Aluminio 356: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

356 (comúnmente especificado como A356 o 356.0) es una aleación de aluminio-silicio-magnesium para fundición perteneciente a la familia de aleaciones Al-Si-Mg para fundición. Se clasifica entre las aleaciones de fundición basadas en silicio y se trata y especifica ampliamente como A356 bajo la nomenclatura de la Aluminum Association; las designaciones en diferentes normas reflejan la misma química Al–Si–Mg optimizada para el rendimiento en fundición.

Los principales elementos aleantes son silicio (Si, nominal ~7 % en peso) y magnesio (Mg, típicamente ~0.2–0.5 % en peso), con niveles controlados de hierro, cobre, manganeso y adiciones traza de titanio y cromo para refinamiento y control del grano. La aleación es tratable térmicamente: la resistencia se deriva principalmente del endurecimiento por precipitación (formación de Mg2Si durante el envejecimiento artificial) tras tratamiento de solución y temple, y control microestructural mediante modificación eutéctica y refinamiento del grano.

Las características clave del 356 incluyen excelente fundibilidad y fluidez, buena estabilidad dimensional, relación resistencia-peso favorable después del envejecimiento T6, resistencia razonable a la corrosión en muchos ambientes y conductividad térmica aceptable para componentes disipadores de calor. La soldabilidad es factible con el relleno adecuado y tratamientos pre/post; la conformabilidad es limitada en comparación con aleaciones trabajadas pero manejable para fundiciones de pared delgada y formados locales.

Las industrias típicas que usan 356 incluyen la automotriz (fundiciones estructurales ligeras, ruedas, componentes de suspensión), aeroespacial (accesorios y carcasas de fundición no críticas), aplicaciones marinas (piezas fundidas resistentes a la corrosión) y electrónica (carcasas térmicas y componentes disipadores de calor). Los ingenieros eligen 356 cuando se requiere un equilibrio entre fundibilidad, rendimiento térmico, buena respuesta al envejecimiento y peso bajo a moderado, frente a alternativas que ofrecen mayor resistencia máxima o mejor conformabilidad en aleaciones trabajadas.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
F	Base como fabricado	Moderada	Limitada	Buena	Estado colado sin tratamiento especial
O	Baja	Alta	La mejor entre los temple de fundición	Buena	Recocido / estado totalmente blando tras solución + enfriamiento lento
T5	Moderado-Alto	Moderada	Limitada	Buena	Enfriado del colado y envejecido artificialmente
T6	Alta	Baja–Moderada	Limitada	Aceptable con precauciones	Tratado por solución, templado y envejecido artificialmente (resistencia máxima)
T7	Moderada (estable)	Moderada	Limitada	Buena	Temple sobremaduro o estabilizado para mejorar resistencia a la exposición térmica
T4	Moderada	Moderada	Mejor que T6	Aceptable	Tratado por solución y envejecido naturalmente; usado para formado posterior

El temple controla fuertemente la compensación entre resistencia y ductilidad en fundiciones 356. El tratamiento de solución seguido de temple y envejecimiento artificial (T6) produce la máxima resistencia y dureza mediante la precipitación de Mg2Si, pero reduce la elongación y hace el formado local o el mecanizado más propensos a rebabas.

Temple más bajos como O o T4 se utilizan cuando se priorizan la conformabilidad, la estabilidad dimensional durante el mecanizado o el procesamiento posterior como soldadura o soldadura fuerte; T7 se selecciona cuando se requiere estabilidad térmica y resistencia a la relajación de esfuerzos a costa de menor resistencia máxima.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	6.5–7.5	Agente principal de fortalecimiento y fundición; controla la fracción eutéctica y la fluidez
Fe	≤ 0.20–0.8*	Impureza que forma intermetálicos (β-AlFeSi); minimizado para preservar ductilidad
Mn	≤ 0.10–0.35*	Ayuda a modificar la morfología de intermetálicos de Fe; pequeñas adiciones son beneficiosas
Mg	0.20–0.45	Elemento de endurecimiento por precipitación (forma precipitaciones de Mg2Si durante envejecimiento)
Cu	≤ 0.20	Puede aumentar resistencia, pero reduce la resistencia a la corrosión si está en mayores cantidades
Zn	≤ 0.10	Normalmente muy bajo en grados para fundición; efecto limitado
Cr	≤ 0.10–0.20*	Modificador de grano/fase para mejorar estabilidad térmica y controlar crecimiento de grano
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano añadido en pequeñas cantidades para controlar tamaño de grano en solidificación
Otros (incluyendo Sr, B, tierras raras)	trazas	Sr comúnmente usado para modificar la morfología eutéctica de Si; B/Ti para control de nucleación

