Aluminio 1N50: Composición, Propiedades, Guía de Temperamentos y Aplicaciones

Descripción Completa

1N50 es una aleación de aluminio de resistencia media perteneciente funcionalmente a la familia de la serie 5xxx (clase Al-Mg) y está optimizada para aplicaciones estructurales donde la resistencia a la corrosión y la soldabilidad son críticas. Su principal elemento de aleación es el magnesio, típicamente en un rango de 4.5–5.5 % en peso, con adiciones controladas de manganeso y trazas de cromo y silicio para refinar la estructura de grano y mejorar la resistencia. La aleación no es tratable térmicamente; el fortalecimiento principal se logra mediante endurecimiento por solución sólida del magnesio y por trabajo en frío. Sus características clave incluyen una relación resistencia-peso favorable, excelente resistencia a la corrosión atmosférica y marina, buena soldabilidad con requerimientos mínimos de tratamiento térmico posterior a la soldadura, y una formabilidad razonable en estados más blandos.

Industrias que frecuentemente usan 1N50 incluyen la marina y construcción naval, transporte y fabricación de remolques, revestimientos arquitectónicos y ciertos componentes estructurales automotrices donde se requiere resistencia a la fatiga y comportamiento anticorrosión. Los diseñadores eligen 1N50 sobre aleaciones de menor resistencia y alta conductividad cuando se anticipan capacidades de carga mayores y reparaciones localizadas por soldadura. Comparado con aleaciones tratables térmicamente de mayor resistencia, 1N50 se selecciona a menudo para partes estructurales de mayor tamaño donde la resistencia a la corrosión en servicio y la capacidad para radios de conformado grandes son más importantes que la resistencia máxima del envejecimiento.

Variantes de Estado de Templanza

Templanza	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta (≥30%)	Excelente	Excelente	Estado completamente recocido; ideal para embutición profunda
H12	Baja-Media	Moderada (20–25%)	Buena	Excelente	Endurecido parcialmente por deformación; conformado moderado
H14	Media	Moderada (12–18%)	Buena	Excelente	Semiduro; común para paneles con cargas moderadas
H18	Alta	Baja (6–12%)	Regular	Excelente	Totalmente duro; doblado limitado, usado cuando se requiere rigidez
H22	Media-Alta	Moderada (10–15%)	Moderada	Excelente	Endurecido por deformación y parcialmente recocido; propiedades balanceadas
H32	Media-Alta	Moderada (10–15%)	Moderada	Excelente	Endurecido por deformación y luego estabilizado; retiene resistencia tras soldadura
H116	Media-Alta	Moderada (10–15%)	Moderada	Muy buena	Diseñado para uso en exposición marina con recristalización controlada

Los estados de templanza en 1N50 alteran el comportamiento mecánico combinando el endurecimiento por deformación con tratamientos de estabilización para preservar la resistencia durante operaciones de fabricación posteriores como la soldadura. Los estados blandos O maximizan la ductilidad y formabilidad pero tienen el límite elástico y resistencia a la tracción más bajos, mientras que los estados H sacrifican ductilidad para mayor resistencia y mejor estabilidad dimensional.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10 – 0.40	Silicio bajo controlado para limitar la formación de fierrosilicuros que reducen ductilidad
Fe	0.20 – 0.60	Impureza típica; niveles altos reducen tenacidad y aumentan sensibilidad a grietas
Mn	0.20 – 0.80	Refinador de grano y resistencia a la recristalización; mejora la resistencia
Mg	4.50 – 5.50	Principal elemento de endurecimiento por solución sólida y resistencia a la corrosión
Cu	0.05 – 0.30	Mantenido bajo para preservar resistencia a la corrosión; pequeñas adiciones pueden aumentar resistencia
Zn	0.05 – 0.25	Minoritario; mantenido bajo porque niveles altos pueden reducir resistencia a la corrosión
Cr	0.05 – 0.25	Controla estructura del grano y reduce susceptibilidad a exfoliación y corrosión por tensión
Ti	0.02 – 0.10	Refinador de grano, usado en fundición/colada para controlar microestructura
Otros (cada uno)	≤0.05	Elementos traza y residuos; suma total limitada según especificación

La química de 1N50 se ajusta para maximizar el efecto de solución sólida del magnesio mientras se mantienen bajos los elementos que promueven la formación de intermetálicos. El manganeso y el cromo actúan como microaleantes para estabilizar la microestructura contra el crecimiento de grano y la recristalización durante excursiones térmicas, preservando tenacidad y resistencia a la corrosión intergranular.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de 1N50 muestra un aumento progresivo del límite elástico y resistencia a tracción última con el endurecimiento por deformación; la aleación tiene un compromiso relativamente plano entre resistencia y elongación en comparación con aleaciones tratables térmicamente de la serie 6xxx. En condición recocida presenta una elongación uniforme larga y un exponente de endurecimiento por deformación pronunciado, beneficioso para operaciones de conformado que dependen de la redistribución plástica. La dureza se correlaciona estrechamente con el estado de templanza; los estados H alcanzan valores Brinell típicamente 20–40% mayores que el material O, mejorando la resistencia a la carga localizada pero reduciendo la doblabilidad.

