Aluminio 2018: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción Integral

La aleación 2018 forma parte de la serie 2xxx de aleaciones de aluminio, una categoría caracterizada principalmente por el cobre como elemento de aleación principal. La familia 2xxx es reconocida por su alta resistencia producida mediante endurecimiento por precipitación, y el 2018 generalmente contiene un elevado contenido de cobre además de cantidades controladas de manganeso, hierro y magnesio para ajustar la resistencia y la tenacidad.

El 2018 es una aleación tratable térmicamente que se fortalece mediante tratamiento térmico en solución, temple y envejecimiento artificial para precipitar Al2Cu y fases asociadas; el endurecimiento por deformación juega un papel secundario en algunos tratamientos. La aleación ofrece alta resistencia estática y buena maquinabilidad, pero posee una resistencia a la corrosión inherente relativamente baja y una soldabilidad limitada en comparación con muchas aleaciones 5xxx y 6xxx.

Las industrias típicas que utilizan el 2018 incluyen accesorios y elementos estructurales aeroespaciales, equipo militar, utillajes y dispositivos, así como ciertas aplicaciones automotrices de alta resistencia donde la relación resistencia-peso es crucial y la corrosión puede ser gestionada mediante revestimientos o recubrimientos. Los ingenieros seleccionan el 2018 cuando su combinación de alta resistencia, buena tenacidad a la fractura tras envejecimiento y maquinabilidad supera las desventajas frente a la resistencia atmosférica o marina a la corrosión y la soldabilidad.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recocido; ideal para conformado y soldadura fuerte
H14	Moderado	Baja-Moderada	Regular	Baja	Endurecido por deformación; ductilidad limitada
T3	Moderado-Alto	Moderada	Regular	Baja	Tratado en solución, trabajado en frío, envejecido naturalmente
T4	Moderado-Alto	Moderada	Regular	Baja	Tratado en solución y envejecido naturalmente
T5	Alto	Baja-Moderada	Limitada	Baja	Enfriado desde alta temperatura y envejecido artificialmente
T6	Alto	Baja-Moderada	Limitada	Baja	Tratado en solución y envejecido artificialmente para máxima resistencia
T651	Alto	Baja-Moderada	Limitada	Baja	T6 con alivio de tensiones por estirado para reducir deformaciones

El temple influye de manera significativa en las propiedades del 2018 porque los precipitados ricos en cobre controlan la resistencia y la tenacidad. El material recocido (O) se utiliza cuando predomina el conformado, mientras que T6/T651 se emplean cuando se requiere máxima resistencia y estabilidad dimensional a pesar de una ductilidad reducida.

La ruta de procesamiento (trabajo en frío previo al envejecimiento, enderezado por estirado) también ajusta las tensiones residuales y la vida a fatiga; la especificación del temple debe coincidir con las condiciones previstas de fabricación y servicio para evitar un diseño sobredimensionado o subdimensionado de los componentes.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.15 máx.	Impureza; bajo contenido minimiza intermetálicos frágiles
Fe	0.5–1.2	Impureza; aumenta resistencia pero puede reducir ductilidad
Mn	0.4–1.0	Controla estructura de grano y mejora tenacidad a la fractura
Mg	0.2–0.8	Contribuye a la sinergia en el endurecimiento por envejecimiento con Cu
Cu	3.5–5.0	Elemento principal de fortalecimiento (forma precipitados Al2Cu)
Zn	0.25 máx.	Minoritario; contribución limitada a la resistencia
Cr	0.1–0.3	Control de la estructura de grano; reduce la recristalización
Ti	0.05–0.20	Refinador de grano para productos trabajados
Otros / Al balance	Balance	Residuos y elementos en trazas; aluminio constituye el balance

El desempeño del 2018 está dominado por el contenido de cobre que permite el endurecimiento por precipitación y la alta resistencia en estado envejecido. Adiciones menores como manganeso y cromo refinan la estructura de grano y estabilizan las propiedades mecánicas durante variaciones térmicas y trabajo mecánico, mientras que los niveles de hierro y silicio se controlan para limitar intermetálicos perjudiciales que podrían fragilizar la aleación.

Propiedades Mecánicas

En los tratamientos de envejecimiento máximo (T6/T651), el 2018 exhibe alta resistencia a la tracción máxima y buen límite elástico en comparación con la mayoría de aleaciones de aluminio trabajadas, lo que lo hace adecuado para componentes estructurales con altas cargas. La elongación en estos estados es limitada, pero suficiente para muchos componentes mecanizados o con mínimos conformados; la resistencia a la fatiga es razonable pero sensible al acabado superficial y al estado de corrosión.

