Especificaciones de la aleación de aluminio
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 sección siguiente describe el sistema para aleaciones forjadas. Las aleaciones de fundición tienen denominaciones similares y utilizan un sistema de cinco dígitos.
Designaciones de las aleaciones de aluminio forjado
El aluminio suele alearse con cobre, zinc, magnesio, silicio, manganeso y 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 1 describe el sistema para las aleaciones forjadas. Las aleaciones de fundición tienen denominaciones similares y utilizan un sistema de cinco dígitos.
- Elemento de aleación Ninguno (99%+ Aluminio) - 1XXX
- Elemento de aleación Cobre - 2XXX
- Elemento de aleación Manganeso - 3XXX
- Elemento de aleación Silicio - 4XXX
- Elemento de aleación Magnesio - 5XXX
- Elemento de aleación Magnesio + Silicio - 6XXX
- Elemento de aleación Zinc - 7XXX
- Elemento de aleación Litio/Otros - 8XXX
Para las aleaciones de aluminio forjado sin alear designadas 1XXX, los dos últimos dígitos representan la pureza del metal. Equivalen a los dos últimos dígitos después del punto decimal cuando la pureza del aluminio se expresa al 0,01 por ciento más cercano. El segundo dígito indica modificaciones en los límites de impurezas. Si el segundo dígito es cero, indica aluminio sin alear con límites de impurezas naturales y del 1 al 9, indican impurezas individuales o elementos de aleación.Para los grupos 2XXX a 8XXX, los dos últimos dígitos identifican diferentes aleaciones de aluminio en el grupo. El segundo dígito indica modificaciones de la aleación. Un segundo dígito igual a cero indica la aleación original y los números enteros del 1 al 9 indican modificaciones consecutivas de la aleación.
La única excepción es cuando un cliente encarga un material para el que la norma de materiales china, británica, europea o internacional aplicable exige que el nivel de una o más de estas sustancias supere los límites especificados en GB/T 26572. En tales casos, el material contendrá un valor de cada una de dichas sustancias conforme a los requisitos de la norma de materiales pertinente.
Propiedades físicas
Densidad
La densidad del aluminio es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, lo que lo convierte en uno de los metales más ligeros disponibles en el mercado. La elevada relación resistencia-peso resultante lo convierte en un importante material estructural que permite aumentar la carga útil o ahorrar combustible, sobre todo en el sector del transporte.
Fuerza
El aluminio puro no tiene una gran resistencia a la tracción. Sin embargo, la adición de elementos de aleación como manganeso, silicio, cobre y magnesio puede aumentar las propiedades de resistencia del aluminio y producir una aleación con propiedades adaptadas a aplicaciones concretas. El aluminio se adapta bien a los ambientes fríos. Tiene la ventaja sobre el acero de que su resistencia a la tracción aumenta al disminuir la temperatura, al tiempo que conserva su tenacidad. En cambio, el acero se vuelve quebradizo a bajas temperaturas.
Resistencia a la corrosión
Cuando se expone al aire, se forma casi instantáneamente una capa de óxido de aluminio en la superficie del aluminio. Esta capa tiene una excelente resistencia a la corrosión. Es bastante resistente a la mayoría de los ácidos, pero menos a los álcalis.
Conductividad térmica
La conductividad térmica del aluminio es unas tres veces mayor que la del acero. Esto hace del aluminio un material importante para aplicaciones de refrigeración y calefacción, como los intercambiadores de calor. Esta propiedad, unida a que no es tóxico, hace que el aluminio se utilice mucho en utensilios de cocina.
Conductividad eléctrica
Junto con el cobre, el aluminio tiene una conductividad eléctrica lo suficientemente alta como para ser utilizado como conductor eléctrico. Aunque la conductividad de la aleación conductora más utilizada (1350) es sólo de unos 62% de cobre recocido, sólo pesa un tercio y, por tanto, puede conducir el doble de electricidad si se compara con el cobre del mismo peso.
Reflectividad
Desde los rayos UV hasta los infrarrojos, el aluminio es un excelente reflector de la energía radiante. Su reflectividad a la luz visible, de unos 80%, lo convierte en un material muy utilizado en luminarias. Las mismas propiedades de reflectividad hacen que el aluminio sea ideal como material aislante para protegerse de los rayos del sol en verano, a la vez que aísla de la pérdida de calor en invierno.
