Aluminio 2219: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

La aleación 2219 es un miembro de la serie 2xxx de aleaciones de aluminio-cobre específicamente diseñada para aplicaciones de alta resistencia y tratables térmicamente. Su principal elemento de aleación es el cobre (Cu ≈ 5.8–6.8 % en peso), con adiciones controladas de manganeso, titanio y elementos traza para refinar la estructura de grano y mejorar el desempeño mecánico. El mecanismo de fortalecimiento para el 2219 es el endurecimiento por precipitación (tratamiento térmico): el tratamiento térmico en solución seguido de temple y envejecimiento artificial o natural produce finos precipitados de Al2Cu (θ′/θ) que aumentan sustancialmente el límite elástico y la resistencia a la tracción.

Las características clave del 2219 incluyen alta resistencia específica, buena tenacidad a la fractura especialmente a temperaturas criogénicas y relativamente buena soldabilidad para una aleación con contenido de Cu cuando se emplean metales de aporte adecuados. La resistencia a la corrosión es moderada; la aleación es más susceptible a ataques localizados que muchas aleaciones de la serie 5xxx con magnesio, pero puede ser protegida con recubrimientos, recubrimientos superficiales o sobredimensionamientos para corrosión. La formabilidad es aceptable en estado recocido y se vuelve limitada en los temple envejecidos; el mecanizado y la fabricación son típicos de aleaciones de aluminio de alta resistencia usadas en aplicaciones estructurales.

Los sectores que comúnmente emplean el 2219 son la aeronáutica (tanques de combustible, tanques criogénicos, estructuras primarias), criogenia, misiles y hardware espacial, y recipientes a presión especializados. Los diseñadores eligen 2219 sobre otras aleaciones cuando se requiere una combinación de alta resistencia, soldabilidad y tenacidad a bajas temperaturas, y cuando la superior rigidez específica peso de los sistemas Al-Cu es ventajosa frente a materiales alternativos.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Recocido completo; máxima ductilidad y formabilidad
T3	Moderado	Moderado	Bueno	Bueno	Tratado en solución, trabajado en frío, envejecido natural
T6	Alto	Bajo-Moderado	Limitado	Moderado	Tratado en solución, envejecido artificial hasta resistencia máxima
T8	Alto	Bajo-Moderado	Limitado	Moderado	Tratado en solución, trabajado en frío, envejecido artificial
T87	Alto	Bajo-Moderado	Limitado	Moderado	Tratado en solución, alivio de tensiones por estirado, envejecido artificial; temple común en aeronáutica
T351	Moderado-Alto	Moderado	Regular	Bueno	Tratado en solución, alivio de tensiones por estirado, envejecido natural

El temple tiene un efecto de primer orden tanto en la resistencia como en la ductilidad del 2219 porque los precipitados ricos en Cu formados durante el envejecimiento controlan el límite elástico y la resistencia última. El material recocido (O) se utiliza para conformado y estirado, mientras que las variantes T6/T87 se seleccionan para piezas estructurales que requieren resistencia máxima y control de tensiones residuales.

Diferentes temple también influyen en la soldabilidad y la respuesta de la zona afectada por el calor (HAZ); las condiciones envejecidas experimentarán ablandamiento localizado en la HAZ, mientras que los temple O y envejecido natural muestran propiedades más uniformes tras la soldadura. La selección del temple debe equilibrar las operaciones de conformado, la resistencia requerida y la secuencia anticipada de soldadura o unión.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.20	Control de impurezas; siliconas elevadas reducen tenacidad
Fe	≤ 0.30	Impureza común; puede formar intermetálicos que reducen ductilidad
Mn	0.2–0.4	Control de estructura de grano y resistencia
Mg	≤ 0.10	Bajo; no es elemento principal de endurecimiento en 2219
Cu	5.8–6.8	Elemento principal de fortalecimiento (precipitados Al2Cu)
Zn	≤ 0.25	Menor; fortalecimiento por solución sólida limitado
Cr	≤ 0.10	Traza; puede influir en la recristalización
Ti	0.02–0.10	Refinador de grano para fundidos y productos trabajados
Otros	Balance Al, elementos traza ≤0.05 cada uno	Incluye trazas de V, Zr según práctica de laminación