*Nota: Algunos rangos de especificación difieren según norma y práctica de fundición; los rangos anteriores son representativos para aleaciones A356/356 producidas comercialmente y pueden variar según la especificación de origen.

El silicio determina el contenido eutéctico y las características de fundición, el magnesio proporciona la respuesta al endurecimiento por precipitación que permite las mejoras T6. El hierro y manganeso controlan la morfología de intermetálicos que influyen en la tenacidad y vida a fatiga, mientras que los elementos traza y modificadores (Sr, Ti, B) son usados por las fundiciones para refinar la microestructura y mejorar la consistencia mecánica.

Propiedades Mecánicas

Las aleaciones 356 exhiben un amplio rango de comportamiento a tracción dependiendo fuertemente del temple, espesor de sección y método de fundición. En el temple T6, tratado por solución y envejecido artificialmente, A356 típicamente muestra resistencia a la tracción y límite elástico relativamente altos impulsados por la precipitación fina de Mg2Si; no obstante, la elongación es reducida comparada con condiciones recocidas y sensible a la porosidad y a la microestructura eutéctica gruesa. El módulo elástico es cercano al de otras aleaciones de Al (≈69 GPa) y no varía significativamente con el temple.

La dureza se correlaciona con el temple y estado de envejecimiento: los valores de dureza en T6 son sustancialmente mayores que en condiciones O o F debido al endurecimiento por precipitados. El comportamiento a fatiga está influenciado por la calidad de superficie, porosidad y morfología del silicio eutéctico; fundiciones A356-T6 adecuadamente modificadas y refinadas pueden alcanzar buena vida a fatiga de alto ciclo para servicios automotriz y aeroespacial. Los efectos del espesor son pronunciados: las secciones más gruesas requieren tratamientos de solución más prolongados y pueden retener microestructura más gruesa y segregaciones de Mg/Si, reduciendo la resistencia alcanzable en comparación con secciones delgadas.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	~120–170 MPa	~240–320 MPa	Amplios rangos reflejan método de fundición, tamaño de sección y calidad; máximo T6 debido a precipitación de Mg2Si
Límite elástico (0.2% de deformación permanente)	~70–120 MPa	~170–260 MPa	Aumento considerable tras solución + envejecimiento; dispersión por porosidad y defectos de fundición
Elongación (en 50–100 mm)	~8–18%	~2–8%	Ductilidad reducida en T6; fuertemente afectada por porosidad y microestructura de fundición
Dureza (HB)	~40–70 HB	~70–100 HB	Dureza Brinell correlaciona con temple; dureza T6 típica para fundiciones estructurales

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.66–2.68 g/cm³	Típico para aleaciones Al–Si–Mg, ligeramente menor que aceros y cobre
Rango de fusión (solidus–líquidus)	~555–615 °C	Aleación rica en eutéctico; solidus y liquidus dependen del contenido de Si y elementos menores
Conductividad térmica	~120–140 W/(m·K)	Inferior al Al puro por aleación y silicio eutéctico; aún buena para disipación térmica
Conductividad eléctrica	~28–36 %IACS	Reducida respecto al Al puro por aleación; depende de temple y composición
Calor específico	~0.88–0.96 J/(g·K)	Comparable con otras aleaciones de Al; dependiente de la temperatura
Coeficiente de expansión térmica	~22–24 µm/(m·K)	Expansión típica del aluminio; importante para el acoplamiento con materiales disímiles