Propiedades típicas del aluminio
| Propiedad | Valor |
| Número atómico | 13 |
| Peso atómico (g/mol) | 26.98 |
| Valencia | 3 |
| Estructura cristalina | FCC |
| Punto de fusión (oC) | 660.2 |
| Punto de ebullición (oC) | 2480 |
| Calor específico medio (0-100oC) (cal/g.oC) | 0.219 |
| Conductividad térmica (0-100oC) (cal/cms.oC) | 0.57 |
| Coeficiente de dilatación lineal (0-100oC) (x10-6/oC) | 23.5 |
| Resistividad eléctrica a 20oC μΩ.cm | 2.69 |
| Densidad (g/cm3) | 2.6898 |
| Módulo de elasticidad (GPa) | 68.3 |
| Relación Poissons | 0.34 |
Propiedades mecánicas
El aluminio se puede deformar mucho sin que falle. Esto permite moldear el aluminio mediante laminado, extrusión, estirado, mecanizado y otros procesos mecánicos. También puede fundirse con una gran tolerancia. La aleación, el trabajo en frío y el tratamiento térmico pueden utilizarse para adaptar las propiedades del aluminio. La resistencia a la tracción del aluminio puro es de unos 90 MPa, pero puede aumentar hasta más de 690 MPa en algunas aleaciones tratables térmicamente.
Propiedades mecánicas de aleaciones de aluminio seleccionadas
| Aleación | Temple | Esfuerzo de prueba 0,2% (MPa) | Resistencia a la tracción (MPa) | Resistencia al cizallamiento (MPa) | Alargamiento A5 (%) | Dureza Vickers (HV) |
| AA1050A | H12 | 85 | 100 | 60 | 12 | 30 |
| H14 | 105 | 115 | 70 | 10 | 36 | |
| H16 | 120 | 130 | 80 | 7 | - | |
| H18 | 140 | 150 | 85 | 6 | 44 | |
| O | 35 | 80 | 50 | 42 | 20 | |
| AA2011 | T3 | 290 | 365 | 220 | 15 | 100 |
| T6 | 300 | 395 | 235 | 12 | 115 | |
| AA3103 | H14 | 140 | 155 | 90 | 9 | 46 |
| O | 45 | 105 | 70 | 29 | 29 | |
| AA4015 | O | 45 | 110-150 | - | 20 | 30-40 |
| H12 | 110 | 135-175 | - | 4 | 45-55 | |
| H14 | 135 | 160-200 | - | 3 | - | |
| H16 | 155 | 185-225 | - | 2 | - | |
| H18 | 180 | 210-250 | - | 2 | - | |
| AA5083 | H32 | 240 | 330 | 185 | 17 | 95 |
| O/H111 | 145 | 300 | 175 | 23 | 75 | |
| AA5251 | H22 | 165 | 210 | 125 | 14 | 65 |
| H24 | 190 | 230 | 135 | 13 | 70 | |
| H26 | 215 | 255 | 145 | 9 | 75 | |
| O | 80 | 180 | 115 | 26 | 46 | |
| AA5754 | H22 | 185 | 245 | 150 | 15 | 75 |
| H24 | 215 | 270 | 160 | 14 | 80 | |
| H26 | 245 | 290 | 170 | 10 | 85 | |
| O | 100 | 215 | 140 | 25 | 55 | |
| AA6063 | O | 50 | 100 | 70 | 27 | 85 |
| T4 | 90 | 160 | 11 | 21 | 50 | |
| T6 | 210 | 245 | 150 | 14 | 80 | |
| AA6082 | O | 60 | 130 | 85 | 27 | 35 |
| T4 | 170 | 260 | 170 | 19 | 75 | |
| T6 | 310 | 340 | 210 | 11 | 100 | |
| AA6262 | T6 | 240 | 290 | - | 8 | - |
| T9 | 330 | 360 | - | 3 | - | |
| AA7075 | O | 105-145 | 225-275 | 150 | 9 | 65 |
| T6 | 435-505 | 510-570 | 350 | 5 | 160 |
Normas del aluminio
La antigua norma BS1470 ha sido sustituida por nueve normas EN. Las normas EN figuran en el cuadro siguiente.
Normas NC para el aluminio
| Estándar | Alcance |
| GB/T 3880.1 | Condiciones técnicas para la entrega de placas, chapas y flejes de aluminio forjado y aleaciones de aluminio (inspección general, requisitos de entrega). |
| GB/T 3880.2 | Propiedades mecánicas de las chapas, hojas y tiras de aluminio forjado y aleaciones de aluminio. |
| GB/T 3880.3 | Dimensiones y tolerancias para chapas y tiras de aluminio forjado y de aleaciones de aluminio (cubre las tolerancias de espesor, anchura, longitud y forma para productos laminados en caliente y en frío en una sola norma, en lugar de la división EN 485-3 / 485-4). |
| GB/T 16475 (de uso común) | Designaciones de temple para el aluminio forjado y las aleaciones de aluminio (sistema chino de temple correspondiente a T4, T6, H14, etc.; función similar a la de la norma EN 515). |
| GB/T 3190 | Composición química del aluminio forjado y de las aleaciones de aluminio (define series de aleaciones como 1050, 3003, 5052, 6061, 7075, etc.; cubre funcionalmente la parte “química” de la norma EN 573-3). |
- Las normas CN difieren de la antigua norma BS1470 en los siguientes aspectos:
- Composición química: sin cambios.
