Aluminio 2618: Composición, Propiedades, Guía de temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

La aleación 2618 pertenece a la serie 2xxx de aleaciones de aluminio, que se caracterizan principalmente por ser a base de aluminio-cobre. La clasificación 2xxx indica una familia de aluminio de alta resistencia y tratable térmicamente, donde el cobre es el principal elemento de aporte de resistencia, complementado por magnesio y pequeñas adiciones de otros elementos como hierro, níquel y cromo.

Los principales elementos de aleación son cobre y magnesio, con microaleaciones intencionales de níquel, hierro, manganeso y trazas de titanio/cromo. El endurecimiento se logra principalmente mediante tratamiento térmico de solución seguido de temple y envejecimiento artificial, lo que produce precipitados finos de Al2Cu (θ′) y relacionados; las adiciones de níquel modifican la estabilidad de los precipitados para mejorar el desempeño a temperaturas elevadas.

Las características clave del 2618 incluyen alta resistencia estática y a temperaturas elevadas, ductilidad moderada y una resistencia intrínseca a la corrosión relativamente baja comparada con las familias 5xxx/6xxx. La soldabilidad es limitada y requiere prácticas especiales; la conformabilidad es moderada en condiciones recocidas pero se reduce después del endurecimiento por envejecimiento. Las industrias típicas para 2618 son aeroespacial, automotriz de alto rendimiento (especialmente componentes de motor) y otras aplicaciones que requieren alta resistencia a temperaturas elevadas o superior resistencia a la fatiga.

Los ingenieros eligen el 2618 cuando una combinación de alta resistencia, conservación de propiedades a temperaturas elevadas y desempeño en fatiga supera la disminución en resistencia a la corrosión y la soldabilidad más difícil de la aleación. A menudo se selecciona sobre grados de aluminio de menor resistencia cuando la reducción de masa del componente, la estabilidad dimensional a temperatura y el desempeño en cargas cíclicas son factores de diseño decisivos.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Completamente recocido, el más fácil de conformar y mecanizar
H12	Baja-Media	Media-Baja	Regular	Regular	Endurecido por deformación con fortalecimiento limitado
H14	Media	Baja-Media	Limitada	Regular	Endurecimiento por deformación ligera para resistencia moderada
T4	Media-Alta	Media	Regular	Pobre	Tratado en solución y envejecido de forma natural
T6	Alta	Baja-Media	Pobre	Pobre	Tratado térmicamente en solución y envejecido artificialmente para máxima resistencia
T61 / T651	Alta	Baja-Media	Pobre	Pobre	Temples estabilizados con control de tensiones residuales/envejecimiento
T62 / T64	Alta	Baja-Media	Pobre	Pobre	Perfiles de envejecimiento alternativos para ajuste de fluencia/resistencia

El temple tiene un efecto principal en el equilibrio entre resistencia y ductilidad: el material recocido (O) ofrece máxima conformabilidad y mecanizabilidad pero baja resistencia, mientras que las familias T6/T61 maximizan la resistencia a costa de la elongación y capacidad de conformado en frío. Los temples estabilizados T61/T651 reducen las tensiones residuales y la distorsión en piezas mecanizadas, lo cual es crucial para forjas aeroespaciales y secciones pesadas donde la estabilidad dimensional es crítica.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10–0.50	Silicio controlado bajo para limitar defectos de fundición; influencia secundaria en resistencia
Fe	0.20–1.20	Elemento impureza; niveles altos forman intermetálicos que reducen la ductilidad
Mn	0.30–1.30	Mejora resistencia vía dispersoides y refina la estructura de grano
Mg	1.00–1.70	Actúa con Cu para promover precipitados de endurecimiento por envejecimiento e incrementar resistencia
Cu	2.30–3.30	Elemento principal de fortalecimiento formando precipitados Al2Cu durante el envejecimiento
Zn	≤0.25	Bajo zinc; no es un elemento principal en 2618
Cr	0.05–0.35	Microaleación para control de grano e inhibición de recristalización
Ti	0.05–0.30	Refinador de grano usado durante la fundición/solidificación
Otros	Balance Al; trazas Ni ~0.60–1.30	Adiciones de níquel (usualmente 0.6–1.3%) comunes para mejorar resistencia a altas temperaturas; otros residuos varían

La química de la aleación está ajustada para soportar el endurecimiento por precipitación principalmente mediante fases Al–Cu, con el Mg acelerando la cinética de precipitación y modificando la química de los precipitados. Níquel y cromo actúan como microaleaciones para estabilizar dispersoides y extender la retención de resistencia a temperaturas elevadas, mientras que manganeso y titanio ayudan a controlar la estructura de grano y la morfología de intermetálicos, mejorando la tenacidad y la vida a fatiga.