El 2018 recocido (O) muestra mucha mayor ductilidad y menores límites elásticos y resistencia a la tracción, beneficiosos para procesos de conformado y doblado, pero requiere tratamiento térmico posterior para aplicaciones estructurales. El espesor también influye en las propiedades mecánicas; las secciones gruesas pueden ser difíciles de tratar uniformemente en solución y pueden presentar respuesta desigual al envejecimiento o propiedades diferenciales a través del espesor de la sección.

La dureza en los estados máximos aumenta significativamente respecto a la condición O y se correlaciona con los valores de resistencia a la tracción; sin embargo, la dureza y resistencia disminuyen en las zonas afectadas por el calor durante soldadura por fusión y durante sobreenvejecimiento a temperaturas elevadas de servicio. La iniciación de grietas por fatiga en el 2018 envejecido suele originarse en marcas de mecanizado o picaduras por corrosión, por lo que el tratamiento superficial y el diseño para detener grietas son críticos.

Propiedad	Condición O / Recocido	Temple Clave (p.ej., T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	~200–260 MPa	~430–520 MPa	T6 rinde UTS sustancialmente más alta debido al endurecimiento por precipitación
Límite elástico	~70–150 MPa	~320–380 MPa	El límite elástico aumenta con la edad; el trabajo en frío eleva aún más el límite en algunos templados H
Elongación	>20%	~6–12%	La ductilidad disminuye en estados con envejecimiento máximo; depende del espesor
Dureza (Brinell)	~40–60 HB	~110–140 HB	Correlaciona con la resistencia; suavizado en ZAC reduce dureza local tras soldadura

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78–2.82 g/cm³	Ligeramente mayor que el Al puro debido al contenido de Cu
Rango de fusión	~500–635 °C	Rango sólido-líquido; las aleaciones funden en un rango, no en un punto único
Conductividad térmica	~120–150 W/m·K	Menor que el Al puro; el cobre reduce la conductividad
Conductividad eléctrica	~20–35% IACS	El cobre disminuye la conductividad respecto a aleaciones 1xxx
Calor específico	~0.88–0.92 J/g·K	Similar a otras aleaciones de Al; varía ligeramente con la temperatura
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/m·K (20–100°C)	Comparable con otras aleaciones de Al; importante para diseño de ciclos térmicos

Las propiedades de transporte térmico y eléctrico del 2018 están reducidas respecto al aluminio comercialmente puro debido al cobre y otros elementos de aleación. Estas reducciones son relevantes cuando se elige el 2018 para gestión térmica; otras aleaciones o el cobre pueden ser preferibles cuando la conductividad es crítica.

Las características de fusión y solidificación afectan los tratamientos térmicos y la soldadura; el rango de fusión relativamente amplio incrementa la susceptibilidad a grietas calientes durante la soldadura por fusión y requiere ciclos controlados de calentamiento/enfriamiento durante el tratamiento en solución para evitar fusión incipiente.

Formas de Producto

Forma	Espesor / Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Buen rendimiento en T6; O para conformado	O, T3, T4, T6, T651	Muy utilizada para piezas mecanizadas y pequeñas estructuras
Placa	>6 mm hasta +150 mm	Sensibilidad a sección en tratamiento térmico	O, T6 (cuando es posible)	Placas gruesas son difíciles de envejecer uniformemente
Extrusión	Perfil dependiente	Buena resistencia axial; endurecible por envejecimiento	T6 tras envejecimiento	Limitada por trabajabilidad en caliente y disolución de fases de Cu
Tubo	Diámetros y espesores variados	Similar a extrusiones cuando envejecido	O, T6	Usado para tuberías estructurales y accesorios cuando se necesita resistencia
Barra / Varilla	Diámetros desde pocos mm hasta 150 mm	Buena maquinabilidad en condición envejecida	O, T3, T6	Común para componentes torneados y sujetadores

La forma del producto y la ruta de procesamiento influyen significativamente en las propiedades mecánicas alcanzables porque la efectividad del tratamiento térmico varía con el tamaño y la tasa de enfriamiento de la sección. Las chapas y extrusiones delgadas pueden tratarse en solución y envejecer más uniformemente que las placas gruesas, por lo que la selección de la forma del producto debe considerar tanto la fabricación como los requerimientos mecánicos finales.