La densidad y propiedades térmicas del 356 lo hacen atractivo donde se requiere una baja relación masa-rigidez y una conductividad térmica razonable. Las características de fusión y solidificación son centrales para la práctica de fundición; el rango de solidificación y el eutéctico rico en silicio facilitan el llenado del molde y reducen defectos de contracción cuando se procesa adecuadamente.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento a la Resistencia	Temple Común	Notas
Fundiciones en Arena	Variable, desde secciones delgadas hasta muy gruesas	La resistencia depende del tamaño de la sección y la porosidad	F, O, T5, T6	Muy usadas para piezas grandes y de bajo volumen; el enfriamiento lento afecta la microestructura
Moldeo Permanente	Espesor típico de pared 2–50 mm	Integridad superior a la fundición en arena; propiedades mecánicas mejoradas	T5, T6	Mejor acabado superficial y porosidad reducida respecto a la fundición en arena
Fundición a Presión (donde se utiliza)	Paredes delgadas (<10 mm)	Mayores velocidades de enfriamiento, microestructura fina	T5, T6	Fundición a presión de A356 usada para algunos componentes; control de porosidad esencial
Fundición por Inversión	Formas complejas, secciones delgadas a moderadas	Buena precisión dimensional	T5, T6	Menos común pero usada para componentes de precisión
Lingote / Billa	Materia prima para procesamiento secundario	Química homogénea	O, T6 después de fundición	Materia prima para refundición y procesos de fundición secundarios
Componentes Mecanizados (de fundiciones)	N/A	Resistencia localizada depende del temple y tratamiento térmico	O, T6	Permisos para mecanizado y calidad de superficie afectan las propiedades finales

La ruta de procesamiento afecta fuertemente las propiedades finales: las partes de moldeo permanente y fundición a presión típicamente logran microestructuras más finas y mejor desempeño mecánico que las equivalentes en fundición en arena. El tratamiento térmico posterior a la fundición (solución + temple + envejecimiento) se aplica comúnmente para maximizar la resistencia en aplicaciones estructurales, aunque es necesario controlar la severidad del temple y la distorsión para mantener las tolerancias dimensionales.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A356 / 356.0	USA	Designación común de Aluminum Association para aleación fundida Al–Si–Mg
EN	EN AC-AlSi7Mg / AlSi7Mg	Europa	Designación europea de fundición ampliamente equivalente a la química A356
JIS	ADC12 (no directa) / AlSi7Mg	Japón	ADC12 es una aleación Al–Si–Cu para fundición diferente; AlSi7Mg es la más cercana equivalente
GB/T	AlSi7Mg / ZL104	China	Múltiples designaciones nacionales corresponden a químicas similares; ZL104 se usa frecuentemente para fundiciones similares

Las diferencias sutiles entre normas pueden incluir límites más estrictos en hierro o cobre, modificación requerida con Sr, o diferentes rangos permitidos para Mg, que afectan el desempeño mecánico final y la capacidad de colado. Los compradores deben referirse a la norma específica y certificados de lote, ya que las prácticas de fundición (por ejemplo, modificación con Sr, refinación de grano) y el control de impurezas influyen significativamente en las propiedades aun cuando las químicas nominales coincidan.

Resistencia a la Corrosión

El 356 exhibe generalmente buena resistencia a la corrosión atmosférica típica de aleaciones Al–Si debido a que se forma rápidamente una película protectora de Al2O3 y el eutéctico rico en Si es relativamente inerte. En atmósferas neutrales o ligeramente corrosivas la aleación se comporta bien con pitting limitado; sin embargo, en ambientes marinos ricos en cloruros puede ocurrir picadura localizada en superficies fundidas y sitios intermetálicos si la película protectora se deteriora o si la porosidad atrapa agentes corrosivos.

La fisuración por corrosión bajo tensión no es un modo de falla principal para A356 comparado con ciertas aleaciones de Al-Zn de alta resistencia trabajadas, pero la susceptibilidad puede aumentar con tensiones locales elevadas, defectos o ambientes agresivos. Las interacciones galvánicas hacen que el 356 sea anódico cuando está en contacto con metales más nobles (acero inoxidable, cobre); los diseñadores deben aislar las interfaces o evitar el acoplamiento directo en condiciones húmedas para prevenir corrosión galvánica.

