Aluminio 3310: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

3310 es un miembro de la familia del aluminio serie 3xxx y se clasifica como una aleación trabajada con manganeso diseñada para aplicaciones estructurales en chapa y extrusión. La designación de la serie 3xxx indica que el manganeso es el principal elemento de aleación, lo que proporciona un fortalecimiento moderado sin tratamiento térmico. El principal mecanismo de fortalecimiento para el 3310 es la solución sólida y el endurecimiento por deformación por trabajo en frío; no es una aleación por envejecimiento (endurecible por tratamiento térmico). Esta aleación equilibra una resistencia estática moderada con buena conformabilidad y resistencia a la corrosión, lo que la hace adecuada para usos estructurales y arquitectónicos que requieren mucha conformación.

Los principales elementos de aleación en 3310 son el manganeso como adición microaleante principal, con niveles controlados de hierro y adiciones traza de silicio, cobre, zinc, cromo y titanio para ajustar el comportamiento mecánico y de procesamiento. Las características clave incluyen niveles intermedios de resistencia a la tracción y límite elástico en estados endurecidos por deformación, excelente resistencia a la corrosión atmosférica general y buena soldabilidad mediante procesos de fusión y resistencia comunes. La formabilidad es alta en estados recocidos y blandos, mientras que se debe considerar el ablandamiento en zonas afectadas por el calor (ZAC) cuando se usan estados H más fuertes. Las industrias típicas incluyen construcción, transporte general, paneles arquitectónicos, componentes HVAC y bienes de consumo.

Los ingenieros eligen 3310 sobre otros grados de aluminio cuando se requiere una combinación de formabilidad, resistencia mecánica adecuada, soldabilidad fiable y costo relativamente bajo. Su rango de rendimiento lo posiciona por encima de los grados comercialmente puros en resistencia, manteniendo mejor comportamiento de conformado y corrosión que aleaciones endurecibles más fuertes en muchas piezas unidas y conformadas. La aleación es especialmente útil cuando la geometría de la pieza requiere estampado o doblado significativo y cuando las condiciones de servicio possoldadura favorecen materiales no endurecidos por precipitación.

Variantes de Estado

Estado	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Condición completamente recocida para máxima ductilidad
H12	Bajo-Medio	Alto	Muy Buena	Excelente	Trabajo en frío ligero; buena para embutición profunda
H14	Medio	Moderado	Buena	Buena	Cuarto duro; común para paneles conformados
H16	Medio-Alto	Moderado	Regular	Buena	Medio duro; usado donde se requiere mayor resistencia
H18	Alto	Menor	Regular-Malo	Buena	Totalmente duro; conformado limitado, mayor resistencia a estiramiento
H112	Varía	Varía	Buena	Buena	Propiedades controladas según fabricación para extrusiones
H321	Medio	Moderado	Buena	Buena	Estabilizado tras alivio de esfuerzo y pequeño envejecimiento natural

El estado tiene una influencia principal sobre las propiedades de tracción, alargamiento y el rango de conformado para piezas 3310. El material recocido (O) ofrece la mayor capacidad de estiramiento y embutición, mientras que los estados H incrementan la resistencia de forma incremental a costa de alargamiento y flexibilidad para doblado.

La elección del estado es un compromiso de ingeniería entre los requisitos de conformado y la resistencia final de la pieza; las piezas que requieren embutición profunda deberían procesarse en estado O o estados H ligeros y luego estabilizarse mediante envejecimiento si es necesario. Para ensamblajes soldados donde las distorsiones possoldadura son críticas, los estados más blandos minimizan las preocupaciones sobre la ZAC pero pueden requerir compensaciones de diseño por menor límite elástico.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10–0.40	Controlado para minimizar intermetálicos frágiles y mantener ductilidad
Fe	0.30–0.80	Nivel típico de impureza; afecta resistencia y estructura de grano
Mn	0.8–1.5	Elemento principal para fortalecimiento por solución sólida
Mg	0.05–0.30	Mantenido bajo para evitar endurecimiento accidental por precipitación
Cu	0.05–0.25	Pequeñas adiciones mejoran la resistencia pero reducen la resistencia a la corrosión
Zn	0.05–0.25	Mantenido bajo para evitar fisuración en caliente y preservar la conformabilidad
Cr	0.02–0.10	Adiciones traza que ayudan en el control del grano y comportamiento de recristalización
Ti	0.01–0.10	Microaleación para refinamiento de grano durante colada y extrusión
Otros (V, Zr, resto)	0.00–0.15	Elementos menores para control de proceso y ajuste de propiedades