Propiedades Mecánicas

En servicio, el 2618 exhibe alta resistencia a la tracción y resistencia al límite elástico razonable cuando se somete a un tratamiento térmico tipo T6/T61, con relaciones entre resistencia a tracción y límite elástico típicamente en el rango 1.2–1.4. La elongación es menor en temples de edad máxima, frecuentemente en el rango de baja a media cifra porcentual, lo cual influye en las estrategias de conformado y unión. La resistencia a la fatiga es una de las fortalezas del 2618 en comparación con muchas otras aleaciones de aluminio, especialmente cuando la microestructura y el acabado superficial están controlados.

La dureza se correlaciona estrechamente con el temple; el material recocido es blando y mecanizable mientras que los temples de envejecimiento máximo alcanzan valores mucho más altos de dureza Brinell/Vickers consistentes con el desarrollo de precipitados finos. El espesor y la sección influyen en las propiedades alcanzables debido a la velocidad de enfriamiento durante el temple y el envejecimiento posterior; las secciones gruesas pueden presentar menor resistencia máxima y tiempos de envejecimiento más largos para alcanzar las propiedades objetivo.

Los factores de corrosión y ambientales interactúan con el desempeño mecánico: las concentraciones de tensiones y defectos superficiales pueden degradar la vida a fatiga y acelerar la iniciación de grietas en ambientes clorurados. Se requieren tratamientos superficiales, recubrimientos y diseño con margen para corrosión para aprovechar de manera confiable las ventajas mecánicas del 2618.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. T6/T61)	Notas
Resistencia a la Tracción	~180–260 MPa	~420–480 MPa	Los valores pico dependen del perfil de envejecimiento y del espesor de la sección
Límite Elástico	~100–150 MPa	~320–380 MPa	El límite varía con el temple y la deformación previa
Elongación	~20–30%	~6–12%	La elongación disminuye significativamente tras el endurecimiento por envejecimiento
Dureza	~50–80 HB	~120–150 HB	La dureza se correlaciona con la densidad y distribución de precipitados

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.78 g/cm³	Ligeramente mayor que el aluminio puro debido al Cu y otros elementos de aleación
Rango de Fusión	~500–635 °C	El rango sólido-líquido depende de la química local y los intermetálicos
Conductividad Térmica	~120–140 W/m·K	Menor que el aluminio puro; el cobre reduce la conductividad respecto a las series 1xxx
Conductividad Eléctrica	~20–40 %IACS	Reducida por la aleación; valores dependen del temple y procesamiento
Calor Específico	~880 J/kg·K	Típico para aleaciones de Al; varía ligeramente con la temperatura
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K	Comparable con otras aleaciones de aluminio; se requiere diseño para expansión diferencial

La conductividad térmica relativamente alta en comparación con los aceros hace que el 2618 sea útil donde la disipación de calor es importante, aunque es inferior a las aleaciones de aluminio de alta conductividad. La densidad y la expansión térmica de la aleación son típicas del aluminio pero deben considerarse al unirse con materiales disímiles o diseñar con tolerancias térmicas estrictas. El rango de fusión/sólido informa las ventanas de forjado y tratamiento térmico y determina las temperaturas de procesamiento seguras.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de la Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6 mm	Las chapas delgadas alcanzan resistencia cercana al máximo mediante templados apropiados	O, T4, T6	Usado cuando se requieren conformados modestos y alta resistencia relativa al peso
Placa	6–100+ mm	Las secciones gruesas pueden presentar envejecimiento insuficiente y requieren envejecimiento prolongado	T6, T61, T651	Placas pesadas usadas para piezas estructurales y forjados
Extrusión	Perfiles complejos hasta secciones transversales grandes	Las propiedades extruidas varían según el enfriamiento y envejecimiento	O, T6 (post-envejecido)	La extrusión se beneficia del control del grano y el temple tras el conformado
Tubo	Tubo de pared delgada a gruesa	La resistencia depende del método de formación y posterior tratamiento térmico	O, T6	Usado en aplicaciones estructurales y de tubería con altas cargas
Barra/Tvarilla	Diámetros hasta tamaños grandes	Las barras mantienen buena maquinabilidad en condición O y alta resistencia cuando se envejecen	O, T6, T61	Común para componentes mecanizados y torneados aeroespaciales

La ruta de procesamiento (fundición, extrusión, laminado, forjado) influye significativamente en la microestructura, distribución de precipitados y estado de esfuerzos residuales. Las secciones más gruesas requieren calendarios cuidadosos de temple y envejecimiento para minimizar zonas internas blandas y asegurar un desempeño mecánico uniforme; en componentes aeroespaciales críticos, el aplanado y alivio de tensiones (T651) son operaciones estándar para controlar la distorsión.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	2618	USA	Designación principal de la American Aluminum Association
EN AW	AlCu2.5Mg (aprox.)	Europa	Análogo químico aproximado, no correspondencia estricta uno a uno
JIS	A2618 (aprox.)	Japón	Las designaciones locales varían; consulte la norma nacional para especificación exacta
GB/T	2A61	China	Equivalente doméstico común citado en normas chinas

