen — 5356 of 5183 — zijn de standaardkeuze. Zij leveren een lasbadcompositie die stollingsscheuren weerstaat terwijl een aanvaardbare verbindingssterkte behouden blijft.
- Warmte-inbrengbeheersing. De tussentemperatuur dient onder 150°C te blijven. Overmatige warmte-inbreng vergroot de breedte van de warmtebeïnvloede zone en het resulterende sterkteverlies.
- Warmtebehandeling na het lassen. Oplossingsbehandeling en herveroudering kunnen een aanzienlijk deel van het sterkteverlies in de warmtebeïnvloede zone herstellen, maar dit voegt een volledige thermische cyclus toe aan de fabricagesequentie en is mogelijk niet praktisch voor grote samenstellingen. Lassen dienen te worden ontworpen als het sterktebepalende kenmerk van de constructie, met secties die dienovereenkomstig zijn gedimensioneerd.
- Frictieroerlassen. Waar de verbindingsgeometrie dit toestaat, is frictieroerlassen het voorkeursproces. Het blijft onder de oplossingsbehandelingstemperatuur, waardoor meer basismetaalsterkte in de verbinding behouden blijft. Het vereist echter gespecialiseerde apparatuur en is beperkt tot stompe en overlapverbindingen in vlakke of cilindrische geometrieën.
Corrosiebescherming
De corrosiebestendigheid van 7021 is beperkt — een eigenschap die het deelt met vrijwel alle 7xxx-legeringen. Zinkrijk aluminium is gevoelig voor zowel algemene corrosie als spanningscorrosiescheuren in vochtige of chloridehoudende omgevingen. Drie beschermingsstrategieën dekken de meeste toepassingen:
- Anodiseren. Zwavelzuuranodiseren (Type II) bouwt een gecontroleerde oxidebarrière op. Het hoge zinkgehalte kan echter een minder uniforme anodische laag produceren dan bij 6xxx-legeringen, en de anodiseerkwaliteit varieert met badcondities en legeringsbatch. Hard anodiseren (Type III) is mogelijk maar kan de vermoeiingslevensduur verminderen.
- Verfsystemen. Epoxyprimer gevolgd door polyurethaan toplaag is het standaard industriële beschermingssysteem. Voor binnen- of beschutte toepassingen kan een enkellaags systeem volstaan. Oppervlaktevoorbereiding — chemische conversiecoating (Alodine) of dun anodiseren — is essentieel voor verfhechting.
- Drainageontwerp. Waterophopingen, spleten en horizontale oppervlakken waar vocht kan blijven staan, dienen te worden vermeden. Eenvoudige geometrische keuzes verminderen het corrosierisico meer dan elke coating.
Voor- en nadelen in één oogopslag
| Factor | Voordeel | Beperking |
| Sterkte | 470 MPa treksterkte, 420 MPa vloeigrens — in de categorie hoogsterkte aluminium | ~15–18% onder 7075-T6 voor toepassingen waar vloeigrens bepalend is |
| Lasbaarheid | Een van de best lasbare 7xxx-legeringen; haalbaar met gekwalificeerd MIG/TIG | Vereist procesbeheersing; sterkteverlies in de warmtebeïnvloede zone is permanent zonder warmtebehandeling na het lassen |
| Bewerkbaarheid | Zeer goede spaanvorming en oppervlakteafwerking | T651 dient te worden gespecificeerd voor zware bewerking om kromtrekken te voorkomen |
| Corrosiebestendigheid | Toereikend met anodiseren of verf | Ongelegeerd materiaal niet geschikt voor onbeschermd buitengebruik of maritieme toepassingen |
| Vermoeiing | 150 MPa — solide voor constructieve cyclische belasting | Onder 7075 (160 MPa) en 2024 (140 MPa, maar met beter gekerfd vermoeiingsgedrag) |
| Beschikbaarheid | Standaard walsproduct in plaat, staaf en extrusievormen | Minder breed op voorraad dan 6061 of 7075; bevestig beschikbaarheid voordat u eromheen ontwerpt |
| Vervormbaarheid | Toereikend voor extrusieprofielen | Niet geschikt voor koudvervormen of buigen in de T6-conditie |
Conclusie
7021 neemt een smalle maar goed gedefinieerde positie in binnen de 7000-serie: het ruilt ongeveer 15–18% van de pieksterkte van 7075 in voor de mogelijkheid om smeltgelast te worden, maar beperkte corrosiebestendigheid vereist beschermende behandeling en lassen vereist gekwalificeerde processen met het juiste toevoegmateriaal en warmtebeheersing. 7021 is ook minder breed op voorraad dan 6061 of 7075, waardoor beschikbaarheidsbevestiging en verwerkingsondersteuning kritisch zijn vóór ontwerpcommitment.
