Manual del Aluminio y sus Aleaciones

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Siempre resulta de interés tener un prontuario al que acudir para resolver esas dudillas que, en ocasiones, se nos plantean. Son dudas tan básicas que inquietan y que, normalmente, te ponen a prueba en los momentos más inoportunos.

Divagaciones a un lado, aquí os dejamos un resumen de las aleaciones de aluminio y sus designaciones. Le damos de antemano las gracias a nuestro compañero Juan José Vega, Ingeniero Industrial, por su aportación desinteresada.

Un saludo.

El aluminio y sus aleaciones

A pesar de que el aluminio puro es un material poco usado se da la paradoja de que  las  aleaciones  de  este  material  son ampliamente  usadas  en  una grandisima variedad de aplicaciones tanto a nivel industrial como a otros niveles. Por ello pasamos a ver su clasificación, estados y designaciones más comunes:

Clasificación por su proceso

• Aluminios forjados
• Aluminios fundidos

Clasificación por su estado

F: Estado bruto. Es el material tal como sale del proceso de fabricación.

O: Recocido. Se aplica a materiales ya sea de forja como de fundición que han sufrido un recocido completo.

O1: Recocido  a  elevada  temperatura  y  enfriamiento  lento.

O2: Sometido  a  tratamiento  termomecánico.

O3: Homogeneizado. Esta designación se aplica a los alambrones y a las bandas de colada contínua, que son sometidos a un tratamiento de difisión a alta temperatura.

W: Solución tratada térmicamente. Se aplica a materiales que después de recibir un tratamiento térmico quedan con una estructura inestable y sufren envejecimiento natural.

H: Estado de Acritud. Viene con materiales a los que se ha realizado un endurecimiento por deformación.

H1. Endurecido por deformación hasta otener el nivel deseado y sin tratamiento prosterior.

H2.  Endurecido en exceso por  deformación  y  recocido  parcialpar recuperar suavidad sin perder dutilidad.

H3.  Acritud  y  estabilizado.

H4. Acritud y lacado o pintado. Son aleaciones endurecidas en frio y que pueden sufrir un cierto recocido en el tratamiento de curado de la capa de pintura o laca dada.      7En ésta clasificación se usa un segundo dígito (en ocasiones es necesario un tercer dígito) que indica el grado de endurecimiento por deformación.

T: Denomina a materiales que has sido endurecidos por tratamiento térmico con o sin endurecimiento por deformación posterior. Las designaciones de W y T solo se aplican a aleaciones de aluminio ya de forja o de fundición que sea termotratables.  

T1: Enfriado   desde   un   proceso   de   fabricación   realizado   a   una   elevada temperatura    y    envejecido    de    forma    natural.

T2: Enfriado  desde  un  proceso  de  fabricadión  realizado  a  una  alta  temperatura, tragajado   en   frío   y   envejecido   de   forma   natural.

T3: Solución  tratada  térmicamente,  trabajada  en  frío  y  envejecida  a  Tamb  hasta alcanzar una condición estable.

T4: Solución  tratada  térmicamente  y  envejecida  a  Tamb  hasta  alcanzar  una condición estable. Es un tratamiento similar a T3 pero sin el trabajo en frío.

T5: Enfriado   desde   un   proceso   de   fabricación   a   alta   temperatura   y   envejecida artificialmente.

T6: Solución  tratada  térmicamente  y  envejecida  artificialmente.  Son  designados de  esta  forma  los  productos  que  después  de  un  proceso  de  conformado  a  alta temperatura (moldeo o extrusión) no son endurecidos en frío sino que sufren un envejecimiento artificial.

T7: Solución   tratada   térmicamente   y   sobreenvejecida   para   su   completa estabilización.

T8: Térmicamente   tratada   por   disolución,   trabajada   en   frío   y   envejecida artificialmente.

T9: Solución tratada térmicamente, envejecida artificialmente y trabajada en frío.

T10: Enfriado   desde   un   proceso   de   fabricación   realizado   a   una   elevada temperatura,  trabajado  en  frío  y  envejecido  artificialmente  hasta  una  condición sustancialmente estable.

Existen variantes del estado T, a estas variantes se les añaden a la T dos dígitos. Estos  dos  dígitos  son  específicos  para  cada  producto  y  se  usan  para  estado  de alivio de tensiones en productos fabricados mediante el proceso de forja.

Series de aluminios según sus aleantes

Las aleaciones de aluminio (tanto las forjadas como las moldeadas) se clasifican en  función  del  elemento  aleante  usado  (al  menos  el  que  esté  en  mayor proporción).  Los  elementos  aleantes  más  usados  son: 

