Aluminio y aleaciones de aluminio
El aluminio es el metal más utilizado y comercializado. Es ligero peso y su elevada relación resistencia-peso lo convierten en una buena elección para todo tipo de aplicaciones, desde aviones hasta linternas, plantillas y prácticamente cualquier otra cosa que se pueda fabricar con metal. Aluminio puroprincipalmente en la serie 1xxx de forja. aleaciones de aluminiotiene poca resistencia, pero posee alta conductividad eléctrica, reflectividad y resistencia a la corrosión. Por eso se ha desarrollado una gran variedad de aleaciones de aluminio.
El aluminio es un metal blanco plateado muy resistente a la corrosión. corrosión y, como el oro, es bastante maleable. Es un metal relativamente ligero en comparación con metales como el acero o el níquel, latónEl aluminio es fácilmente mecanizable y puede tener una gran variedad de formas. acabado superficial. También tiene buena conductividad eléctrica y térmica y es muy reflectante al calor y la luz. A temperaturas extremadamente altas (200-250°C), las aleaciones de aluminio tienden a perder parte de su resistencia. Sin embargo, a temperaturas bajo cero temperaturasu fuerza aumenta al tiempo que conserva su ductilidadlo que convierte al aluminio en una aleación extremadamente útil a bajas temperaturas.
Las aleaciones de aluminio son muy resistentes a corrosión que es el resultado de una piel de óxido que se forma como consecuencia de las reacciones con la atmósfera. Esta piel corrosiva protege al aluminio de la mayoría de los productos químicos, las condiciones meteorológicas e incluso muchos ácidos; sin embargo, se sabe que las sustancias alcalinas penetran en la piel protectora y corroen el metal.
El aluminio también tiene una conductividad eléctrica bastante alta, lo que lo hace útil como conductor. El cobre es el conductor más utilizado, con una conductividad de aproximadamente 161% la del aluminio. Los conectores de aluminio tienden a aflojarse tras un uso repetido, lo que provoca arcos eléctricos e incendios, por lo que es necesario extremar las precauciones y adoptar un diseño especial al utilizar cableado de aluminio en edificios.
El aluminio es un metal muy versátil y puede moldearse de cualquier forma conocida. Se puede laminar, estampar, estirar, hilar, laminar, martillar y forjar. El metal puede extruirse en una gran variedad de formas y puede tornearse, fresarse y taladrarse en el proceso de mecanizado. El aluminio se puede remachar, soldar o unir con resina. Para la mayoría de las aplicaciones, el aluminio no necesita revestimiento protector, ya que puede acabarse para que tenga buen aspecto, aunque a menudo se anodiza para mejorar el color y la resistencia.
1100 | 3003 | 5005 | 5052 | 5083 | 5086 | 5454 | 2011 | 2024 | 6061 | 6101 | 6063 | 6262 | 7075 | Aluminio | Tempers de aluminio | Identificación CEN | Aluminio puro | Endurecimiento del trabajo | Tratable térmicamente | Propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio | Propiedades físicas de las aleaciones de aluminio | Aleaciones de aluminio Composición química | Especificaciones Estándar | Resistencia a la corrosión del aluminio en intercambiadores de calor de placas y aletas | Resistencia de los tubos de aluminio para mecánica | Tabla comparativa de aleaciones de aluminio | Aluminio Densidad Gravedad específica
Aleaciones no tratables térmicamente
1100 - Aluminio comercialmente puro. Excelente resistencia a la corrosión, trabajabilidad y soldabilidad. 14.000 a 24.000 psi .
3003 - Aleado con manganeso 1,2%. Muy buena trabajabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Resistencia a la tracción rango de 17.000 a 30.000 psi .
5005 - Aleado con magnesio .8%. Excelente trabajabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Resistencia a la tracción de 18.000 a 30.000 psi.