El comportamiento a fatiga de 1N50 se beneficia de su modo de fractura dúctil y su favorable resistencia a la corrosión; el límite de fatiga es sensible al acabado superficial, soldaduras y espesor. Las secciones más delgadas exhiben mayor ductilidad aparente y ligeramente mayores relaciones límite elástico/resistencia a tracción debido a efectos de restricción, mientras que las secciones más gruesas pueden mostrar ductilidad reducida y potencial para porosidad localizada o segregación originada en la fabricación si el procedimiento de colada es deficiente. Los diseñadores deben considerar las tolerancias de conformado dependientes del espesor y el potencial ablandamiento en la zona afectada por el calor (Z.A.C.) junto a las soldaduras al especificar factores de seguridad para piezas sometidas a cargas cíclicas.

Propiedad	O/Recocido	Templanza Clave (H32/H116)	Notas
Resistencia a tracción	~170 MPa	~270–300 MPa	Valores H32/H116 dependen del grado de trabajo en frío y estabilización
Límite elástico	~60–90 MPa	~200–240 MPa	El límite elástico aumenta significativamente con el endurecimiento por deformación
Elongación	~30–35%	~10–16%	Elongación reducida en templanzas más duras; depende del espesor
Dureza (HB)	~35–45 HB	~75–95 HB	Dureza aumenta con trabajo en frío; se refleja en resistencia al desgaste y a la carga localizada

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.66 g/cm³	Típica para aleaciones Al-Mg; contribuye a alta resistencia específica
Rango de fusión	~555–650 °C	Intervalo sólido/líquido depende de contenido exacto de Si/Fe y segregación
Conductividad térmica	120–140 W/m·K	Menor que aluminio puro; adecuada para aplicaciones de dispersión térmica
Conductividad eléctrica	~35–45 % IACS	Reducida respecto a aluminio puro debido a Mg en solución; varía con templanza y proceso
Calor específico	~0.90 kJ/kg·K	Valor típico de aleación de aluminio, útil para cálculos de masa térmica
Coeficiente de expansión térmica	23–25 µm/m·K (20–100 °C)	Expansión relativamente alta; diseñar para expansión diferencial con materiales disímiles

Las propiedades físicas hacen que 1N50 sea atractivo donde se requieren baja masa y conducción térmica junto a capacidad estructural. La conductividad y capacidad térmica de la aleación permiten su uso en roles moderados de gestión térmica, pero los diseñadores deben tener en cuenta la expansión térmica cuando se une a aceros o compuestos para evitar concentraciones de esfuerzos en ciclos térmicos.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Templanzas Comunes	Notas
Chapa	0.3 – 6.0 mm	La resistencia varía con templanza; calibres más delgados muestran mejor formabilidad	O, H14, H32, H116	Ampliamente usada para paneles, carcasas y cubiertas
Placa	6 – 120 mm	Ductilidad inferior en placa gruesa; la resistencia varía menos con el espesor	O, H22, H32, H116	Placa estructural para marino y armazones de transporte
Extrusión	Secciones transversales complejas hasta 300 mm	Puede suministrarse en condiciones sobremaduradas o endurecidas por deformación	O, H12, H14, H32	Buen acabado superficial; usos incluyen rieles y perfiles
Tubo	Diámetros desde pequeños hasta más de 400 mm	Dibujo en frío y envejecimiento ajustan estabilidad dimensional	O, H14, H18	Usado en armazones hidráulicos y tuberías expuestas a corrosión
Barra/Rodaje	Redondo/hexagonal hasta 200 mm	Dibujado en frío o laminado en caliente; propiedades mecánicas responden al trabajo en frío	O, H12, H18	Materia prima para mecanizado y pasadores/barras estructurales