El contenido de manganeso es la característica composicional definitoria y diferencia al 3310 del aluminio puro al permitir el fortalecimiento por solución sólida sin tratamiento térmico. El hierro y el silicio se controlan para limitar partículas intermetálicas frágiles que reducirían la conformabilidad y la resistencia a la fatiga. Elementos traza como el cromo y titanio se incluyen para mejorar la estructura de grano y estabilizar propiedades durante ciclos térmicos y fabricación.

Un control composicional cuidadoso permite que el 3310 logre una combinación favorable de rendimiento mecánico y resistencia a la corrosión, manteniéndose altamente conformable y soldable. Las elecciones de aleación reflejan un énfasis en la manufacturabilidad (conformado y soldadura) más que en maximizar la resistencia máxima.

Propiedades Mecánicas

El 3310 exhibe un comportamiento de resistencia a la tracción y límite elástico típico de aleaciones de aluminio no endurecibles por tratamiento térmico de resistencia media. En condición recocida, la aleación tiene un límite elástico relativamente bajo pero alargamiento alto, ofreciendo excelente capacidad para estiramiento y embutición profunda. Con el aumento progresivo del endurecimiento por deformación en estados H, las resistencias a tracción y límite elástico aumentan significativamente mientras que el alargamiento y la flexibilidad para doblado se reducen. La dureza correlaciona con el estado y el trabajo en frío, aumentando desde valores bajos de Brinell en O hasta valores moderados en condiciones H18/altamente deformadas.

El comportamiento a fatiga del 3310 está gobernado por la condición superficial, tensiones residuales del conformado y contenido de inclusiones; concentradores de tensión y acabados de superficie rugosos reducen la vida a fatiga. El espesor influye en la resistencia y el conformado; calibres más delgados permiten radios de doblado más ajustados y mejor conformabilidad, mientras que secciones más gruesas retienen mayor rigidez estructural pero requieren mayores fuerzas de conformado y pueden atrapar inclusiones derivadas de la colada. Las zonas afectadas por el calor en soldadura exhibirán un ablandamiento localizado proporcional al estado inicial y al aporte térmico del soldado, lo cual debe tomarse en cuenta en el diseño de uniones.

Los diseñadores suelen usar tensiones admisibles conservadoras basadas en el estado endurecido y consideran factores de notch para fatiga en bordes estampados y terminaciones de soldadura. Al usar 3310 en piezas sometidas a ciclos o altas cargas, el control del acabado superficial, operaciones de alivio de tensiones y evitar radios agudos son importantes para mantener una vida a fatiga aceptable.

Propiedad	O/Recocido	Estado Clave (ej. H14)	Notas
Resistencia a la Tracción	95–140 MPa	180–240 MPa	La resistencia aumenta con el trabajo en frío; rangos dependen de espesor y procesamiento
Límite Elástico	35–70 MPa	120–180 MPa	El límite elástico correlaciona fuertemente con el estado; estados H preferidos para uso estructural
Alargamiento	30–40%	6–18%	El alargamiento disminuye significativamente al aumentar el estado
Dureza	25–45 HB	55–85 HB	La dureza Brinell aumenta con el endurecimiento por deformación; varía con microestructura

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.70 g/cm³	Típica de aleaciones de aluminio trabajadas; útil para diseño liviano
Rango de Fusión	~555–650 °C	Intervalo sólido-líquido depende de elementos de aleación e inclusiones
Conductividad Térmica	~140 W/m·K	Alta conductividad térmica comparada con aceros; varía con aleación y estado
Conductividad Eléctrica	~35–45 % IACS	Menor que aluminio puro; el manganeso reduce la conductividad respecto a la serie 1100
Calor Específico	~900 J/kg·K	Cercano al del aluminio puro; útil para cálculos de gestión térmica
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para aleaciones de aluminio; importante para diseño de ciclos térmicos

El 3310 conserva las características físicas atractivas del aluminio: baja densidad, alta conductividad térmica y calor específico favorable, permitiendo aplicaciones livianas de gestión térmica. La presencia de manganeso y otros solutos reduce la conductividad eléctrica respecto a grados comercialmente puros, lo que debe considerarse en aplicaciones conductoras.

