Aluminio 3105: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Visión General Integral

3105 es un miembro de la serie 3xxx de aleaciones de aluminio laminadas, principalmente aleado con manganeso y cantidades moderadas de magnesio. Como aleación de la serie 3xxx, es un material no tratable térmicamente, endurecible por deformación que obtiene su resistencia predominantemente a través del trabajo en frío en lugar del endurecimiento por precipitación.

Las principales adiciones de aleación son manganeso (Mn) y pequeñas cantidades controladas de magnesio (Mg), con silicio, hierro y trazas de elementos presentes en niveles bajos. Estos elementos de aleación aumentan la resistencia en relación con el aluminio comercialmente puro, manteniendo buena resistencia a la corrosión y excelente conformabilidad.

Las características clave del 3105 incluyen resistencia moderada, buena resistencia a la corrosión atmosférica, alta ductilidad en estado recocido y buena soldabilidad para propósitos generales. Las industrias y aplicaciones típicas incluyen recubrimientos arquitectónicos y techos, trabajos generales con chapa metálica, paneles de electrodomésticos y algunos paneles para carrocerías de camiones/remolques, donde se requiere un equilibrio entre conformabilidad y resistencia a la corrosión.

Los ingenieros seleccionan el 3105 cuando necesitan un mejor desempeño mecánico que las aleaciones serie 1000 pero no requieren las propiedades de mayor resistencia o el comportamiento tratable térmicamente de las series 6000 o 2000. A menudo se especifica donde predominan las operaciones de conformado y donde la resistencia post-conformado mediante endurecimiento por deformación es aceptable y rentable.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (≥30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido para máxima ductilidad y conformado por embutición profunda
H12	Bajo-Medio	Moderado (≈15–25%)	Muy buena	Excelente	Endurecimiento parcial por deformación compresiva o tracción, mantiene buena conformabilidad
H14	Medio	Moderado (≈10–18%)	Buena	Excelente	Temple comercial común para resistencia media y buena conformabilidad
H16	Medio	Menor que H14 (≈8–15%)	Regular-Buena	Excelente	Mayor endurecimiento por deformación para aumentar límites elásticos y resistencia a tracción
H18	Medio-Alto	Bajo-Moderado (≈6–12%)	Regular	Excelente	Mayor trabajo en frío para aumentar resistencia estática
H24	Medio	Moderado (≈12–20%)	Buena	Excelente	Tratamiento en solución + re-deformación parcial; mejora estabilidad para ciertos procesos de conformado

El temple altera significativamente el balance entre ductilidad y resistencia para el 3105. La condición recocida O ofrece la mayor conformabilidad para estampado complejo y embutición profunda, mientras que los grados H proporcionan incrementos de resistencia mediante trabajo en frío y endurecimiento controlado por deformación.

La selección del temple es una decisión de manufactura que depende de la secuencia de conformado, la resistencia final requerida y la estabilidad dimensional. Para ensamblajes soldados, los temple recocido o ligeramente trabajados en frío reducen riesgos de fisuras y facilitan el control de distorsión.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.6	Silicio limitado para minimizar intermetálicos frágiles y mantener la conformabilidad
Fe	≤ 0.7	Hierro residual; controlado para limitar partículas intermetálicas gruesas que reducen la ductilidad
Mn	0.7 – 1.3	Elemento principal de aleación que proporciona fortalecimiento en solución sólida y estabilización del grano
Mg	0.2 – 0.7	Pequeñas adiciones de Mg que aumentan la resistencia y mejoran la respuesta al endurecimiento por deformación
Cu	≤ 0.25	Cobre limitado; pequeñas cantidades mejoran la resistencia pero pueden reducir la resistencia a la corrosión
Zn	≤ 0.2	Mantenido bajo para evitar precipitados descontrolados y preservar la resistencia a la corrosión
Cr	≤ 0.1	Niveles traza; puede usarse para controlar la estructura de grano en algunos lotes de molino
Ti	≤ 0.15	Desoxidante / refinador de grano en algunos procesos
Otros	Cada uno ≤ 0.05, Total ≤ 0.15	Impurezas menores / residuos; estrictamente especificados para propiedades consistentes

La composición química del 3105 está ajustada para ofrecer un equilibrio entre endurecimiento por trabajo en frío y resistencia a la corrosión. El manganeso es el principal elemento de fortalecimiento que proporciona fortalecimiento en los límites de grano sin necesidad de tratamiento térmico. Los niveles modestos de magnesio mejoran la respuesta al trabajo en frío y la resistencia final después del conformado, mientras que bajos contenidos de cobre y zinc preservan la resistencia a la corrosión general y a la degradación galvánica.