5052 - Aleado con magnesio 2.5%. Muy buena resistencia a la corrosión, buena trabajabilidad, soldabilidad y resistencia. Resistencia a la tracción entre 31.000 y 44.000 psi.
5083 - Aleado con magnesio 4,45%, manganeso 0,65 % y cromo 0,15%. Excelente soldabilidad, peso ligero y buena =resistencia a la corrosión. Resistencia a la tracción entre 40.000 y 59.000 psi .
5086 - Aleado con magnesio 4,0%, manganeso 0,45% y cromo 0,15%. Muy buena resistencia a la corrosiónbuena trabajabilidad. Resistencia a la tracción entre 40.000 y 54.000 psi.
5454 - Aleado con magnesio 2,7%, manganeso 0,8% y cromo 0,12%. Buena conformabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. A menudo se utiliza para recipientes a presión. Resistencia a la tracción entre 36.000 y 47.000 psi.
Aleaciones tratables térmicamente
2011- es la más mecanizable de las aleaciones de aluminio disponibles habitualmente.
2024 - Aleado con cobre 4.5%. Buena trabajabilidad y resistencia a la corrosión. Se utiliza para aplicaciones estructurales. Resistencia a la tracción entre 30.000 y 63.000 psi.
6061 - aleado con magnesio 1,0% y silicio 0,6%. Buena conformabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Muy buena maquinabilidad. Rendimiento entre 7.000 y 39.000 psi.
6101 es el más adecuado para aplicaciones que requieren una resistencia moderada y una conductividad eléctrica máxima.
6063 - Buena conformabilidad, a menudo denominado aluminio arquitectónico
6262 se diseñó como una aleación de aluminio para operaciones en las que se requiere un mecanizado importante.
7075 - Aleado con zinc, magnesio, cobre y cromo. Poca conformabilidad, buena aptitud para la máquina. Rendimiento entre 32.000 y 76.000 psi.
En propiedades de aluminio que contribuyen a su uso generalizado son:
- El aluminio es ligero; su densidad es sólo un tercio de la del acero.
- El aluminio es resistente a la intemperie, a los gases atmosféricos comunes y a una amplia gama de líquidos.
- El aluminio puede utilizarse en contacto con una amplia gama de alimentos.
- El aluminio es muy reflectante, por lo que se emplea en numerosas aplicaciones decorativas.
- Las aleaciones de aluminio pueden igualar o incluso superar la resistencia del acero de construcción normal.
- El aluminio tiene una gran elasticidad, lo que supone una ventaja en estructuras sometidas a cargas de choque.
- El aluminio mantiene su dureza hasta temperaturas muy bajas, sin volverse quebradizo como el acero al carbono.
- El aluminio es fácil de trabajar y moldear; se puede laminar hasta obtener espesores muy finos. calibre.
- El aluminio conduce la electricidad y calor casi tan bien como el cobre.
El aluminio puro es blando, dúctil, resistente a la corrosión y tiene una elevada conductividad eléctrica (véase la Tabla 1). En consecuencia, se utiliza mucho para las láminas y los cables conductores, pero es necesario alearlo con otros elementos para obtener la mayor resistencia necesaria para otras aplicaciones.