El cobre es la especie dominante en la aleación y determina la naturaleza tratable térmicamente del 2219; su precipitación durante el envejecimiento es responsable de la resistencia de la aleación. El manganeso y el titanio traza actúan principalmente como controladores de la microestructura que limitan el crecimiento de grano durante ciclos térmicos, mejorando la tenacidad y la resistencia a la fatiga. Los límites controlados de silicio y hierro minimizan la formación de intermetálicos duros que fragilizarían el material y afectarían la resistencia a fatiga.

Propiedades Mecánicas

El 2219 exhibe una fuerte dependencia de las propiedades a tracción con el temple y el espesor; la aleación alcanza altas resistencias últimas y límites elásticos en temple envejecido, pero pierde ductilidad en comparación con el estado recocido. En condiciones T6/T87 la aleación típicamente muestra alta resistencia al límite elástico y a la tracción ultimada adecuada para miembros estructurales primarios, mientras que el material recocido se usa cuando se prioriza el conformado o la tenacidad al impacto. El comportamiento a fatiga depende del acabado superficial, tensiones residuales y dureza local; 2219 de grano fino y bien procesado ofrece vida a fatiga aceptable para piezas detalladas aeroespaciales.

La dureza está correlacionada con la condición de envejecimiento: la condición O tiene baja dureza Brinell o Rockwell, mientras que las condiciones T6/T87 aumentan considerablemente la dureza debido a la densa población de precipitados θ′. Los efectos del espesor son notables: placas y extrusiones gruesas requieren tiempos de tratamiento en solución más largos para homogeneizar y disolver fases ricas en Cu, y la velocidad de enfriamiento durante el temple puede variar propiedades a lo largo del espesor. Para estructuras soldadas, el ablandamiento en la HAZ suele ser el factor limitante para la resistencia local y debe considerarse en el diseño y tratamientos post-soldadura.

La tenacidad a fractura del 2219 es generalmente mejor que la de muchas otras aleaciones Al-Cu de alta resistencia, lo que beneficia aplicaciones criogénicas y tanques sometidos a cargas cíclicas; las ventajas en tenacidad provienen de la química controlada y el procesamiento termo-mecánico que evitan intermetálicos gruesos.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (p.ej., T6/T87)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	~200–260 MPa	~380–440 MPa	Valores varían con espesor y tratamiento térmico; chapas aeroespaciales suelen acercarse al límite superior
Límite elástico	~70–130 MPa	~300–350 MPa	Límite elástico en temple envejecido adecuado para estructura primaria
Alargamiento	~20–30%	~8–16%	La ductilidad disminuye significativamente con el envejecimiento máximo
Dureza (HB)	~30–55 HB	~80–115 HB	La dureza aumenta con la respuesta de envejecimiento y densidad de precipitados

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.84 g/cm³	Típico de aleaciones trabajadas Al-Cu; buena resistencia específica
Rango de fusión	Solidus ≈ 500–515 °C; Líquido ≈ 635–655 °C	La aleación reduce el solidus respecto al Al puro y amplía el rango de fusión
Conductividad térmica	~120–140 W/m·K	Menor que el Al puro debido al contenido de Cu; aún alta comparada con aceros
Conductividad eléctrica	~28–34 % IACS	Reducida respecto a Al puro y aleaciones ricas en Mg
Calor específico	~0.89–0.92 J/g·K	Calor específico típico de aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 ×10^-6 /K	Coeficiente típico para aleaciones de aluminio trabajadas