Las diferencias en el proceso guían la selección de la forma del producto; la producción de chapa involucra laminación con control estricto de espesor y generalmente resulta en una superficie fina y trabajada, mientras que la producción de placa puede incluir recocidos de homogeneización para minimizar segregaciones en línea media. Las extrusiones permiten secciones transversales complejas pero requieren un cuidadoso diseño del dado para aleaciones con Mg para evitar ondulaciones superficiales y asegurar tolerancias dimensionales.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	1N50	USA	Denominación propietaria o comercial; química alineada con la clase Al-Mg
EN AW	equivalente ~5xxx	Europa	Equivalente aproximado en la serie EN AW 5xxx; la coincidencia exacta depende del contenido de Mg y Mn
JIS	serie ~A5xxx	Japón	Comparable con grados Al-Mg JIS usados en componentes marinos y estructurales
GB/T	serie ~5xxx	China	Equivalentes locales disponibles con rangos similares de Mg y propiedades mecánicas

Las entradas de grados equivalentes deben tratarse como aproximaciones funcionales; la selección final requiere cruzar los límites químicos y mecánicos especificados en las normas aplicables. Las normas regionales pueden enfatizar límites de impurezas, controles de la estructura de grano o clasificaciones de temple ligeramente diferentes, lo que conduce a diferencias prácticas en el desempeño, especialmente para piezas críticas en aplicaciones marinas y aeroespaciales.

Resistencia a la Corrosión

El 1N50 muestra excelente resistencia a la corrosión atmosférica general, atribuida a la formación de una capa estable de óxido y al papel beneficioso del magnesio en la formación de película pasiva. En ambientes marinos la aleación tiene buen desempeño, resistiendo la corrosión uniforme y mostrando una resistencia razonable a la picadura cuando se protege con acabados superficiales adecuados y estrategias de protección catódica. Sin embargo, en atmósferas altamente contaminadas o industriales que contienen cloruros y sulfatos, la corrosión localizada puede acelerarse a menos que se apliquen recubrimientos protectores o anodizado.

La susceptibilidad a la corrosión por tensión es baja a moderada en comparación con aleaciones Al-Zn-Mg de alta resistencia tratables térmicamente; la combinación de resistencia moderada y contenido de Mg significa que 1N50 no es inmune, especialmente bajo tensiones residuales de tracción y temperaturas elevadas. Se deben considerar las interacciones galvánicas al acoplar 1N50 con metales catódicos como aceros inoxidables y aleaciones de cobre; el aluminio corroerá preferentemente a menos que esté eléctricamente aislado o protegido. En comparación con aleaciones de las series 3xxx y 1xxx, 1N50 sacrifica una formabilidad ligeramente reducida a cambio de una resistencia significativamente mejorada y una resistencia a la corrosión comparable o superior en servicio expuesto a cloruros.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

1N50 se suelda fácilmente con métodos de fusión comunes como MIG (GMAW), TIG (GTAW) y soldadura por resistencia con bajo riesgo de fisuración por solidificación cuando se siguen buenas prácticas. Los aportes recomendados son aleaciones Al-Mg compatibles (por ejemplo, equivalentes a ER5356 o ER5183) para mantener la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas en la soldadura y la Zona Afectada por el Calor (HAZ). La HAZ puede mostrar cierto ablandamiento relativo al material base trabajado en frío, pero los tempers estabilizados como H32 y los acabados mecánicos post-soldadura minimizan la distorsión y la pérdida local de resistencia.

Maquinabilidad

El mecanizado de 1N50 es moderadamente difícil; su ductilidad puede producir virutas largas y continuas si la geometría de la herramienta y los avances no están optimizados. Las herramientas de carburo con ángulo de corte positivo y geometrías de hélice variable funcionan bien, con velocidades de corte típicas más bajas que para las series 6xxx debido a su tendencia a endurecerse en trabajo, y avances elevados para promover la rotura de virutas. El acabado superficial y el control de tolerancias son alcanzables con herramientas industriales estándar, pero deben diseñarse márgenes para evitar vibraciones y para sujetar secciones delgadas en el proceso.

Formabilidad

El desempeño en formado es óptimo en tempers O y ligeros H, donde la aleación soporta radios cerrados y una elongación plástica significativa sin agrietamiento. Los radios mínimos de curvado dependen del temper y del espesor; reglas generales típicas para chapa en temper O son 1.0–1.5× espesor para doblado en aire, aumentando con tempers más duros. La respuesta al trabajo en frío es predecible y uniforme; las piezas que requieren alta resistencia final tras el formado suelen conformarse en temper O y luego trabajarse en frío a tempers H para alcanzar las propiedades mecánicas deseadas.

