En función de sus elementos de aleación y del tratamiento térmico, los tipos de aluminio pueden presentar una amplia variedad de propiedades. Estas van desde un aspecto atractivo, facilidad de fabricación y buena resistencia a la corrosión hasta una elevada relación resistencia-peso, buena soldabilidad y alta tenacidad a la fractura. En última instancia, la elección del tipo de aluminio adecuado depende de la aplicación prevista y de las condiciones de trabajo a las que deba someterse.
En los apartados siguientes se describen sucesivamente cada una de las series de aleaciones de aluminio, resumiendo las características que las definen, los grados típicos y los usos habituales que sirven de guía para la selección del material.
En función de sus elementos de aleación y del tratamiento térmico, los tipos de aluminio pueden presentar una amplia variedad de propiedades. Estas van desde un aspecto atractivo, facilidad de fabricación y buena resistencia a la corrosión hasta una elevada relación resistencia-peso, buena soldabilidad y alta tenacidad a la fractura. En definitiva, la elección del tipo de aluminio adecuado depende de la aplicación prevista y de las condiciones de trabajo a las que deba someterse.
En los apartados siguientes se describen, una por una, las distintas series de aleaciones de aluminio, resumiendo las características que las definen, los grados típicos y los usos habituales que sirven de guía a la hora de seleccionar el material.
Tabla 1. Comparación de diferentes series de aleaciones de aluminio
Serie
Elemento de aleación principal
Calidades representativas
Tratable térmicamente
Características típicas
Aplicaciones habituales
1xxx
Aluminio puro (≥99 %)
1050, 1060, 1100, 1350
No
Excelente resistencia a la corrosión, excelente conductividad eléctrica y térmica, baja resistencia mecánica, excelente conformabilidad
Conductores eléctricos, equipos de procesamiento químico, reflectores, industrias alimentaria y química
2xxx
Cobre (Cu)
2014, 2024, 2219
Sí
Alta resistencia, buena maquinabilidad, resistencia reducida a la corrosión, soldabilidad limitada
Estructuras aeroespaciales, accesorios para aeronaves, componentes estructurales de alta resistencia
3xxx
Manganeso (Mn)
3003, 3004, 3105
Resistencia moderada, excelente conformabilidad, buena resistencia a la corrosión
Cubiertas y revestimientos, utensilios de cocina, intercambiadores de calor, depósitos de almacenamiento
4xxx
Silicio (Si)
4032, 4043, 4643
Por lo general, no*
Punto de fusión más bajo, buena resistencia al desgaste, adecuado para soldadura y soldadura fuerte
Alambre de aportación para soldadura, materiales de soldadura fuerte, componentes de automoción
5xxx
Magnesio (Mg)
5005, 5052, 5083, 5086
Resistencia de moderada a alta, excelente resistencia a la corrosión (especialmente en entornos marinos), excelente soldabilidad
Estructuras marinas, recipientes a presión, equipos de transporte, construcción naval
6xxx
Magnesio + silicio (Mg₂Si)
6061, 6063
Resistencia media, buena resistencia a la corrosión, excelente extrudibilidad, buena soldabilidad
Extrusiones estructurales, componentes arquitectónicos, chasis de automóviles, maquinaria
7xxx
Zinc (Zn)
7050, 7075
Resistencia muy elevada, buena resistencia a la fatiga, menor resistencia a la corrosión que la mayoría de las demás series
Estructuras aeronáuticas, componentes aeroespaciales, equipamiento de defensa, artículos deportivos
8xxx
Otros elementos (Fe, Ni, Li, etc.)
8006, 8011, 8079, 8090
Varía
Las propiedades dependen de la composición de la aleación y de la aplicación prevista
Láminas y envases, conductores eléctricos, aleaciones especiales para la industria aeroespacial
9xxx
Sin asignar
—
Serie no utilizada actualmente
Las series de aluminio 1xxx (1050, 1060, 1100, 1145, 1200, 1230, 1350 y otras) se caracterizan por una excelente resistencia a la corrosión, una alta conductividad térmica y eléctrica, bajas propiedades mecánicas y una excelente maleabilidad. Se puede lograr un aumento moderado de la resistencia mediante el endurecimiento por deformación. El hierro y el silicio son las principales impurezas de esta serie.