Cuadro 1. Propiedades típicas del aluminio
| Propiedad | Valor |
| Número atómico | 13 |
| Peso atómico (g/mol) | 26.98 |
| Valencia | 3 |
| Estructura cristalina | Cúbico centrado en la cara |
| Punto de fusión (°C) | 660.2 |
| Punto de ebullición (°C) | 2480 |
| Calor específico medio (0-100°C) (cal/g.°C) | 0.219 |
| Conductividad térmica (0-100°C) (cal/cms. °C) | 0.57 |
| Coeficiente de dilatación lineal (0-100°C) (x10-6/°C) | 23.5 |
| Resistividad eléctrica a 20°C (µΩcm) | 2.69 |
| Densidad (g/cm3) | 2.6898 |
| Módulo de elasticidad (GPa) | 68.3 |
| Relación Poissons | 0.34 |
Designaciones de aleaciones de aluminio forjado y fundido
Los principales elementos de aleación son el cobre, el zinc, el magnesio, el silicio, el manganeso y el litio. También se hacen pequeñas adiciones de cromo, titanio, circonio, plomo, bismuto y níquel, y el hierro está invariablemente presente en pequeñas cantidades. Existen más de 300 aleaciones forjadas, de las cuales 50 son de uso común. Normalmente se identifican mediante un sistema de cuatro cifras que se originó en EE.UU. y ahora se acepta universalmente. La Tabla 2 describe el sistema para las aleaciones forjadas. Las aleaciones de fundición tienen designaciones similares y utilizan un sistema de cinco cifras (tabla 2). La tabla 3 enumera las designaciones, características, usos comunes y formas de algunas aleaciones de uso generalizado.
Tabla 2. Designaciones para aleaciones de aluminio aleado forjado y fundido.
| Elemento principal de aleación | Forjado | Fundición |
| Ninguno (99%+ Aluminio) | 1XXX | 1XXX0 |
| Cobre | 2XXX | 2XXX0 |
| Manganeso | 3XXX | |
| Silicio | 4XXX | 4XXX0 |
| Magnesio | 5XXX | 5XXX0 |
| Magnesio + Silicio | 6XXX | 6XXX0 |
| Zinc | 7XXX | 7XXX0 |
| Litio | 8XXX | |
| No utilizado | 9XXX0 |
Tabla 3. Algunas aleaciones de aluminio comunes, sus características y usos habituales.
| Aleación | Características | Usos comunes | Formulario |
| 1050/1200 | Buena conformabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión | Industria alimentaria y química. | S,P |
| 2014A | Tratable térmicamente.Alta resistencia.No soldable.Poca resistencia a la corrosión. | Aeronaves. | E,P |
| 3103/3003 | Aleación de dureza media, buena soldabilidad, conformabilidad y resistencia a la corrosión. | Paneles de vehículos, estructuras expuestas a atmósferas marinas, jaulas de minas. | S,P,E |
| 5251/5052 | Aleación de dureza media, buena soldabilidad, conformabilidad y resistencia a la corrosión. | Paneles de vehículos, estructuras expuestas a atmósferas marinas, jaulas de minas. | S,P |
| 5454* | No tratable en caliente.Se utiliza a temperaturas de 65-200°C.Buena soldabilidad y resistencia a la corrosión. | Recipientes a presión y camiones cisterna. Transporte de nitrato de amonio, petróleo.Plantas químicas. | S,P |
| 5083*/5182 | No tratable térmicamente.buena soldabilidad y resistencia a la corrosión.muy resistente al agua de mar, atmósferas industriales.aleación superior para uso criogénico (en estado recocido). | Recipientes a presión y aplicaciones de transporte por carretera por debajo de 65°C.Estructura de construcción naval en general. | S,P,E |
| 6063* | Aleación de resistencia media, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión. | Extrusiones arquitectónicas (internas y externas), marcos de ventanas, tuberías de riego. | E |
| 6061*/6082* | Aleación de resistencia media, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión. | Estructuras sometidas a esfuerzos, puentes, grúas, cerchas, barriles de cerveza. | S,P,E |
| 6005A | Tratable térmicamente.propiedades muy similares a 6082.preferible como templable al aire, por lo tanto tiene menos problemas de distorsión.no sensible a la entalla. | Extrusiones anchas de pared delgada. | E |
| 7020 | Se endurece de forma natural, por lo que recupera sus propiedades en la zona afectada por el calor después de la soldadura. | Vehículos blindados, puentes militares, cuadros de motocicletas y bicicletas. | P,E |
| 7075 | Tratable térmicamente.Muy alta resistencia.No soldable.Poca resistencia a la corrosión. | Aeronaves. | E,P |
Donde: * = aleaciones más utilizadas, S = chapa, P = placa y E = extrusionesDesignaciones para aleaciones forjadas
Estas aleaciones se dividen en dos categorías distintas
1. Los que obtienen sus propiedades del endurecimiento por deformación.
2. Las que dependen del tratamiento térmico por disolución y del endurecimiento por envejecimiento.
Las propiedades de las aleaciones de las series 1000, 3000 y 5000 se ajustan mediante trabajo en frío, normalmente por laminación en frío.