El trabajo en frío previo al envejecimiento (T3) ofrece un compromiso entre estabilidad dimensional y resistencia final, mientras que la condición O facilita operaciones complejas de conformado; los diseñadores deben coordinar las capacidades del proveedor (p. ej., tratamiento térmico en solución para secciones gruesas) con las cargas previstas en servicio.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	2018	USA	Designación de la Primary Aluminum Association
EN AW	2018 / 2018A	Europa	A menudo listado como EN AW-2018A; las tolerancias de especificaciones químicas y mecánicas pueden diferir
JIS	A2018	Japón	Diferencias locales en límites de impurezas y temple
GB/T	2A01	China	Designación según norma china; intercambiabilidad limitada sin verificar especificaciones

Existen designaciones equivalentes pero no son universalmente idénticas; los límites de microaleaciones, impurezas permitidas y especificaciones de temple pueden variar entre normas. Los ingenieros deben consultar la norma precisa y los certificados de fábrica al sustituir material procedente de diferentes regiones para asegurar la coincidencia en propiedades mecánicas y respuesta al tratamiento térmico.

Resistencia a la Corrosión

El 2018 tiene una resistencia significativamente menor a la corrosión atmosférica general y a la corrosión por picaduras que la mayoría de las aleaciones de las series 5xxx y 6xxx debido a su contenido de cobre, que promueve la corrosión localizada y el ataque intergranular en ambientes agresivos. En atmósferas marinas y con presencia de cloruros, el 2018 sin protección es propenso a la corrosión por picaduras y de fisuras, requiriendo típicamente revestimiento (alclad) o recubrimientos robustos para un servicio a largo plazo.

La aleación también es más susceptible a la corrosión por esfuerzo (SCC) que las aleaciones de menor contenido de cobre, especialmente en tempers de alta resistencia y bajo tensión en ambientes corrosivos. Se deben considerar interacciones galvánicas: el 2018 es anódico frente a aceros inoxidables y aleaciones de cobre-níquel, generando corrientes galvánicas si permanece acoplado eléctricamente en un ambiente conductor.

Para aplicaciones con exposición inevitable a la corrosión, se emplean medidas de diseño como recubrimientos, protección catódica, aislamiento con sujetadores no conductores y especificación de productos revestidos. En comparación, las aleaciones de la serie 6xxx ofrecen mejor soldabilidad y resistencia a la corrosión, aunque con resistencia máxima algo inferior, lo que impulsa compensaciones en la selección de la aleación.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura por fusión del 2018 es desafiante; la matriz rica en cobre reduce la soldabilidad y aumenta la susceptibilidad a la fisuración en caliente y porosidad. La práctica habitual evita la soldadura por fusión en estructuras con alta carga, prefiriendo sujeción mecánica, soldadura fuerte con fundentes apropiados o soldadura por fricción-agitación, que reduce significativamente el reblandecimiento y fisuración de la zona afectada por calor (HAZ). Cuando la soldadura es necesaria, se recomiendan aleaciones de aporte compatibles como Al-Cu (por ejemplo, variantes 2319/4043 según servicio) y controles estrictos de precalentamiento y postratamiento, esperando una reducción local en propiedades mecánicas en la HAZ.

Maquinabilidad

El 2018 suele clasificarse como buena a excelente en maquinabilidad entre aleaciones de aluminio de alta resistencia porque las aleaciones 2xxx en estado envejecido mecanizan limpiamente y generan una formación de viruta predecible. Herramientas de carburo con ángulo positivo, montajes rígidos, refrigeración abundante y rompevirutas ayudan a controlar la formación de bordes adheridos y mantener la precisión dimensional. La práctica estándar utiliza velocidades de corte moderadas a altas, profundidad de corte relativamente baja en pasadas de acabado y herramientas diseñadas para cortes interrumpidos al enfrentar zonas endurecidas por trabajo mecánico.

Conformabilidad

La conformabilidad del 2018 depende fuertemente del temple; el estado O proporciona los mejores radios de doblado y formabilidad por estirado, mientras que los tempers T6/T651 tienen ductilidad limitada y requieren radios de doblado mayores. Para doblado, un radio interior mínimo aproximado de 1–2× espesor del material es un punto de partida práctico en condición O, mientras que los tempers de envejecido máximo pueden requerir más de 3× espesor y un diseño cuidadoso de matriz. Donde se requieren formados complejos seguidos de servicio a alta resistencia, se puede formar en condición O seguido de tratamiento de solución y envejecido (si es factible), pero esto requiere control de distorsión y posible reblandecimiento durante el tratamiento térmico posterior.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El tratamiento de solución del 2018 se realiza para disolver las fases ricas en Cu en la matriz de aluminio, normalmente a temperaturas en el rango aproximado de 500–535 °C dependiendo del espesor de sección y limitaciones de lámina/placa. El calentamiento uniforme y el enfriamiento rápido son críticos para retener el soluto en solución sólida sobresaturada; tasas de enfriamiento lentas en secciones gruesas pueden permitir la formación de precipitados gruesos y reducir el potencial de endurecimiento por envejecido posterior.