Comparado con aleaciones trabajadas 5xxx con magnesio, el 356 típicamente ofrece resistencia a la corrosión generalizada similar o ligeramente mejor pero menor capacidad para soportar inmersión marina severa sin protección sacrificial. Frente a aleaciones trabajadas 6xxx de alta resistencia, el A356 fundido presenta resistencia comparable en muchas condiciones de servicio, aunque las diferencias específicas en aleación y tratamiento térmico determinan el desempeño final frente a la corrosión.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 356 puede soldarse usando técnicas TIG (GTAW) y MIG (GMAW); el precalentamiento y control de la secuencia de soldadura reducen gradientes térmicos y riesgo de porosidad por hidrógeno. Las aleaciones de aporte comunes para soldadura de reparación son rellenos Al-Si como 4043 (Al-Si) para coincidir con fluidez y reducir susceptibilidad a grietas en caliente; el 5356 (Al-Mg) puede usarse pero aumenta el riesgo de corrosión galvánica y difiere en respuesta mecánica. Las zonas afectadas por el calor (ZAC) experimentan envejecimiento local o reblandecimiento en fundiciones previamente tratadas T6; a menudo se requiere envejecimiento post-soldadura o revenido para recuperar resistencia.

Maquinabilidad

El 356 es considerado mecanizable entre aleaciones de aluminio fundido debido a su fase eutéctica de silicio de alta maquinabilidad, pero las partículas de silicio aceleran el desgaste de herramienta y pueden causar abrasión en filos de corte. Se recomienda herramienta de carburo con ángulo de ataque positivo alto, rompedor de viruta adecuado y aplicación de refrigerante; velocidades de husillo moderadas a altas con avances conservadores maximizan la vida útil de la herramienta. El acabado superficial depende de microestructura y porosidad; la atención a la calidad de fundición y el corte correcto de la piel porosa son esenciales para resultados consistentes.

Conformabilidad

La conformación está limitada en comparación con aleaciones trabajadas porque las fundiciones contienen una fase eutéctica Si frágil y tienen menor ductilidad, especialmente tras tratamiento T6. Para doblado o estampado localizado se usan condiciones recocidas (O/T4) y se mantienen radios de curvatura grandes (radio interior mínimo típico 2–4× espesor para secciones delgadas, mayor para fundiciones gruesas) para evitar iniciación de grietas en zonas ricas en Si. Los procesos incrementales de conformado, conformado en caliente y mecanizado localizado para formar son estrategias comunes para lograr geometrías finales sin inducir grietas.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El A356 es termoendurecible y responde predeciblemente a tratamientos térmicos de solución y envejecimiento artificial. El tratamiento de solución típico se realiza alrededor de 525–545 °C por tiempos escalados según el espesor de sección (comúnmente 2–4 horas para secciones delgadas, más tiempo para gruesas) para disolver Mg y Si en solución sólida y esferoidizar el silicio eutéctico. Se requiere temple rápido a temperatura ambiente para retener los solutos en solución sobresaturada y permitir el posterior endurecimiento por precipitación.

El envejecimiento artificial para T6 se realiza típicamente a ~150–175 °C por varias horas (por ejemplo, 6–12 horas) para precipitar finas partículas Mg2Si y desarrollar dureza y resistencia máxima. El T5 se consigue mediante envejecimiento artificial directo tras el enfriamiento de fundición sin tratamiento completo de solución; ofrece resistencia moderada y es útil cuando el control de distorsión es crítico. Tratamientos T7 o sobremaduración a temperaturas más altas reducen la resistencia máxima pero mejoran la estabilidad dimensional y térmica, además de aumentar la resistencia a la fragilización térmica. La sensibilidad al temple, efectos de tamaño de sección y porosidad modifican la dureza y respuesta mecánica alcanzable.