Los equivalentes directos uno a uno son aproximados debido a que las especificaciones regionales controlan límites de impurezas, microaleaciones permitidas y métodos de prueba mecánica. Al sustituir, siempre verifique los requisitos de propiedades mecánicas y protocolos de tratamiento térmico en lugar de basarse únicamente en la equivalencia química nominal. Elementos traza y microaleaciones (particularmente contenido de Ni) en variantes 2618 pueden provocar diferencias significativas en comportamiento a alta temperatura y fatiga entre normas.

Resistencia a la Corrosión

En atmósfera, 2618 es menos resistente a la corrosión que las series 5xxx (Mg) y 6xxx (Mg+Si) debido al relativamente alto contenido de cobre; los precipitados ricos en cobre y las fases intermetálicas actúan como sitios catódicos locales que impulsan la corrosión galvánica. En ambientes neutros a ligeramente corrosivos con recubrimientos adecuados o anodizado, se puede lograr una vida útil aceptable, pero la exposición sin protección a atmósferas agresivas se evita generalmente.

En ambientes marinos o cargados de cloruros, 2618 es susceptible al picado y ataque intergranular si no está adecuadamente protegido; la corrosión localizada inducida por cloruros es un modo común de fallo. La propensión a la corrosión por tensión (SCC) es mayor que en muchas aleaciones Al-Mg, especialmente bajo esfuerzos tensiles y exposición corrosiva; el diseño debe minimizar esfuerzos triaxiales y considerar recubrimientos protectores, protección catódica o ánodos de sacrificio.

Las interacciones galvánicas con metales más nobles (p. ej., acero inoxidable, cobre) pueden acelerar la corrosión localizada de 2618, por lo que se recomienda aislamiento dieléctrico o sujetadores compatibles. Comparado con familias 1xxx/3xxx, 2618 sacrifica resistencia a la corrosión a cambio de resistencia y capacidad a alta temperatura; por tanto, las estrategias de mitigación de corrosión (recubrimientos, inhibidores, control ambiental) son frecuentemente necesarias en aplicaciones a largo plazo.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de 2618 es complicada debido al alto contenido de cobre y al comportamiento de endurecimiento por envejecimiento que provoca ablandamiento en la zona afectada por el calor y susceptibilidad a grietas por calor. La soldadura por fusión (TIG/MIG) es factible para uniones no críticas con estricta supervisión de precalentamiento, selección de metal de aporte y tratamiento térmico posterior a la soldadura; se recomiendan aportes basados en aleaciones Al-Cu-Mg o sistemas Al-Cu-Ni para igualar resistencia y reducir riesgo de grietas. Para partes aeroespaciales críticas, con frecuencia se evita la soldadura en favor del ensamblaje mecánico o adhesivo porque el tratamiento post-soldadura para restaurar propiedades es difícil en grandes conjuntos.

Maquinabilidad

2618 en condición recocida se maquína razonablemente bien con herramientas de carburo convencionales; los templados envejecidos son más duros y abrasivos debido a los precipitados. La práctica típica usa herramientas rígidas, ángulo positivo y refrigerante para controlar temperaturas de corte; las velocidades de corte deben ser conservadoras respecto a aleaciones de aluminio de fácil mecanizado, y las recubrimientos de herramienta que resisten acumulación de viruta (BUE) son útiles. La formación de viruta suele ser continua y dúctil; avances agresivos y herramientas afiladas reducen el trabajo en frío previo al corte.

Conformabilidad

La conformación se realiza mejor en condición O (recocida) donde los radios de doblado pueden ser pequeños y el rebote predecible; los radios mínimos típicos son aproximadamente 1–2× el espesor del material dependiendo de la herramienta y espesor de pared. La conformación en frío después del envejecimiento es limitada debido a la ductilidad reducida y altos esfuerzos residuales; cuando se requiere conformado para geometría final, se recomienda una estrategia de solución-templado y formado o formado en recocido seguido de envejecimiento. Para formas complejas, no suele usarse conformado en caliente o súper plástico — otras familias de aleación son preferidas para necesidades de alta conformabilidad.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Como aleación tratable térmicamente de la serie 2xxx, 2618 responde al tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial controlado para desarrollar alta resistencia. El tratamiento de solución se realiza típicamente en un rango aproximadamente entre 510–535 °C para disolver la fase Al2Cu, seguido de un temple rápido para mantener una solución sólida sobresaturada. Los perfiles de envejecimiento artificial suelen usar temperaturas intermedias (p. ej., 160–190 °C) durante varias horas para precipitar fases finas θ′ y relacionadas que maximizan la resistencia mientras equilibran la tenacidad.