Las aleaciones de aluminio de la serie 2xxx (2011, 2014, 2017, 2018, 2124, 2219, 2319, así como los grados de fundición como el 201.0, 203.0, 206.0, 224.0 y 242.0) requieren un tratamiento térmico de solubilización para alcanzar sus propiedades óptimas. En el estado de tratamiento térmico de solubilización, sus propiedades mecánicas son similares a las del acero con bajo contenido en carbono —y, en ocasiones, las superan—. En algunos casos, se aplica un tratamiento térmico de precipitación (envejecimiento) para mejorar aún más las propiedades mecánicas. Este tratamiento aumenta el límite elástico, aunque a costa de cierta pérdida de alargamiento, mientras que su efecto sobre la resistencia a la tracción es comparativamente menor.
La serie 2xxx no ofrece una resistencia a la corrosión tan buena como la mayoría de las demás aleaciones de aluminio y, en determinadas condiciones, estas aleaciones pueden ser susceptibles a la corrosión intergranular. Aun así, ofrecen un buen rendimiento en piezas que requieren una buena resistencia a temperaturas de hasta 150 °C (300 °F). A excepción del grado 2219, estas aleaciones tienen una soldabilidad limitada, aunque algunas ofrecen una maquinabilidad superior. El aluminio de grado 2024 es la aleación más popular de esta serie y se utiliza ampliamente en la construcción aeronáutica.
Las aleaciones de aluminio de la serie 3xxx (3003, 3004, 3105 y los grados de fundición como 383.0, 385.0, A360 y 390.0) no suelen ser tratables térmicamente, pero ofrecen aproximadamente un 20 % más de resistencia que la serie 1xxx. Dado que solo se puede añadir de forma efectiva una cantidad limitada de manganeso (hasta aproximadamente un 1,5 %) al aluminio, el manganeso actúa como elemento principal únicamente en unas pocas aleaciones.
El silicio es el principal elemento de aleación de la serie 4xxx (4032, 4043, 4145, 4643 y otras) y puede añadirse en cantidades de hasta un 12 %, lo que reduce considerablemente el intervalo de fusión. Por este motivo, las aleaciones de aluminio y silicio se utilizan en alambres de soldadura y como aleaciones de soldadura fuerte para unir aluminio, en los casos en que se requiere un intervalo de fusión inferior al del metal base. Las aleaciones que contienen cantidades apreciables de silicio adquieren un color que va del gris oscuro al carbón cuando se les aplican acabados de óxido anódico, lo que las hace muy populares para aplicaciones arquitectónicas.
El magnesio es el principal elemento de aleación de la serie 5xxx. Cuando se utiliza solo o junto con el manganeso, da lugar a una aleación de resistencia moderada a alta, endurecible por deformación. El magnesio es considerablemente más eficaz que el manganeso como endurecedor —aproximadamente un 0,8 % de Mg equivale a un 1,25 % de Mn— y puede añadirse en cantidades significativamente mayores. Las aleaciones de aluminio de esta serie (5005, 5052, 5083, 5086 y otras) ofrecen buenas características de soldadura y una resistencia relativamente buena a la corrosión en ambientes marinos. Sin embargo, en el caso de las aleaciones con mayor contenido de magnesio, se debe limitar la cantidad de deformación en frío y la temperatura de funcionamiento (alrededor de 150 °F) para evitar la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión.