El envejecido artificial (T6) se realiza a temperaturas comúnmente entre ~150–190 °C durante varias horas para nucleación y crecimiento de finos precipitados de Al2Cu que elevan el límite elástico y resistencia a la tracción; los ciclos de envejecido se seleccionan para equilibrar la resistencia máxima con tenacidad aceptable y evitar sobre-envejecido. El sobre-envejecido o la exposición a temperaturas elevadas en servicio coarsan los precipitados y disminuyen dureza y resistencia, desplazando las propiedades hacia condiciones similares a T4.

Las designaciones de temple reflejan el historial de procesamiento: T3 indica tratamiento de solución, trabajo en frío y envejecido natural, mientras que T4 es tratado en solución y envejecido naturalmente. El cambio entre tempers (por ejemplo, volver a tratar en solución una pieza T6) reinicia el reloj de envejecido pero puede inducir distorsión y cambios metalúrgicos; por ello, es común especificar enderezado o alivio de tensiones posterior al tratamiento térmico (T651) para componentes de precisión.

Rendimiento a Alta Temperatura

El 2018 experimenta una pérdida significativa de resistencia al aumentar la temperatura porque los finos precipitados que proporcionan el endurecimiento por envejecido coarsan y disuelven aproximadamente entre 120–200 °C, dependiendo del estado de envejecido y tiempo de exposición. Por lo tanto, el servicio a largo plazo se limita típicamente a temperaturas moderadamente elevadas, y componentes que esperen temperaturas sostenidas superiores a ~150 °C deben evaluarse por fluencia y reducción del límite elástico.

La oxidación a temperaturas elevadas es similar a otras aleaciones de aluminio y generalmente forma una capa pasiva de óxido de aluminio, pero ambientes térmicos combinados con agresividad corrosiva (p. ej., sprays salinos calientes) pueden acelerar la degradación. Las zonas afectadas por calor tras soldadura pueden ser especialmente vulnerables a pérdida de resistencia y crecimiento de grano a temperaturas de servicio elevadas, por lo que los márgenes de diseño y tratamientos post-soldadura deben considerar el debilitamiento localizado.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se Usa 2018
Aeroespacial	Herrajes, soportes, sujetadores	Alta relación resistencia-peso y buena tenacidad a fractura en tempers envejecidos
Militar / Defensa	Elementos estructurales, montajes	Alta resistencia estática y maquinabilidad para componentes críticos
Automotriz	Soportes mecanizados de alta resistencia, utillajes	Resistencia con buena maquinabilidad donde se controla la corrosión
Utillaje / Fijaciones	Plantillas, matrices, mandriles	Estabilidad dimensional (T651) y dureza para resistencia al desgaste
Electrónica	Algunos bastidores estructurales	Rigidez y resistencia para elementos estructurales pequeños

El 2018 se elige para componentes donde se requieren resistencia máxima envejecida, maquinabilidad y propiedades mecánicas estables bajo cargas estáticas y donde la exposición a la corrosión puede mitigarse. Normalmente se utilizan revestimientos, recubrimientos o ambientes controlados para extender la vida útil en entornos corrosivos.

Consejos para la Selección

Para un ingeniero eligiendo entre 2018 y aluminio comercialmente puro o de baja aleación, los compromisos son claros: comparado con el 1100, el 2018 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y conformabilidad a favor de una resistencia sustancialmente mayor, útil para piezas mecanizadas sometidas a carga.

Frente a aleaciones endurecidas por trabajo comúnmente usadas como 3003 o 5052, el 2018 ofrece resistencia máxima significativamente mayor y mejor maquinabilidad pero menor desempeño en corrosión y peor soldabilidad; se elige 2018 cuando la resistencia y vida a fatiga importan más que la robustez frente a la corrosión.

Comparado con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 2018 suele ofrecer resistencia comparable o superior en ciertos tempers y mejor maquinabilidad para piezas con mucho mecanizado; sin embargo, el 6061 proporciona mejor soldabilidad, resistencia a la corrosión y una respuesta al envejecido más tolerante, por lo que el 2018 se prefiere solo cuando se requiere el perfil específico de resistencia, tenacidad o resistencia al desgaste que aportan los precipitados de Al-Cu.

Resumen Final

La aleación 2018 sigue siendo relevante donde la alta resistencia estática, una respuesta de envejecido confiable y buena maquinabilidad son criterios decisivos de selección y donde las limitaciones en corrosión y soldadura pueden gestionarse mediante diseño, revestimiento o recubrimiento. Su rol persiste en aeroespacial, defensa y aplicaciones industriales especializadas donde el sistema de endurecimiento por precipitación Al–Cu ofrece un desempeño mecánico difícil de lograr con otras aleaciones de aluminio trabajadas.