Las propiedades de estas aleaciones dependen del grado de trabajo en frío y de si el trabajo en frío va seguido de algún tratamiento térmico de recocido o estabilización. Se utiliza una nomenclatura normalizada para describir estas condiciones.
Utiliza una letra, O, F o H seguida de uno o varios números. Se presenta de forma resumida en el Cuadro 4 y se define en el Cuadro 6.
Tabla 4. Nomenclatura normalizada de las aleaciones de aluminio endurecidas por cementación.
| Nuevo símbolo | Descripción | Antiguo BS Símbolo |
| O | Recocido, suave | O |
| F | Como se fabrica | M |
| H12 | Endurecido por deformación, cuarto duro | H2 |
| H14 | Endurecido por la tensión, medio duro | H4 |
| H16 | Endurecido por deformación, tres cuartos de dureza | H6 |
| H18 | Endurecido por deformación, totalmente duro | H8 |
| H22 | Endurecido por deformación, parcialmente recocido cuarto duro | H2 |
| H24 | Endurecido por deformación, parcialmente recocido semiduro | H4 |
| H26 | Endurecido por deformación, parcialmente recocido con tres cuartos de dureza | H6 |
| H28 | Endurecido por deformación, parcialmente recocido totalmente duro | H8 |
| H32 | Endurecido por deformación y estabilizado, cuarto duro | H2 |
| H34 | Endurecido por deformación y estabilizado, semiduro | H4 |
| H36 | Endurecido por deformación y estabilizado, dureza tres cuartos | H6 |
| H38 | Endurecido por deformación y estabilizado, totalmente duro | H8 |
Cuadro 5. Explicaciones de los símbolos utilizados en el cuadro 4.
| Plazo | Descripción |
| Trabajo en frío | La nomenclatura denota el grado de trabajo en frío impuesto al metal utilizando la letra H seguida de números. El primer número indica cómo se consigue el temple. |
| H1x | Endurecido por deformación sólo para obtener la resistencia deseada sin tratamiento térmico suplementario. |
| H2x | Endurecido por deformación y parcialmente recocido. Estas designaciones se aplican a los productos que se endurecen por deformación más de la cantidad final deseada y luego se reduce su resistencia al nivel deseado mediante recocido parcial. Para las aleaciones que se reblandecen por envejecimiento a temperatura ambiente, los revenidos H2x tienen la misma resistencia mínima a la tracción que los correspondientes revenidos H3x. Para otras aleaciones, los revenidos H2x tienen la misma resistencia mínima a la tracción que los correspondientes revenidos H1x y un alargamiento ligeramente superior. |
| H3x | Endurecido por deformación y estabilizado. Estas designaciones se aplican a los productos endurecidos por deformación y cuyas propiedades mecánicas se estabilizan mediante un tratamiento térmico a baja temperatura o como resultado del calor introducido durante la fabricación. La estabilización suele mejorar la ductilidad. Esta designación sólo es aplicable a las aleaciones que, a menos que estén estabilizadas, se reblandecen gradualmente a temperatura ambiente. |
| H4x | H4x Endurecido por deformación y lacado o pintado. Estas designaciones se aplican a los productos endurecidos por deformación y que pueden ser sometidos a un recocido parcial durante el curado térmico que sigue a la operación de pintado o lacado. El segundo número después de H indica el grado final de endurecimiento por deformación, siendo el número 8 el más duro normalmente indicado. El tercer dígito después de H, cuando se utiliza, indica una variación de un temple de dos dígitos. Se utiliza cuando el grado de control del temple o las propiedades mecánicas, o ambos, difieren de, pero se aproximan a, el (o los) de la designación de temple de dos dígitos H a la que se añade, o cuando alguna otra característica se ve afectada significativamente. El estado de recocido totalmente blando se indica con la letra O y el material "tal como se fabrica", es decir, que no ha recibido ningún tratamiento posterior, se indica con la letra F. A modo de ejemplo, puede verse que 3103-0 denota una aleación particular de aluminio y manganeso en estado recocido, blando, mientras que 3103-H16 denota la misma aleación endurecida por deformación a tres cuartos de dureza. |
Para ilustrar esto, por referencia a las Tablas 2 y 4, podemos ver que 3103-0 es una aleación de aluminio manganeso en la condición de recocido blando y 3103-H16 es la misma aleación tres cuartos dura.