La expansión térmica y la conductividad son entradas importantes para el diseño al unir materiales disímiles o cuando las piezas estarán expuestas a variaciones de temperatura; las diferencias de expansión con aceros o compuestos pueden influir en el diseño de uniones y estrategias de fijación. El intervalo de fusión refleja el ensanchamiento típico del diagrama de fases por la aleación y tiene implicaciones para las ventanas de proceso de soldadura y brazing.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Dependiente del espesor; más fácil de conformar en espesores delgados	O, H12, H14, H16	Amplio uso para paneles, cajas y conductos
Placa	6–25 mm	Mayor rigidez; menor conformabilidad	O (limitado), H18	Frecuentemente usada para componentes estructurales que requieren mayor espesor
Extrusión	Espesor de pared 1–20 mm; secciones transversales variables	Resistencia controlada por el temple y tamaño de sección	H112, H321	Perfiles complejos para marcos y elementos estructurales
Tubo	Diámetros 6–200 mm	Resistencia influenciada por el espesor de pared y el trabajo en frío	H14, H16	Común para HVAC, manejo de fluidos y tubos estructurales
Barra/Varilla	Diámetros 6–50 mm	Buen comportamiento a compresión y flexión	H14, H16	Usado donde se requieren secciones macizas para mecanizado y forja

Las chapas y calibres delgados ofrecen la mejor conformabilidad para operaciones de embutido profundo y formado por estirado, y se producen comúnmente en líneas de colada continua y laminado. La placa y extrusiones gruesas requieren prácticas diferentes de homogeneización y laminado/extrusión, mostrando microestructuras más gruesas que influyen en la tenacidad y resistencia a la fatiga.

Las diferencias en el procesamiento influyen en las aplicaciones: las extrusiones permiten formas transversales complejas y refuerzos integrados, mientras que los productos en chapa son económicos para grandes superficies de paneles. La elección de la forma del producto debe coincidir con la técnica de conformado, geometría final y desempeño mecánico requerido.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	3310	EE. UU.	Designación principal de aleación en especificaciones americanas; grado típico de inventario
EN AW	3310	Europa	En Europa se usa frecuentemente la notación EN AW ××××; tolerancias químicas y tempers pueden variar
JIS	A3310	Japón	Normas japonesas pueden tener límites de impurezas y códigos de temple ligeramente diferentes
GB/T	3310	China	Grado chino generalmente refleja la composición AA pero con tolerancias de producción locales

No existe un equivalente global único y exacto para 3310 que coincida en composición, nomenclatura de temple e historial de procesamiento a través de todas las normas. Las variaciones entre las normas AA, EN, JIS y GB/T se encuentran principalmente en los límites máximos de impurezas (especialmente hierro y silicio) y en las convenciones de denominación del temple. Al sustituir entre regiones, los ingenieros deben comparar tanto las propiedades mecánicas garantizadas como las tolerancias de composición química y validar la conformabilidad/soldabilidad para el proceso previsto.

Para compras y especificaciones, solicite certificados químicos e informes de ensayo de fábrica que indiquen composición exacta, propiedades mecánicas en el temple especificado e historial de procesamiento (recocido, trabajado en frío, extrusión frente a laminado) para asegurar equivalencia funcional. Cuando las normas difieran en la codificación del temple, especifique objetivos de propiedades mecánicas en lugar de confiar únicamente en los nombres de temple.

Resistencia a la Corrosión

El 3310 ofrece buena resistencia a la corrosión atmosférica general y típicamente se desempeña bien en ambientes urbanos e industriales debido a la formación de una capa estable de óxido de aluminio. En ambientes marinos, el 3310 resiste la corrosión uniforme pero requiere diseño protector y recubrimientos cuando está expuesto a salpicaduras o agua de mar estancada; el diseño de fijaciones y ensamblajes debe minimizar la corrosión por grietas. La aleación presenta una susceptibilidad moderada a la picadura en ambientes ricos en cloruros comparado con aleaciones marinas altamente aleadas, por lo que es común el uso de recubrimientos sacrificatorios o anodizado como mitigaciones.

El riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) para 3310 es bajo comparado con aleaciones tratables térmicamente de alta resistencia; la SCC no es una preocupación principal bajo condiciones normales de servicio porque la aleación no alcanza altos límites elásticos que predisponen a las aleaciones Al‑Zn‑Mg a SCC. Se deben considerar interacciones galvánicas al unir 3310 con metales más nobles como acero inoxidable o cobre; la protección anódica y capas de aislamiento previenen la corrosión acelerada del aluminio. Comparado con las familias 2xxx y 7xxx, el 3310 es más resistente a la corrosión pero presenta menores resistencias máximas, y comparado con las series 1xxx y 5xxx sacrifica algo de conductividad y conformabilidad a cambio de una mayor resistencia basal.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 3310 se suelda fácilmente mediante TIG, MIG (GMAW) y procesos por resistencia con baja incidencia de grietas calientes cuando se emplean prácticas recomendadas. Las aleaciones de aporte recomendadas son generalmente ER4043 (Al‑Si) o ER5356 (Al‑Mg) dependiendo del servicio y resistencia post‑soldadura requerida; ER4043 ofrece mejor fluidez y menor susceptibilidad a grietas por solidificación. El ablandamiento de la ZAC (zona afectada por el calor) es una consideración de diseño para los tempers H, y puede ser necesario alivio de tensiones pre y postsoldadura o compensación de diseño para piezas estructurales. Los parámetros de soldadura deben minimizar la entrada de calor y la temperatura interpaso para limitar el crecimiento del grano y la pérdida de propiedades.

Mecanizado

El 3310 tiene características de mecanizado típicas de aleaciones de aluminio no tratables térmicamente: buena mecanización a altas velocidades de corte y desgaste moderado de herramienta cuando se usa herramienta de carburo. El índice de mecanizabilidad es menor que el de aleaciones de fácil corte pero favorable en comparación con aceros de alto manganeso; geometrías de herramienta que promuevan un ángulo de ataque positivo y evacuación eficiente de viruta reducen el borde acumulado. La aplicación recomendada de refrigerante y rompedor de virutas mejora el acabado superficial y el control dimensional en piezas complejas. Para mecanizados de tolerancias ajustadas, los tempers recocidos o H ligeros proporcionan mejor integridad superficial y menores fuerzas de corte.

Conformabilidad

La conformabilidad del 3310 es excelente en tempers O y H ligeros, permitiendo embutido profundo, estirado y estampados complejos con radios de curvatura internos relativamente pequeños. Los radios mínimos típicos de curvatura interna son función del espesor y temple; para chapa en temple O un radio de doblado de 0.5–1.0× espesor es generalmente alcanzable sin fisuras. El trabajo en frío aumenta la resistencia pero reduce la elongación y aumenta el rebote elástico, que debe ser compensado en el diseño de herramientas y control de proceso. Si se requiere conformado severo después de soldadura o exposición térmica, seleccione tempers más suaves y considere recocidos intermedios de alivio de tensiones.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El 3310 es una aleación no tratable térmicamente en la que el fortalecimiento mecánico se logra por trabajo en frío y microaleación en lugar de tratamiento en solución y envejecimiento por precipitación. No existe una secuencia beneficiosa de endurecimiento por precipitación tipo T comparable a las aleaciones 6xxx o 7xxx; los intentos de tratamiento en solución y envejecimiento artificial producen mejoras limitadas. El recocido (O) se usa para recristalizar completamente la microestructura y restaurar la ductilidad después del conformado y trabajo en frío. Se emplean recocidos parciales y tratamientos de estabilización (p. ej., H321) para controlar la deriva del temple y mejorar la estabilidad dimensional en piezas fabricadas.

El endurecimiento por deformación es la vía predominante de fortalecimiento: los límites elástico y de tracción aumentan con la deformación plástica, y el exponente de trabajo en frío es moderado, permitiendo un comportamiento predecible del rebote elástico para simulaciones de conformado. Los ciclos estándar de recocido para 3310 utilizan típicamente temperaturas en el rango de 300–380 °C por cortos periodos seguidos de enfriamiento controlado para evitar el recrudecimiento, dependiendo de la forma del producto y espesor. Cuando se requiere mayor resistencia en servicio sin sacrificar conformabilidad, los diseñadores frecuentemente especifican trabajo local en frío o incorporan refuerzos estructurales en lugar de depender únicamente en el tratamiento térmico.