Las propiedades físicas reflejan el compromiso entre el agregado de cobre para el fortalecimiento mecánico y las ventajas retenidas del aluminio en cuanto a densidad y conductividad. La conductividad térmica y eléctrica están reducidas en comparación con el aluminio puro, pero siguen siendo favorables para disipación de calor y diseños térmicos estructurales frente a metales ferrosos. El coeficiente de expansión térmica es similar al de otras aleaciones de aluminio, por lo que se debe considerar la incompatibilidad con compuestos o aceros en ensamblajes multicombinados.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6.4 mm	Buena uniformidad en calibre delgado	O, T3, T351, T87	La chapa aeroespacial se suministra frecuentemente en T87 para pieles y paneles estructurales
Placa	6 mm – 150+ mm	La resistencia varía con la sección; placas más gruesas requieren tratamientos térmicos prolongados	O, T6, T87	Las secciones gruesas necesitan tratamientos de solubilización largos y temple controlado
Extrusión	Perfiles hasta grandes secciones transversales	Puede haber anisotropía mecánica; resistencias máximas similares tras tratamiento térmico	O, T3, T6	El diseño del dado de extrusión debe considerar la degradación limitada de la resistencia a altas temperaturas
Tubo	De pared delgada a gruesa	Buen desempeño para aplicaciones de presión y criogénicas	O, T6, T87	Se utilizan tubos soldados y sin costura en criotanques y líneas de alimentación
Barra / Varilla	Ø pocos mm – 200 mm	Propiedades homogéneas si se trata térmicamente de forma adecuada	O, T6	Común para piezas estructurales mecanizadas y elementos de fijación

Las diferencias de procesamiento entre formas se centran en el flujo térmico, tasas de temple y tensiones residuales. Las chapas y extrusiones de pared delgada logran propiedades más uniformes tras temple y envejecimiento, mientras que placas y extrusiones grandes deben procesarse con tiempos de mantenimiento largos y técnicas especializadas de temple para evitar segregación y gradientes de dureza. Las elecciones de aplicación reflejan estas restricciones de proceso: los componentes de calibre delgado se prefieren donde se requieren resistencia uniforme alta y vida a fatiga, mientras que las piezas gruesas pueden requerir inspección adicional y procesos post-tratamiento térmico.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	2219	USA	Designación principal bajo estándares de la Aluminium Association
EN AW	2219 (EN AW-AlCu)	Europa	Química equivalente comercializada bajo la misma familia numérica pero las tolerancias pueden variar
JIS	A2219	Japón	Variantes JIS siguen química nominal similar con diferencias regionales en especificaciones
GB/T	2219	China	Existe grado GB/T con composición comparable; los permisos de procesamiento y ensayos pueden variar

Aunque el número “2219” se utiliza en varias normas, existen diferencias sutiles en niveles permitidos de impurezas, ensayos en forma de producto y prácticas de certificación entre regiones. Las especificaciones europeas y japonesas pueden incluir diferentes criterios de aceptación para propiedades mecánicas, respuesta al tratamiento térmico y ensayos no destructivos para la calificación aeroespacial. Al adquirir componentes críticos, los ingenieros deben verificar la composición certificada, condición de temple e historial de proceso del fabricante en lugar de confiar únicamente en el nombre del grado.

Resistencia a la Corrosión

En ambientes atmosféricos, 2219 presenta resistencia moderada a la corrosión general si se aplican tratamientos superficiales adecuados. El contenido de cobre hace que la aleación sea más susceptible a corrosión localizada (picaduras y ataque intergranular) que las aleaciones serie 5xxx ricas en Mg, por lo que son comunes recubrimientos protectores, revestimientos o protección catódica en diseños marítimos o para servicios corrosivos.

El comportamiento marino requiere precaución: el 2219 sin protección en ambientes ricos en cloruros desarrollará corrosión localizada más fácilmente que las aleaciones 5xxx o 6xxx. Un diseño adecuado para evitar fisuras, la selección de elementos de fijación compatibles y acabados post-fabricación (anodizado, revestimiento o recubrimientos de conversión) mitigan riesgos de exposición prolongada al agua de mar. La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es un riesgo para aleaciones Al-Cu de alta resistencia; el 2219 puede sufrir SCC en ambientes traccionantes y corrosivos, especialmente con tensiones residuales cerca del límite elástico.