Propiedades Mecánicas

En comportamiento a tracción, el 3105 sigue patrones típicos de la serie 3xxx: bajo límite elástico en estado recocido con una respuesta continua de endurecimiento por deformación cuando se trabaja en frío. La resistencia a la tracción y el límite elástico varían con el temple y el espesor; las chapas de espesor fino generalmente muestran mayor resistencia aparente debido al endurecimiento durante el laminado y enrollado. El desempeño a fatiga es aceptable para componentes no críticos de ciclos altos, pero está fuertemente influenciado por el acabado superficial y tensiones residuales del conformado y la soldadura.

El límite elástico en temple O es bajo y la ductilidad alta, ideal para conformado; los niveles de temple H14 y H16 ofrecen límites elásticos y resistencias a la tracción moderadas manteniendo elongaciones razonables para operaciones de conformado moderado. La dureza se correlaciona con el trabajo en frío; el material en temple H exhibirá valores Brinell o Vickers más altos que en temple O, y puede ocurrir endurecimiento localizado en la zona afectada por el calor durante la soldadura. Los efectos de espesor son notables: placas más gruesas muestran ductilidad algo menor y pueden tener resistencia ligeramente inferior por unidad de sección debido a diferencias en el proceso de molino.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (H14)	Notas
Resistencia a la Tracción	~90 – 140 MPa	~160 – 210 MPa	Rangos amplios dependen de espesor y procesamiento; el temple H incrementa resistencia a tracción ~40–80 MPa respecto a O
Límite Elástico	~25 – 60 MPa	~90 – 140 MPa	El límite elástico aumenta rápidamente con el endurecimiento por deformación; el valor preciso depende del porcentaje de trabajo en frío
Elongación	≥30% (chapas finas)	~10–18%	La elongación disminuye conforme aumenta el temple; chapas más gruesas por lo general muestran menor elongación
Dureza	HB 20–40	HB 40–70	La dureza aumenta con el nivel de temple y el trabajo en frío; valores aproximados y dependientes del método

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	≈ 2.70 g/cm³	Típico para aleaciones laminadas Al-Mn; importante para cálculos de relación resistencia-peso
Rango de Fusión	≈ 630 – 650 °C	La aleación reduce ligeramente el punto de fusión respecto al aluminio puro (660 °C); la fusión relacionada con colada no aplica para formas laminadas
Conductividad Térmica	≈ 130 – 170 W/m·K	Menor que aluminio puro pero aún buena para disipación de calor
Conductividad Eléctrica	≈ 30 – 45 % IACS	Reducida respecto al aluminio puro por la aleación; afecta interferencia electromagnética y diseño de conductores
Calor Específico	≈ 900 J/kg·K	Aproximado, útil para cálculos de masa térmica y calentamiento transitorio
Expansión Térmica	≈ 23 – 24 µm/m·K	Similar a otras aleaciones de aluminio; relevante para ciclos térmicos y unión a metales disímiles

3105 conserva muchas de las propiedades físicas favorables del aluminio: baja densidad, buena conductividad térmica y un calor específico relativamente alto. Estas propiedades lo hacen útil donde se requiere reducción de peso y transferencia térmica moderada, aunque su conductividad es apreciablemente menor que la de grados de aluminio casi puro.

Los diseñadores deben considerar la mayor expansión térmica en comparación con aceros y algunas otras aleaciones no ferrosas, especialmente en ensamblajes con materiales disímiles donde la expansión diferencial puede inducir tensiones o deformaciones durante variaciones de temperatura.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Chapa	0.2 – 6.0 mm	La resistencia aumenta con temple H	O, H12, H14, H16	Forma más común para paneles arquitectónicos y de electrodomésticos
Placa	>6.0 mm	Ductilidad ligeramente reducida respecto a la chapa	O, H14, H18	Menos común; utilizada cuando se requieren secciones más gruesas
Extrusión	Secciones transversales complejas hasta perfiles grandes	El trabajo en frío después de la extrusión puede aumentar la resistencia	O luego envejecido/trabajo en frío a estado H	Las aleaciones de Mn son extrudables, pero las 3xxx no son tan comunes como las 6xxx para extrusiones estructurales
Tubo	Ø pequeño a grande, espesor de pared variable	Depende de la fabricación (estirado o soldado)	O, H14	Usado para tuberías donde se requiere resistencia a la corrosión y formabilidad
Barra/Varilla	Barras redondas/planas para piezas estructurales ligeras	Resistencia moderada; aumenta con trabajo en frío	H14, H16	Menos típico que la chapa; usado para componentes formados o sujetadores en casos limitados

Las chapas y bobinas son las formas comerciales dominantes para 3105, reflejando la utilidad de la aleación en revestimientos, cubiertas y paneles para electrodomésticos. Existen ofertas en placa y extrusión, pero son menos comunes y se seleccionan cuando los requisitos específicos de espesor o perfil superan los beneficios de aleaciones alternativas.