Con la flexibilidad de las composiciones, el grado de trabajo en frío y la variación del recocido y la temperatura, se puede conseguir una amplia gama de propiedades mecánicas, especialmente en productos de chapa.
Las aleaciones de las series 2000, 4000, 6000, 7000 y 8000 responden de este modo.
La amplia gama de composiciones de aleación, temperaturas y tiempos de tratamiento térmico en solución, velocidades de enfriamiento a partir de la temperatura, elección del tratamiento de envejecimiento artificial y grado de deformación del producto final permiten obtener una gran variedad de propiedades. Se utiliza un sistema de designaciones estándar, basado en la letra T seguida de un número después de la designación de la aleación, para describir las distintas condiciones. Se definen en la tabla 6.
Tabla 6. Definición de las denominaciones de los tratamientos térmicos para el aluminio y las aleaciones de aluminio.
| Plazo | Descripción |
| T1 | Enfriada tras un proceso de conformación a temperatura elevada y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. Esta designación se aplica a los productos que no han sido trabajados en frío después de enfriarse tras un proceso de conformación a temperatura elevada, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanado o enderezado no tiene ningún efecto sobre las propiedades mecánicas. |
| T2 | Enfriada tras un proceso de conformación a temperatura elevada, trabajada en frío y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. Esta designación se aplica a los productos que se trabajan en frío para mejorar la resistencia tras el enfriamiento de un proceso de conformación a temperatura elevada, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanado o enderezado repercute en las propiedades mecánicas. |
| T3 | Solución tratada térmicamente, trabajada en frío y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. Esta designación se aplica a los productos trabajados en frío para mejorar su resistencia después de un tratamiento térmico de disolución, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanamiento o enderezamiento repercute en las propiedades mecánicas. |
| T4 | Solución tratada térmicamente y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. Esta designación se aplica a los productos que no son trabajados en frío después del tratamiento térmico de disolución, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanamiento o enderezamiento no afecta a las propiedades mecánicas. |
| T5 | Enfriado tras un proceso de moldeado a temperatura elevada y envejecido artificialmente. Esta designación se aplica a los productos que no se trabajan en frío después de enfriarse tras un proceso de conformación a temperatura elevada, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanado o enderezado no afecta a las propiedades mecánicas. |
| T6 | Tratada térmicamente por disolución y envejecida artificialmente. Esta designación se aplica a los productos que no son trabajados en frío después del tratamiento térmico de disolución, o en los que el efecto del trabajo en frío en el aplanamiento o enderezamiento no afecta a las propiedades mecánicas. |
| T7 | T7 Solución tratada térmicamente y sobreenvejecida/estabilizada Esta designación se aplica a los productos envejecidos artificialmente después del tratamiento térmico por disolución para llevarlos más allá de un punto de resistencia máxima con el fin de controlar alguna característica significativa distinta de las propiedades mecánicas. |