Las transiciones de temple T dependen del procesamiento específico: T4 indica solución y envejecido natural, T6 es solución y envejecido artificialmente hasta dureza máxima, y T61/T651 denotan estabilización y alivio de esfuerzos para limitar tensiones residuales o efectos de predeformación. El sobreenvejecimiento produce precipitados más gruesos que reducen la resistencia pero pueden mejorar la tenacidad y la resistencia a la corrosión; el sobreenvejecimiento controlado a veces se usa para mejorar la resistencia a SCC o reducir la sensibilidad al temple.

Desempeño a Alta Temperatura

2618 exhibe mejor retención de resistencia a temperaturas elevadas en comparación con aleaciones comunes de la serie 6xxx debido a las adiciones de níquel y cobre que estabilizan los precipitados. La retención útil de resistencia estática puede extenderse aproximadamente a 150–250 °C dependiendo del temple y contenido de Ni; por encima de este rango, el coarsening de precipitados y ablandamiento se aceleran y el fluencia a largo plazo se convierte en una preocupación de diseño. La oxidación no es un modo principal de fallo para aluminio a estas temperaturas en aire, pero puede ocurrir pérdida de propiedades mecánicas y potencial formación de escamas superficiales en atmósferas agresivas.

Las zonas afectadas por el calor cerca de las soldaduras pierden resistencia debido a la disolución y coarsening de precipitados fortalecedores, y se puede producir recuperación/ablandamiento a temperaturas post-soldadura relativamente bajas. Para servicio encima de ~200–250 °C, los diseñadores deben validar el comportamiento de fluencia a corto y largo plazo y considerar aleaciones específicamente diseñadas para estabilidad a alta temperatura si se requiere operación continua a temperaturas elevadas.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por Qué Se Usa 2618
Automotriz	Pistones de alto rendimiento, bielas	Alta resistencia estática y a temperatura elevada; resistencia a la fatiga
Marítima	Soportes estructurales y accesorios (protegidos)	Alta resistencia relativa al peso donde los recubrimientos mitigan la corrosión
Aeroespacial	Accesorios, bujes, componentes de tren de aterrizaje	Alta resistencia, resistencia a la fatiga, estabilidad dimensional tras envejecimiento
Electrónica	Difusores de calor y soportes estructurales	Buena conductividad térmica con mayor resistencia mecánica

Aunque 2618 no es una aleación de chapa de uso general, su combinación de alta resistencia y propiedades térmicas relativamente buenas lo hace atractivo para componentes donde peso, resistencia a temperatura y vida a fatiga son los principales factores de diseño. Se aplican comúnmente tratamientos superficiales protectores y estrategias cuidadosas de unión para lograr desempeño a largo plazo en ambientes de servicio.

Consejos para la Selección

Seleccione 2618 cuando el diseño requiera alta resistencia estática y retención de propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, y donde la resistencia a fatiga sea más importante que la resistencia intrínseca a la corrosión o la soldabilidad. Use 2618 recocido para conformado y mecanizado, y aplique envejecimiento controlado o estabilización cuando se requiera estabilidad dimensional y resistencia máxima.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 2618 intercambia conductividad eléctrica y térmica y una mejor formabilidad por una resistencia y rendimiento a la fatiga mucho mayores. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el 2618 ofrece una resistencia sustancialmente mayor, pero generalmente peor resistencia a la corrosión y uniones más difíciles; por lo tanto, elija 2618 para piezas estructurales de alta carga en lugar de para piezas generales de chapa metálica. En comparación con aleaciones comunes endurecibles por tratamiento térmico como 6061/6063, el 2618 suele ofrecer mejor resistencia a temperaturas elevadas y mejor rendimiento a la fatiga; sin embargo, el 6061 proporciona mejor resistencia a la corrosión y soldabilidad—use 2618 cuando el rendimiento mecánico a alta temperatura sea el factor decisivo.

Resumen Final

La aleación 2618 sigue siendo una opción especializada de aluminio de alta resistencia donde se requieren fortalecimiento por tratamiento térmico basado en cobre y rendimiento a temperaturas elevadas, a pesar de sacrificar resistencia a la corrosión y soldabilidad. Con un procesamiento cuidadoso, selección del temple y protección superficial, el 2618 ofrece una combinación atractiva de resistencia, resistencia a la fatiga y propiedades térmicas para aplicaciones aeroespaciales, automotrices y estructurales de alto rendimiento exigentes.