Las diferencias de procesamiento entre formas son importantes: la chapa laminada recibe una reducción significativa en frío y enrollado, lo que afecta las tensiones residuales y la respuesta del temple. Las extrusiones y tubos tendrán sus propias propiedades "tal como extruidas" y pueden requerir post-procesos (envejecimiento o trabajo en frío) para cumplir especificaciones dimensionales y de resistencia.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	3105	EE.UU.	UNS A93105; denominación común en Norteamérica
EN AW	3105	Europa	A menudo listado como EN AW-3105; química y tolerancias alineadas con normas internacionales para aluminio trabajado
JIS	A3105 (forma común)	Japón	Las normas locales pueden listar A3105 o composición equivalente Al-Mn-Mg
GB/T	3105	China	Las normas chinas para acero/aluminio típicamente usan la misma designación numérica para la serie de aluminio trabajado

La designación 3105 se usa ampliamente en normas globales y es generalmente consistente entre regiones en composición química y propósito de aplicación. Discrepancias pequeñas pueden surgir por rangos regionales de tolerancia, niveles permisibles de impurezas y prácticas de certificación de planta. Los compradores deben solicitar referencias normativas específicas y certificados de planta para garantizar conformidad composicional y mecánica en proyectos críticos.

Resistencia a la Corrosión

El 3105 exhibe buena resistencia a la corrosión atmosférica general y tiene buen desempeño en entornos urbanos y rurales típicos. El manganeso controlado y bajo contenido de cobre proporcionan estabilidad superficial equilibrada y reducen la susceptibilidad a corrosión uniforme; acabados pintados o recubiertos mejoran aún más la vida útil para uso arquitectónico.

En ambientes marinos, el 3105 es adecuado para aplicaciones sobre cubierta o protegidas, pero no es tan robusto como las aleaciones con alto magnesio de la serie 5xxx para servicios sumergidos o en zona de salpicaduras. La picadura inducida por cloruros es más pronunciada en exposición al agua de mar que en atmósferas alcalinas, por lo que se recomienda protección adicional (recubrimientos, anodizado o ánodos sacrificatorios) para exposiciones marinas prolongadas.

El riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión en 3105 es bajo en condiciones normales ya que no es endurecido por precipitación; sin embargo, puede ocurrir corrosión localizada y fragilización por hidrógeno en entornos severamente catódicos. Cuando se acopla galvánicamente a metales más nobles como acero inoxidable o cobre, el 3105 actuará como ánodo y corroerá preferentemente a menos que esté eléctricamente aislado o protegido. Los diseñadores deben planificar materiales de unión y recubrimientos para controlar corrientes galvánicas.

Comparado con otras familias de aleaciones, 3105 típicamente supera a la serie 1xxx en resistencia a niveles similares de corrosión, mientras que queda por detrás de ciertas aleaciones ricas en magnesio de la serie 5xxx en ambientes marinos agresivos o cargados de cloruros. Frente a aleaciones de la serie 6xxx, 3105 ofrece mejor formabilidad pero menor resistencia estructural y diferente apariencia al anodizado.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 3105 se suelda fácilmente mediante procesos comunes de fusión como TIG (GTAW) y MIG (GMAW). Los hilos recomendados incluyen 4043 (Al-Si) para buen flujo y menor tendencia a fisuras en caliente, o 5356 (Al-Mg) cuando se requiere mayor resistencia en la junta; la elección del hilo depende del temple base y resistencia a la corrosión requerida. El riesgo de fisuración en caliente en aleaciones 3xxx es bajo comparado con algunas aleaciones fundidas Al-Si, pero se debe cuidar el ajuste de la junta y la energía de aporte para minimizar distorsión y reblandecimiento en la zona afectada por calor.

Mecanizado

La mecanizabilidad del 3105 es moderada a pobre comparada con aleaciones de aluminio de fácil mecanizado y algunos grados de la serie 6xxx. Los índices típicos de mecanizado son inferiores a los de aleaciones laminadas 6xxx; se recomiendan herramientas de carburo afiladas, alto ángulo de incidencia positivo y buena evacuación de virutas. Las velocidades de corte deben ajustarse a la baja respecto a recomendaciones para 6xxx, y puede requerirse lubricación o soplado de aire para controlar la viruta continua en secciones de pared delgada.

Formabilidad

La formabilidad en el temple recocido O es excelente, permitiendo embutición profunda, conformado por estiramiento y operaciones de doblado complejas. Los radios mínimos internos de doblado para temple O pueden ser tan bajos como 0.5–1.0× espesor para doblados simples, mientras que en temple H típicamente se requieren 1–3× espesor para evitar fisuras. El rebote elástico es moderado y predecible, y se puede usar pre-deformación controlada o recocidos intermedios para lograr formas complejas manteniendo control dimensional.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El 3105 no es endurecible por tratamiento térmico; la resistencia se desarrolla principalmente mediante trabajo en frío (endurecimiento por deformación). No existe un tratamiento de solución y envejecimiento práctico que produzca endurecimiento significativo por precipitación como en aleaciones 6xxx o 2xxx.