Desempeño a Alta Temperatura

El 356 pierde resistencia significativa por encima de aproximadamente 150–200 °C debido a la coalescencia de precipitados y disolución o esferoidización de la estructura de precipitados Mg2Si; el uso prolongado sobre ~150 °C causará ablandamiento y cambio dimensional para el temple T6. La oxidación en aire a temperaturas de servicio típicas es menor gracias a la formación protectora de Al2O3, pero temperaturas elevadas aceleran procesos de difusión que degradan la estructura de precipitados. La zona afectada por el calor (ZAC) de componentes soldados sufre ablandamiento localizado y coarsening de la microestructura; el ciclo térmico puede agravar la iniciación de fatiga en la ZAC y en sitios de porosidad.

Para aplicaciones a alta temperatura o con ciclos térmicos se recomiendan tempers T7 o estabilizados, uso de recubrimientos o barreras térmicas donde la oxidación o efectos galvánicos sean problemáticos, y diseño para limitar la exposición prolongada por encima de temperaturas de servicio recomendadas para preservar integridad mecánica.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Razón del Uso de 356
Automotriz	Calipers de freno, componentes de rueda, carcasas de transmisión	Buena colabilidad, estabilidad térmica y resistencia aceptable tras T6
Marina	Carcasas de bomba, carcasas de engranajes	Resistencia a la corrosión en atmósfera y agua salada ligera, facilidad para fundir formas complejas
Aeroespacial	Accesorios no críticos, carenados, carcasas	Ahorro de peso y colabilidad para geometrías complejas con buenas propiedades mecánicas
Electrónica	Disipadores de calor y carcasas	Conductividad térmica y capacidad para fundir geometrías complejas de enfriamiento
Maquinaria Industrial	Carcasas de bomba y compresor	Estabilidad dimensional, resistencia al desgaste y desempeño a fatiga en forma fundida

El 356 se selecciona para componentes donde la combinación de buena fluidez, precisión dimensional, resistencia endurecible por envejecimiento y resistencia a la corrosión compensa las limitaciones en conformabilidad en estado trabajado. Su capacidad de fundirse en formas complejas con tasas de defecto relativamente bajas y de aceptar subsecuentes tratamientos térmicos lo hace versátil para muchas aplicaciones de volumen medio a alto.

Información para la Selección

Use 356 cuando la fundibilidad, la resistencia por envejecimiento y el desempeño térmico sean los requisitos principales, y cuando las geometrías complejas se produzcan mejor en una sola operación de fundición. Elija T6 para máxima resistencia y rigidez cuando la distorsión post-tratamiento térmico sea controlable, y opte por T5/T7/O cuando la formabilidad, la estabilidad dimensional o la estabilidad térmica sean más importantes.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 356 sacrifica conductividad eléctrica y mejor conformabilidad a cambio de una resistencia mucho mayor y un mejor comportamiento en fundición; seleccione 1100 cuando la conformabilidad y la conductividad sean prioritarias en el diseño. En comparación con aleaciones comunes endurecidas por trabajo en frío (por ejemplo, 3003 / 5052), el 356 ofrece una mayor resistencia por envejecimiento a expensas de la formabilidad a temperatura ambiente, y generalmente presenta una resistencia a la corrosión similar o ligeramente mejor en muchos ambientes. Frente a aleaciones comunes tratables térmicamente y forjadas (por ejemplo, 6061 / 6063), el 356 proporciona una fundibilidad superior y a menudo mejor precisión dimensional para formas fundidas complejas, mientras ofrece una resistencia competitiva en componentes fundidos; seleccione 6061 cuando se requiera fabricación en forma forjada o una mayor resistencia a fatiga crítica en formas estiradas/extruídas.

Resumen Final

El A356 (356) sigue siendo una aleación de aluminio para fundición fundamental porque equilibra una excelente fundibilidad, una respuesta predecible al endurecimiento por envejecimiento, buena resistencia a la corrosión y propiedades térmicas favorables, lo que la convierte en una opción práctica para componentes automotrices, aeroespaciales, marinos y de gestión térmica donde se requieren formas complejas y un desempeño estructural razonable.