Las aleaciones de aluminio de la serie 6xxx (6061, 6063) contienen silicio y magnesio en proporciones aproximadamente iguales a las necesarias para formar siliciuro de magnesio (Mg₂Si), lo que las hace aptas para el tratamiento térmico. Aunque no son tan resistentes como la mayoría de las aleaciones de las series 2xxx y 7xxx, las de la serie 6xxx ofrecen una buena conformabilidad, soldabilidad y mecanizabilidad, así como una resistencia a la corrosión relativamente buena, junto con una resistencia media. Los grados de este grupo susceptible de tratamiento térmico pueden conformarse en el estado T4 (tratamiento térmico de solubilización, pero sin tratamiento térmico de precipitación) y, posteriormente, reforzarse tras la conformación hasta alcanzar las propiedades completas del estado T6 mediante un tratamiento térmico de precipitación.
El zinc, en proporciones del 1 al 8 %, es el principal elemento de aleación de la serie 7xxx (7075, 7050, 7049 y grados de fundición como el 710.0 y el 711.0). Cuando se combina con un porcentaje menor de magnesio, el resultado es una aleación tratable térmicamente de resistencia moderada a muy alta. También se suelen añadir otros elementos, como el cobre y el cromo, en pequeñas cantidades. La serie 7xxx se utiliza en estructuras de fuselajes, equipos móviles y otras piezas sometidas a grandes esfuerzos. Las aleaciones 7xxx de mayor resistencia presentan una menor resistencia a la corrosión bajo tensión y, por lo tanto, suelen utilizarse en un estado de endurecimiento ligeramente sobreenvejecido para lograr un mejor equilibrio entre resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y tenacidad a la fractura.
La serie 8xxx (8006, 8111, 8079 y grados de fundición como el 850.0, el 851.0 y el 852.0) se reserva para elementos de aleación distintos de los utilizados en las series 2xxx a 7xxx. El hierro y el níquel aumentan la resistencia sin una pérdida significativa de conductividad eléctrica, lo que los hace útiles en aleaciones conductoras como la 8017. La aleación de aluminio y litio 8090, que destaca por su resistencia y rigidez excepcionalmente elevadas, se desarrolló para aplicaciones aeroespaciales. Las aleaciones de la serie 8000 se corresponden con designaciones del Sistema Unificado de Numeración, como A98XXX.
La serie 9xxx no está en uso actualmente.
Este artículo clasifica el aluminio por series de aleaciones. Las guías relacionadas de la serie «Aluminio» abordan los temas que necesitarás conocer junto con este artículo. La sección «Propiedades del aluminio» detalla las características mecánicas, físicas y de rendimiento que distinguen una serie de otra. «Especificaciones del aluminio» explica el sistema de designación de cuatro dígitos y de temple que se utiliza para definir con precisión cada grado, y «Normas del aluminio» establece los marcos normativos que rigen dichas designaciones en las diferentes regiones.
Las calidades de aluminio se clasifican en series que van de la 1xxx a la 9xxx en función de su principal elemento de aleación. Cada serie ofrece una combinación específica de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, facilidad de conformado y capacidad de tratamiento térmico.
Las series 2xxx, 6xxx y 7xxx son tratables térmicamente y aumentan su resistencia mediante tratamientos térmicos de solubilización y precipitación. Las series 1xxx, 3xxx, 4xxx y 5xxx, por lo general, no son tratables térmicamente y su resistencia se potencia principalmente mediante el endurecimiento por deformación.
La serie 7xxx, aleada principalmente con zinc, incluye algunas de las aleaciones de aluminio de mayor resistencia, como la 7075. Estas se utilizan ampliamente en el sector aeroespacial y en otras aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos.
La serie 5xxx, aleada con magnesio, ofrece una resistencia relativamente buena a la corrosión en ambientes marinos, lo que hace que grados como el 5083 y el 5086 sean opciones muy populares para aplicaciones marinas.
El silicio reduce el intervalo de fusión del aluminio, razón por la cual las aleaciones de la serie 4xxx se utilizan en alambres de soldadura y aleaciones de soldadura fuerte, en las que se requiere un punto de fusión inferior al del metal base.