Las interacciones galvánicas con materiales más nobles (aceros inoxidables, aleaciones de cobre) pueden acelerar el ataque localizado del 2219 si existe contacto eléctrico y electrolito. Comparado con las aleaciones 6xxx (Al-Mg-Si), el 2219 intercambia resiliencia a la corrosión por mayor resistencia y tenacidad criogénica, exigiendo estrategias de control de corrosión más agresivas en ambientes hostiles.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 2219 es una de las aleaciones Al-Cu más soldables cuando se emplean aleaciones de aporte adecuadas como AA2319 (Al-6Cu), diseñadas para igualar la química y minimizar el agrietamiento en caliente. La soldadura por fusión (GTAW/TIG, GMAW/MIG) se usa habitualmente para chapa, placa y ensamble de tanques y recipientes; el control del procedimiento es crítico para limitar porosidad y controlar distorsión. La zona afectada por calor (HAZ) en temple de envejecimiento máximo sufre ablandamiento por disolución y coalescencia de precipitados; el envejecimiento artificial post-soldadura o la selección de temple T87/T351 mitigan pérdidas residuales de propiedades.

Mecanizado

El 2219 se mecaniza razonablemente bien para una aleación de aluminio de alta resistencia, con índices de mecanizado típicamente inferiores a las aleaciones más fáciles de maquinar pero aceptables con herramientas de carburo y montajes rígidos. Un buen control de viruta, ángulos de ataque positivos y avances moderados minimizan el filo levantado y el endurecimiento superficial en la interfaz herramienta-pieza. El uso de refrigerante prolonga la vida útil de la herramienta y controla la temperatura para evitar arrastre y adherencias durante operaciones de mecanizado de alta relación.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en condición recocida (O) y disminuye en temples de envejecimiento máximo donde la ductilidad es limitada; embutidos profundos y doblados complejos deben realizarse en condiciones O o T3. Los radios mínimos de curvatura dependen del grosor y temple, pero para aplicaciones en chapa, un radio interior de 1–2× el espesor en condición O es práctica común; radios más conservadores se aplican para temples T6/T87. El trabajo en frío tras tratamiento térmico es posible para ajustes de deformación pequeños, pero operaciones de conformado significativas deben realizarse antes del envejecimiento artificial final para evitar grietas.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El 2219 es una aleación Al-Cu clásica tratable térmicamente donde el tratamiento de solubilización, temple y envejecimiento controlan el estado de precipitación y por tanto la resistencia. Las temperaturas típicas de tratamiento de solubilización están en el rango de 510–535 °C con tiempos de mantenimiento suficientes para disolver fases ricas en cobre y homogenizar la composición a través de secciones delgadas; el temple debe ser rápido para retener el Cu en solución sólida. Los ciclos de envejecimiento artificial (p. ej., 160–190 °C por varias horas) producen los precipitados finos θ′ responsables de la resistencia máxima en temples T6 y relacionados; variaciones en perfiles tiempo-temperatura generan T8, T87 y otros temples orientados a aplicaciones aeroespaciales, ajustados para alivio de tensiones y estabilidad dimensional.

Las transiciones de temple son importantes: la deformación excesiva, el envejecimiento natural descontrolado o las tasas lentas de temple originan precipitados gruesos que reducen límite elástico y tenacidad. El tratamiento térmico post-soldadura rara vez es factible para ensamblajes grandes, por lo que los diseñadores aplican selección de temple y estrategias de control local de calor para manejar el ablandamiento de la ZAC. Para recocido o ablandado, la exposición prolongada a temperaturas superiores a 300 °C causa sobreenvejecimiento y ablanda la aleación por coalescencia de precipitados.

Desempeño a Alta Temperatura

En temperaturas elevadas, el 2219 exhibe pérdida progresiva de límite elástico y resistencia a la tracción conforme los precipitados θ′ se disuelven o coalescen; se observan reducciones significativas por encima de aproximadamente 150–200 °C dependiendo del tiempo de exposición. Para servicio prolongado, los diseñadores suelen limitar temperaturas operativas muy por debajo de las temperaturas típicas de envejecimiento artificial para preservar las propiedades mecánicas y evitar sobreenvejecimiento. La oxidación está limitada por la formación de una película protectora de Al2O3, pero la corrosión a alta temperatura en atmósferas agresivas (sulfurantes o con cloruros) puede ser un problema y requerir revestimientos o recubrimientos protectores.