El recocido se utiliza para restaurar ductilidad y aliviar tensiones residuales. Los rangos típicos industriales de recocido para aleaciones 3xxx están entre 300–415 °C con un tiempo de estabilidad adecuado al espesor de la sección; no se requiere enfriamiento rápido. Los temple T (envejecimiento artificial) no son aplicables para producir aumentos significativos de resistencia en 3105, aunque algunas prácticas comerciales combinan recocido de solución con re-deformación mecánica para estabilizar el temple (ejemplo: procesamiento estilo H24).

Comportamiento a Alta Temperatura

La resistencia mecánica del 3105 disminuye progresivamente con la temperatura; la resistencia útil estructural se reduce sustancialmente por encima de ~100–150 °C. Se toleran exposiciones a corto plazo a temperaturas elevadas (para conformado, soldadura o brasado), pero el servicio prolongado a alta temperatura reduce el límite elástico y la resistencia a la tracción. La oxidación del aluminio es auto-limitante mediante una fina capa protectora de óxido; sin embargo, a temperaturas elevadas la tasa de oxidación y formación de escala pueden aumentar y deben considerarse para uso prolongado a altas temperaturas.

Las zonas afectadas por el calor en soldaduras pueden mostrar ablandamiento localizado debido al efecto recoquido del ciclo térmico de la soldadura, pero la ausencia de endurecimiento por precipitación implica que no hay reversión a estados mucho más débiles como en algunas aleaciones tratables térmicamente. Para conjuntos con servicio prolongado a alta temperatura, los ingenieros deben evaluar fluencia y fatiga a la temperatura de servicio y considerar aleaciones de mayor temperatura si es necesario.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se Usa 3105
Automotriz	Paneles exteriores, molduras	Buena formabilidad para paneles estampados; resistencia moderada tras endurecimiento por trabajo
Marina	Estructuras protegidas, accesorios interiores	Resistencia general a la corrosión y facilidad de conformado para componentes arquitectónicos marinos
Aeroespacial	Accesorios no estructurales, carenados	Baja densidad y formabilidad para piezas no estructurales primarias
Electrónica	Paneles delgados para carcasas, cubiertas térmicas	Equilibrio entre conductividad térmica y manufacturabilidad para envolventes
Arquitectura	Revestimientos, cubiertas, canaletas	Resistencia a la intemperie, pintabilidad y estabilidad estética a largo plazo

El 3105 es especialmente valioso cuando la complejidad del formado, la resistencia a la corrosión y el costo compiten con requisitos de desempeño mecánico moderado. Su combinación de atributos lo mantiene como una opción confiable para muchas aplicaciones dominadas por chapa metálica donde aleaciones endurecibles de mayor resistencia no son necesarias.

Consejos para la Selección

El 3105 es una elección práctica cuando los diseñadores necesitan más resistencia que el aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100) mientras conservan excelente formabilidad y resistencia a la corrosión. Comparado con 1100, 3105 sacrifica modestamente conductividad eléctrica y térmica a cambio de mayor límite elástico y resistencia a la tracción y mejor estabilidad mecánica durante el conformado.

Frente a aleaciones comúnmente endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 3105 típicamente se sitúa entre ellas en resistencia y resistencia a la corrosión: es más fuerte que el 3003 en muchos temple debido a un contenido optimizado de Mn/Mg, pero usualmente menos resistente a la corrosión en ambientes clorurados agresivos que las aleaciones 5xxx ricas en magnesio. Comparado con materiales tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 3105 se selecciona cuando se priorizan el conformado y la formabilidad final, y cuando el menor costo y la fabricación más sencilla (sin ciclos de solución/envejecimiento) son ventajas a pesar de tener menores resistencias máximas.

Elija el 3105 cuando los requisitos del proyecto enfatizan el embutido profundo o estampado complejo, buena resistencia a la corrosión atmosférica, facilidad de soldadura y disponibilidad económica en chapa. Evítelo cuando sean imprescindibles la máxima resistencia estructural, estabilidad a altas temperaturas o un rendimiento superior en inmersión marina; en esos casos considere aleaciones de las series 6xxx o 5xxx respectivamente.

Resumen Final

El 3105 sigue siendo relevante como un versátil aluminio de la serie 3xxx que equilibra formabilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión con una resistencia moderada alcanzable mediante trabajo en frío. Su desempeño consistente en formas de chapa y bobina, amplia disponibilidad y facilidad de fabricación lo convierten en una especificación práctica para aplicaciones arquitectónicas, electrodomésticos, transporte e ingeniería general donde el peso, la manufacturabilidad y el costo del ciclo de vida son consideraciones clave.