Serie 2xxx. En  estas  aleaciones  el  principal  elemento  aleante  es  el  Cu,  pero  a  veces tambien  se  le  añade  Mg.  Las  características  de  esta  serie  son: buena relación dureza-peso y mala resistencia a la corrosión. En lo referente a la primera característica decir que algunas de las aleaciones de esta serie tienen que ser sometidas a TT de solubilidad y a veces de envejecimiento para mejorar sus  propiedades  mecánicas.  Una  vez  hecho  esto  la  serie  2xxx  tiene  unas propiedades  mecánicas  que  son  del  orden  y,  a  veces  superiores,  que  las  de  los aceros bajos en carbono. El efecto de los TT es el aumento de la dureza con una bajada de la elongación. En  lo  referente  a  la  segunda  característica  estas  aleaciones  generalmente  son galvanizadas con aluminio de alta pureza o con aleaciones de la serie 6xxx para protegerlas de la corrosión y que no se produzca corrosión intergranular. Los usos más frecuentes que se le dan a estos aluminios son (generalmente son usados  en  lugares  donde  sea  necesario  una  alta  relación  dureza-peso)  en  las ruedas de los camiones y de los aviones, en la suspensión de los camiones, en el fuselage   de   los   aviones,   en   estructuras   que   requieran   buena   dureza   a temperaturas superiores a 150 ºc. Para finalizar decir que salvo la aleción 2219 estas  aleaciones  tienen  una  mala  soldabilidad  pero  una  maquinabilidad  muy buena.

Serie 3xxx. En  estas  aleaciones  el  principal  elemento  aleante  es  el  Mn.  Estas aleaciones  tan  solo  tienen  un  20%  más  de  dureza  que  el  aluminio  puro.  Eso  es porque  el  Mn  solo  puede  añadirse  de  forma  efectivan  en  solo  un  1.5%. Por ello hay muy pocas aleaciones de esta serie. Sin embargo los aluminios 3003, 3×04 y 3105 son muy usados para fabricar utensilios que necesiten dureza media y que sea necesario buena trabajabilidad para fabricarlos como son botellas para bebidas,  utensilios  de  cocina,  intecambiadores  de  calor,  mobiliario,  señales  de tráfico, tejados y otras aplicaciones arquitectónicas.

Serie 4xxx. En  esta  serie  el  principal  elemento  aleante  es  el  Si  que  suele  añadirese  en cantidades  medianamente  elevadas  (por  encima  del  12%)  para  conseguir  una bajada del rango de fusión de la aleación. El objetivo es conseguir una aleación que  funda  a  una  temperatura  más  baja  que  el  resto  de  aleaciones  de  aluminio para  usarlo  como  elemento  de  soldadura.  Estas  aleaciones  en  principio  no  son tratables  termicamente  pero  si  son  usadas  en  soldadura  para  soldar  otra aleaciones  que  son  tratables  termicamente  parte  de  los  elementos  aleantes  de las  aleaciones  tratables  termicamente  pasan  a  la  serie  4xxx  y  convierten  una parte de la aleación en tratable termicamente.  Las aleaciones con un elevado nivel de Si tienen un rango de colores que van desde  el  gris  oscuro  al  color  carbon  y  por  ello  estan  siendo  demandadas  en aplicaciones  arquitectónicas.  La  4032  tiene  un  bajo  coeficiente  de  expansión térmica y una alta resistencia al desgaste lo que la hace bien situada para su uso en la frabricación de pistones de motores.

Serie 5xxx.  Esta serie usa como principal elemento aleante el Mg y a veces tambien se añaden pequeñas cantidades de Mn cuyo objetivo es el de endurecer el aluminio.  El  Mg  es  un  elemento  que  endurece  más  el  aluminio  que  el Mn (un 0.8 de Mg produce el mismo efecto que un 1.25 de Mn) y además se puede añadir más cantidad de Mg que de Mn.  Las principales características de estas aleaciones son una media a alta dureza por endurecimiento por deformación, buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión en ambiento marino y una baja capacidad de trabajo en frío.  Estas   características   hacen   que   estas   aleaciones   se   usen   para   adornos decorativos,  hornamentales  y  arquitectónicos,  en  el  hogar,  iluminación  de  las calles y carreteras, botes, barcos y tanques criogénicos, partes de puentes grua y estructuras de automóviles.

Serie 6xxx.  En estas aleaciones se usan como elementos aleantes el Mg y el Si en proporciones  adecuadas  para  que    se  forme  el  Mg2Si.    Esto  hace  que  esta aleación sea tratable termicamente.  Estas aleciones son menos resitentes que el resto de aleaciones, a cambio tiene tambien  formabilidad,  soldabilidad,  maquinabilidad  y  resistencia  a  la  corrosión. Estas  aleaciones  pueden  modearse  por  un  TT  T4  y  endurecido  por  una  serie  de acciones que completen el TT T6. Su  uso  suele  ser  el  de  aplicaciones  arquitectónicas,  cuadros  de  bicicletas, pasamanos de los puentes, equipo de transporte y estructuras soldadas.

Serie 7xxx.  El Zn añadido en proporciones que van desde el 1 al 8 % es el elemeto aleante en   mayor   proporción   en   estas   aleaciones.   A   veces   se   añaden   pequeñas cantidades de Mg para hacer la aleación tratable termicamente. Tambien es  normal  añadir  otros elementos  aleantes como  Cu  o  Cr en pequeñas cantidades. Debido a que la principal propiedad de estas aleaciones es su alta dureza se suele usar en las estructuras de los aviones, equipos móviles y otras partes altamente forzadas. Debido  a  que  esta  serie  muestra  una  muy  baja  resistencia  a la corrosión  bajo  tensión  se  le  suele  aplicar  levemente  un  TT  para  conseguir  una mejor mezcla de propiedades.

El equipo administrador de Ingeniería de Materiales.