Comportamiento ante Tratamiento Térmico

Como aleación no tratable térmicamente, el 1N50 no aumenta su resistencia mediante tratamientos de solución y envejecimiento artificial; las mejoras de resistencia se obtienen principalmente por trabajo en frío y endurecimiento mecánico. El recocido (total o parcial) se utiliza para restaurar la ductilidad para operaciones de formado: las temperaturas típicas de recocido total son en el rango de 350–420 °C con enfriamiento controlado para evitar un crecimiento de grano excesivo. Los tratamientos de estabilización (p. ej., H32) aplican recalentamientos ligeros o estiramientos para minimizar el envejecimiento natural y la pérdida de resistencia durante ciclos térmicos posteriores, ayudando a preservar las propiedades mecánicas en estructuras soldadas.

Si ocurren excursiones térmicas durante la fabricación, solo los procesos basados en el temper como la recuperación y la recristalización cambiarán significativamente las propiedades; los diseñadores deben evitar temperaturas que excedan el umbral de recocido de la aleación durante el servicio o el post-procesado, ya que el ablandamiento no intencionado reduce el límite elástico y la resistencia a la fatiga. Tratamientos mecánicos post-soldadura como el granallado o el estirado pueden usarse para reintroducir esfuerzos residuales compresivos beneficiosos y recuperar la resistencia local.

Comportamiento a Alta Temperatura

A temperaturas elevadas (por encima de ~100–150 °C), 1N50 sufre reducción gradual de resistencia debido a procesos de recuperación y difusión acelerada que afectan la distribución del soluto Mg. Los límites de servicio para cargas sostenidas se fijan típicamente de forma conservadora por debajo de 100 °C para evitar el ablandamiento a largo plazo y la pérdida de capacidad de fluencia. La oxidación se limita a la formación normal de óxido de aluminio en condiciones ambientales, pero la exposición prolongada a atmósferas oxidantes a altas temperaturas puede engrosar los óxidos superficiales y afectar la resistencia térmica de contacto.

El comportamiento de la HAZ cercano a soldaduras es una consideración crítica para el servicio a alta temperatura porque el ablandamiento local puede reducir la vida a fatiga y aumentar el riesgo de fluencia bajo cargas sostenidas. Para excursiones térmicas a corto plazo o ciclos de horneado de pintura en acabado, 1N50 tolera temperaturas moderadas; sin embargo, los diseñadores deben validar la estabilidad dimensional y la evolución de esfuerzos residuales en componentes que esperen sufrir ciclos térmicos significativos.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por Qué Se Usa 1N50
Automotriz	Paneles estructurales, cuerpos de remolques	Buen equilibrio de resistencia, formabilidad y resistencia a la corrosión para componentes expuestos
Marina	Chapas de casco, superestructura, accesorios de cubierta	Excelente resistencia a cloruros y soldabilidad para uso a bordo
Aeroespacial	Elementos secundarios, partes estructurales interiores	Alta resistencia específica con buen desempeño a fatiga en estructuras primarias no críticas
Electrónica	Carcasas, disipadores de calor de uso moderado	Conductividad térmica adecuada para disipación pasiva; bajo peso favorece la portabilidad

1N50 es ampliamente especificado para aplicaciones estructurales de servicio medio donde la exposición a ambientes corrosivos y la necesidad de soldadura o formado en campo son comunes. Su combinación de resistencia a la corrosión, soldabilidad y resistencia efectiva lo hace una opción costo-efectiva para grandes paneles y ensamblajes fabricados donde aleaciones tratables térmicamente de mayor resistencia no son necesarias.

Consejos para la Selección

Al seleccionar 1N50 para un componente, priorice escenarios donde se requiere una combinación de resistencia a la corrosión, soldabilidad y resistencia estructural de moderada a alta sin necesidad de endurecimiento por precipitación. Escoja temper O recocido para operaciones complejas de formado y cambie a tempers H tras el formado si se requiere un límite elástico más alto.

En comparación con aluminio comercialmente puro (1100), 1N50 ofrece resistencia significativamente mayor a costa de una conductividad eléctrica modestamente reducida y formabilidad ligeramente menor para embutición profunda. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, 1N50 típicamente presenta mayor resistencia con resistencia a la corrosión marina comparable o mejor gracias a su contenido optimizado de Mg y microaleaciones. En relación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, 1N50 carece de la resistencia máxima en envejecido, pero es preferido cuando soldabilidad superior, desempeño anticorrosivo en servicio y fabricación coste-efectiva en estructuras grandes son los factores clave de diseño.

Resumen Final

1N50 permanece relevante como una aleación estructural Al-Mg versátil que equilibra resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación para usos marinos, transporte e ingeniería estructural general. Su metalurgia no tratable térmicamente simplifica los procesos de fabricación y reparación, entregando la confiabilidad mecánica requerida para muchos sistemas estructurales modernos y livianos.