Linsy Aluminum levert 7021 in plaat, staaf, buis, draad, rol, profiel en blokvormen in T6- en T651-condities met MTC-documentatie bij elke bestelling, SGS-testrapporten op verzoek, en in-house CNC-bewerking, MIG/TIG-lassen, lasersnijden en oppervlakteafwerking; productie op maat met lage minimale bestelhoeveelheid dekt niet-standaard afmetingen met een typische levertijd van 10–60 dagen. Stuur de 7021-kwaliteit, vorm, conditie en vereiste afmetingen voor een specificatiebeoordeling en voorraadbevestiging.
Veelgestelde vragen
Wat maakt 7021 anders dan 7075?
De twee legeringen delen dezelfde Al-Zn-Mg-Cu-familie maar richten zich op verschillende prioriteiten. 7075 is ontworpen voor maximale sterkte (572 MPa treksterkte, 503 MPa vloeigrens in T6) ten koste van het feit dat het in essentie onlasbaar is met smeltprocessen. 7021 ruilt ongeveer 15–18% van die vloeigrens in voor praktische lasbaarheid met gekwalificeerde MIG/TIG-processen. 7021 is de juiste keuze wanneer het onderdeel gelast moet worden; 7075 heeft de voorkeur voor maximale sterkte in geboute, geklonken of bewerkte componenten.
Kan 7021 worden gelast met standaard MIG-apparatuur?
Ja, maar met procesbeheersing die verder gaat dan de gangbare 6xxx- of 5xxx-praktijk. 5xxx-serie toevoegmaterialen (5356 of 5183) zijn de standaardkeuze; de tussentemperatuur dient onder 150°C te blijven, en de verbinding dient te worden ontworpen met verwachting van enig sterkteverlies in de warmtebeïnvloede zone. Voor kritische constructielassen behoudt frictieroerlassen meer verbindingssterkte en dient te worden geëvalueerd indien de onderdeelgeometrie dit toestaat.
Wat is het verschil tussen 7021-T6 en 7021-T651?
De mechanische eigenschappen zijn identiek — 470 MPa treksterkte, 420 MPa vloeigrens, ~10% rek. Het verschil is een spanningsvrije rekmethode (1–3% rek na het afschrikken) die bij T651 wordt toegepast. Dit herverdeelt restspanningen van het afschrikken over de dwarsdoorsnede en vermindert vervorming tijdens bewerking. Voor onderdelen die zwaar worden bewerkt — diepe uitsparingen, asymmetrische sneden, strenge vlakheidstoleranties — is T651 de veiligere keuze. Voor algemene fabricage en lassen is T6 standaard.
Hoe verhoudt 7021 zich tot 6061 voor structurele fabricage?
7021 levert ongeveer 50% hogere vloeigrens dan 6061-T6 (420 MPa versus 276 MPa). De afweging is een slechtere corrosiebestendigheid, strengere laseisen, lagere rek en over het algemeen hogere materiaalkosten. Als de toepassing met 6061 de sterkte-eis kan halen, maken de eenvoudigere fabricage en betere corrosiebestendigheid het de eenvoudigere keuze. 7021 is de juiste keuze wanneer de 276 MPa vloeigrens van 6061 te weinig marge biedt en lassen nog steeds vereist is — indien lassen niet vereist is, kan 7075 de betere sterkte-upgrade zijn.
Vereist 7021 corrosiebescherming tijdens gebruik?
Ja — voor elke toepassing buiten droge binnenomgevingen. Onbehandeld 7021 zal corroderen in vochtige omstandigheden en is gevoelig voor spanningscorrosie onder aanhoudende trekspanning. Zwavelzuuranodiseren of een volledig verfsysteem (conversielaag + epoxyprimer + polyurethaan toplaag) is het minimum voor buitentoepassingen of industriële omgevingen. Voor maritieme of chemische blootstelling moet een andere legeringsfamilie — 5xxx of 6xxx — worden overwogen.