Desempeño a Alta Temperatura

La resistencia mecánica del 3310 disminuye consistentemente con el aumento de temperatura y no se recomienda para servicio continuo por encima de aproximadamente 150–175 °C. A temperaturas elevadas la aleación experimenta recuperación microestructural y reducción en la densidad de dislocaciones, lo que se manifiesta como una marcada pérdida de límite elástico y resistencia a la tracción. La oxidación del aluminio está limitada por la capa protectora de óxido, pero la descamación de la capa y el creep acelerado pueden ocurrir a temperaturas más altas, especialmente bajo cargas térmicas cíclicas.

Las ZAC de soldadura son particularmente susceptibles a reducciones de resistencia cuando se exponen a temperaturas elevadas debido al crecimiento de zonas recristalizadas y posible difusión de solutos. Para exposiciones intermitentes a altas temperaturas se deben aumentar los márgenes de diseño y considerar técnicas de estabilización térmica. Para servicio verdadero a altas temperaturas con aluminio, son preferibles aleaciones formuladas específicamente para resistencia a temperatura elevada (p. ej., aleaciones Al‑Si para pistones o aleaciones de fundición con alto Si) en lugar del 3310.

Aplicaciones

Industria	Componente de Ejemplo	Por qué se Usa el 3310
Automotriz	Paneles de carrocería interiores y exteriores	Buena conformabilidad con resistencia media para resistencia a abolladuras
Marina	Conductos HVAC y estructuras secundarias	Resistencia a la corrosión con menor susceptibilidad a SCC
Aeroespacial	Accesorios no primarios y carenados	Ligereza y buena manufacturabilidad para piezas no críticas
Electrónica	Chasis y disipadores de calor	Alta conductividad térmica y facilidad de conformado
Construcción	Revestimientos, canaletas y aleros	Acabado superficial duradero y resistencia a la corrosión

El 3310 se usa frecuentemente en componentes que requieren un equilibrio entre conformabilidad, resistencia a la corrosión y capacidad estructural moderada más que la máxima resistencia. Su uso es favorecido donde el procesamiento económico, el ensamblaje y el acabado (anodizado o pintura) son factores clave y donde la manufacturabilidad de la aleación resulta en un costo total de pieza menor.

Aspectos para la Selección

Elija 3310 cuando el diseño requiera una aleación de resistencia media con excelente formabilidad y soldabilidad confiable, particularmente para componentes estructurales estampados, trefilados o extruidos. Es una opción práctica cuando se necesita resistencia a la corrosión y buen desempeño térmico sin la complejidad de procesamiento y las posibles preocupaciones de SCC asociadas a aleaciones tratables térmicamente de alta resistencia.

Comparado con aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 3310 sacrifica algo de conductividad eléctrica y térmica a cambio de una resistencia sustancialmente mayor y mejor resistencia a abolladuras, conservando gran parte de la formabilidad necesaria para formas complejas. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, el 3310 ofrece generalmente una resistencia base superior con resistencia a la corrosión comparable, haciéndolo preferible cuando se requiere una resistencia ligeramente mayor sin recurrir a grados endurecidos por precipitación.

En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 3310 no alcanzará las mismas resistencias máximas pero puede ser preferido cuando la superior formabilidad, procesamiento más simple (sin tratamiento de solubilización/envejecimiento) y menor riesgo de fragilización de la zona afectada por el calor (HAZ) o SCC son prioritarios. Use 3310 cuando la manufacturabilidad, el costo y el desempeño contra la corrosión tengan mayor importancia que alcanzar la máxima resistencia a la fluencia.

Resumen Final

El 3310 continúa siendo una aleación de ingeniería relevante para aplicaciones que demandan una combinación versátil de formabilidad, resistencia a la corrosión, soldabilidad y resistencia moderada. Su filosofía de fortalecimiento sin tratamiento térmico, comportamiento predecible en fabricación y propiedades físicas favorables respaldan su amplio uso en sectores de transporte, construcción y consumo donde se requieren componentes ligeros y manufacturables.