- Sistema de numeración de las aleaciones: sin cambios.
- Las designaciones de temperaturas para aleaciones tratables térmicamente abarcan ahora una gama más amplia de temperaturas especiales. Se han introducido hasta cuatro dígitos después de la T para aplicaciones no estándar (por ejemplo, T6151).
- Designaciones de los revenidos para aleaciones no tratables térmicamente: los revenidos existentes no se modifican, pero ahora se definen de forma más exhaustiva en términos de cómo se crean. El temple blando (O) es ahora H111 y se ha introducido el temple intermedio H112. Para la aleación 5251, los revenidos se indican ahora como H32/H34/H36/H38 (equivalentes a H22/H24, etc.). H19/H22 y H24 aparecen ahora por separado.
- Propiedades mecánicas: se mantienen similares a las cifras anteriores. La tensión de prueba de 0,2% debe indicarse ahora en los certificados de ensayo.
- Las tolerancias se han endurecido en diversos grados.
Tratamiento térmico
- Pueden aplicarse diversos tratamientos térmicos a las aleaciones de aluminio:
- Homogeneización: eliminación de la segregación mediante calentamiento tras la colada.
- Recocido: se utiliza después del trabajo en frío para aleaciones que suelen endurecerse con el trabajo (1XXX ,3XXX y 5XXX).
- Precipitación o endurecimiento por envejecimiento (aleaciones 2XXX, 6XXX y 7XXX).
- Tratamiento térmico en solución antes del envejecimiento de aleaciones de endurecimiento por precipitación.
- Stoving para el curado de revestimientos
- Tras el tratamiento térmico, se añade un sufijo a los números de designación.
- El sufijo F significa “como fabricado”.
- O significa “productos forjados recocidos”.
- T significa que ha sido “tratado térmicamente”.
- W significa que el material ha sido tratado térmicamente por disolución.
- H se refiere a aleaciones no tratables térmicamente que son “trabajadas en frío” o “endurecidas por deformación”.
- Las aleaciones no tratables térmicamente son las de los grupos 3XXX, 4XXX y 5XXX.
Designaciones de tratamiento térmico para aluminio y aleaciones de aluminio
| Plazo | Alcance |
| T1 | Enfriado tras un proceso de moldeado a temperatura elevada y envejecido de forma natural. |
| T2 | Enfriado a partir de un proceso de moldeado a temperatura elevada, trabajado en frío y envejecido de forma natural. |
| T3 | Solución tratada térmicamente, trabajada en frío y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. |
| T4 | Solución tratada térmicamente y envejecida de forma natural hasta alcanzar un estado sustancialmente estable. |
| T5 | Enfriado tras un proceso de moldeado a temperatura elevada y envejecido artificialmente. |
| T6 | Tratada térmicamente por disolución y envejecida artificialmente. |
| T7 | Solución tratada térmicamente y sobreenvejecida/estabilizada. |
Endurecimiento del trabajo
Las aleaciones no tratables térmicamente pueden ajustar sus propiedades mediante el trabajo en frío. El laminado en frío es un ejemplo típico.
Estas propiedades ajustadas dependen del grado de trabajo en frío y de si el trabajo va seguido de algún tratamiento térmico de recocido o estabilización.
La nomenclatura para describir estos tratamientos utiliza una letra, O, F o H seguida de uno o varios números. Como se indica en la tabla siguiente, el primer número se refiere a la condición de trabajo y el segundo al grado de revenido.
Designaciones de aleaciones no tratables térmicamente
| Plazo | Descripción |
| H1X | Trabajo duro |
| H2X | Endurecido y parcialmente recocido |
| H3X | Endurecido y estabilizado mediante tratamiento a baja temperatura |
| H4X | Trabajo endurecido y estofado |
| HX2 | Cuarto duro - grado de trabajo |
| HX4 | Medio duro - grado de trabajo |
| HX6 | Tres cuartos duros - grado de trabajo |
| HX8 | Full hard - grado de trabajo |
Códigos de temperatura de la chapa
| Código | Descripción |
| H112 | Aleaciones que tienen algo de temple por conformación pero no tienen un control especial sobre la cantidad de endurecimiento por tinción o tratamiento térmico. Se aplican algunos límites de resistencia. |
| H321 | Endurecido por deformación a una cantidad inferior a la requerida para un temple H32 controlado. |
| H323 | Versión del H32 especialmente fabricada para ofrecer una resistencia aceptable al agrietamiento por corrosión bajo tensión. |
| H343 | Versión del H34 especialmente fabricada para ofrecer una resistencia aceptable al agrietamiento por corrosión bajo tensión. |
| H115 | Placa de blindaje. |
| H116 | Temple especial resistente a la corrosión. |