La zona afectada por calor adyacente a las soldaduras es especialmente sensible bajo exposición térmica, donde el ablandamiento y el crecimiento de grano pueden reducir las tensiones admisibles locales; las aplicaciones sujetas a excursiones térmicas cíclicas requieren calificación cuidadosa y pueden necesitar tratamientos de estabilización post-fabricación para controlar la deriva de propiedades.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa 2219
Aeroespacial	Tanques criogénicos de combustible, recipientes a presión, herrajes de fuselaje	Excelente relación resistencia-peso, tenacidad a baja temperatura y soldabilidad con aportes compatibles
Marina / Criogénica	Tanques de LNG y almacenamiento criogénico, tuberías	Buen desempeño a baja temperatura y soldabilidad para sistemas presurizados sellados
Defensa / Espacio	Carcasas de motores de misiles, tanques para vehículos de lanzamiento	Alta resistencia específica y confiabilidad bajo cargas cíclicas y térmicas
Industriales / Maquinaria	Estructuras de alta resistencia, dispositivos de fijación	Resistencia y maquinabilidad para componentes críticos y sensibles al peso
Electrónica	Carcasas de precisión y disipadores térmicos	Conductividad térmica razonable y maquinabilidad para componentes térmicos de trabajo medio

El 2219 sigue siendo especificado cuando el diseño prioriza una aleación de alta resistencia, soldable y con rendimiento probado en aplicaciones criogénicas y de fatiga. Su combinación de tenacidad, soldabilidad (con aporte adecuado) y respuesta predecible a la precipitación lo convierten en un pilar en hardware aeroespacial para contener presión y en aplicaciones industriales especializadas.

Perspectivas de Selección

Utilice 2219 cuando la alta resistencia combinada con la soldabilidad y una buena tenacidad a la fractura —especialmente a bajas temperaturas— sea más importante que la máxima resistencia a la corrosión o la conductividad eléctrica. Elija la condición recocida (O) para las etapas de conformado y conviértalo a T6/T87 cuando los requisitos principales sean la resistencia estructural y la resistencia a la deformación por tracción.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 2219 sacrifica la conductividad eléctrica y térmica y la conformabilidad a cambio de una resistencia y tenacidad a la fractura mucho mayores, lo que lo hace inadecuado donde el rendimiento eléctrico o el conformado en frío extenso sean las prioridades. En comparación con aleaciones comunes endurecidas por trabajo en frío (por ejemplo, 3003, 5052), el 2219 ofrece una resistencia sustancialmente mayor pero típicamente una resistencia a la corrosión más baja y una conformabilidad moderadamente inferior; seleccione 2219 cuando la resistencia estructural supere la necesidad de una resistencia ambiental superior.

En comparación con aleaciones comunes tratables térmicamente (por ejemplo, 6061/6063), el 2219 puede proporcionar una mejor tenacidad a la fractura y un mejor desempeño criogénico, incluso si las resistencias a la envejecimiento máximo son comparables o ligeramente inferiores; se elige cuando las características de la aleación Al-Cu (particularmente la tenacidad y soldabilidad con aportes Al-Cu) se ajustan mejor al entorno de servicio que las aleaciones Al-Mg-Si.

Resumen Final

La aleación 2219 sigue siendo un aluminio de ingeniería altamente relevante debido a su matriz tratable térmicamente y fortalecida con Cu que ofrece una combinación favorable de alta resistencia específica, soldabilidad con aportes compatibles y superior tenacidad a bajas temperaturas. Para aplicaciones aeroespaciales, criogénicas y estructuras que contienen presión, donde estos atributos superan los modestos compromisos en corrosión y conductividad, el 2219 continúa siendo un material de elección y una opción robusta para condiciones de servicio exigentes.