Aluminio 357: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

357 (comúnmente referido como A357 o variantes AlSi7Mg) es una aleación de aluminio-silicio-magnesio de la serie 3xx que pertenece a la familia de aleaciones para fundición endurecibles por tratamiento térmico. Sus principales elementos de aleación son el silicio y el magnesio, donde el silicio proporciona fundibilidad y resistencia al desgaste, y el magnesio permite el endurecimiento por envejecimiento mediante la precipitación de Mg2Si.

La aleación se fortalece principalmente mediante tratamiento térmico de solubilización seguido de envejecimiento artificial (T6/T651), que produce finas precipitados de Mg2Si; también muestra cierto endurecimiento por deformación cuando se trabaja en frío en ciertas formas. Sus características clave incluyen una combinación favorable de resistencia a la tracción moderada a alta, buena ductilidad para una aleación de fundición, resistencia a la corrosión mejorada en comparación con muchas aleaciones con cobre y soldabilidad aceptable cuando se aplican prácticas y metales de aporte adecuados.

Las industrias típicas que utilizan la 357 incluyen automotriz (fundiciones estructurales, componentes de suspensión, ruedas), aeroespacial (accesorios y carcasas), motorsport y aplicaciones marinas de alto rendimiento donde se requiere un equilibrio de bajo peso, resistencia y resistencia a la corrosión. Los ingenieros seleccionan la 357 sobre otras aleaciones cuando las geometrías detalladas de fundición requieren la fluidez mejorada por Si y se necesitan las máximas resistencias proporcionadas por la aleación endurecible sin la sensibilidad a grietas propia de aleaciones con mayor contenido de cobre.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recocida; utilizada para alivio de tensiones y mecanizado previo al tratamiento térmico
H14	Media	Media	Regular	Buena	Endurecida por deformación en formas trabajadas; limitada para fundiciones
T5	Media-Alta	Media	Regular	Buena	Enfriada después de trabajo en caliente y envejecida artificialmente; ruta de producción más rápida para fundiciones
T6	Alta	Baja–Media	Regular	Buena	Tratamiento térmico de solubilización + envejecimiento artificial; condición de máxima resistencia para muchos componentes fundidos
T651	Alta	Baja–Media	Regular	Buena	T6 con alivio de tensiones/estiramiento para contrarrestar tensiones residuales; comúnmente especificado para fundiciones aeroespaciales críticas

El temple elegido para la 357 influye fuertemente en la resistencia, ductilidad y estado de tensiones residuales. Las condiciones T6/T651 maximizan la resistencia a la tracción y dureza mediante la precipitación de Mg2Si, pero reducen la elongación y conformabilidad en comparación con la condición recocida O.

Para fabricación, los temple O y T5 permiten un mecanizado y conformado más sencillo antes del envejecimiento final, mientras que T6 y T651 se emplean en componentes de servicio donde se requiere estabilidad dimensional y máximo rendimiento mecánico.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	6.5–7.5	Elemento principal de aleación; mejora la fluidez, reduce la contracción y aumenta la resistencia al desgaste
Fe	0.2–0.6	Impureza proveniente de la fusión; altas concentraciones generan intermetálicos frágiles y menor ductilidad
Mn	0.05–0.35	Controla la morfología de intermetálicos de Fe y puede mejorar ligeramente la resistencia
Mg	0.25–0.45	Elemento de endurecimiento por envejecimiento formando precipitados de Mg2Si; controla la respuesta al temple T6
Cu	0.15–0.6	A menudo limitado en grados para fundición; incrementa la resistencia pero reduce la resistencia a la corrosión si es alto
Zn	0.05–0.2	Impureza menor; generalmente no es una adición intencional de endurecimiento
Cr	0.02–0.2	Usado en trazas para controlar la estructura de grano y la recristalización en algunas variantes
Ti	0.02–0.15	Refinador de grano para mejorar la estructura de fundición y uniformidad mecánica
Otros	≤0.15 total	Elementos traza y residuales; mantenidos bajos para preservar propiedades anticorrosivas y mecánicas

El silicio y el magnesio son la pareja funcional que controla la fundibilidad y la respuesta al tratamiento térmico. El silicio forma las estructuras eutécticas que definen el comportamiento de solidificación mientras que el magnesio se disuelve en la matriz de Al y precipita como Mg2Si durante el envejecimiento artificial para aumentar la resistencia a la tracción y al límite elástico.

Propiedades Mecánicas

Como aleación de fundición sometida a tratamiento térmico T6, la 357 exhibe resistencias a la tracción y límites elásticos considerablemente superiores a los típicos de aleaciones trabajadas no endurecibles por tratamiento térmico, con una ductilidad moderada para un componente fundido. La curva de tensión se caracteriza por un punto de fluencia definido seguido de endurecimiento por deformación hasta la resistencia máxima; la elongación en T6 suele estar limitada en comparación con el material recocido, pero sigue siendo adecuada para muchas piezas estructurales fundidas. La dureza aumenta significativamente con el tratamiento T6/T651 debido a la fina dispersión de precipitados de Mg2Si, y la dureza Brinell o Vickers correlaciona bien con las propiedades tensiles para fines de especificación.

El comportamiento a fatiga de la 357 está influenciado por defectos de la fundición (porosidad, contracciones) y la microestructura; fundiciones más densas y un diseño de canales apropiado minimizan la iniciación de fatiga relacionada con defectos. Los efectos de espesor son pronunciados porque secciones mayores enfrían más lento, provocando un coarsening del Si eutéctico y aumentando el riesgo de porosidad, lo que reduce la resistencia estática y a fatiga.

Para secciones delgadas y fundiciones enfriadas rápidamente, las propiedades en T6 alcanzan el extremo superior de los rangos; para secciones gruesas y condición O en estado fundido, la resistencia y dureza disminuyen y la ductilidad aumenta.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la Tracción (UTS)	130–220 MPa	300–360 MPa	Los valores T6 dependen del espesor de sección y velocidad de solidificación
Límite Elástico (0.2%YS)	60–150 MPa	240–300 MPa	El límite elástico aumenta marcadamente tras solubilización y envejecimiento
Elongación (El%)	10–18%	4–10%	La elongación disminuye en T6; la geometría y porosidad afectan los valores
Dureza (HB)	50–90 HB	90–130 HB	La dureza refleja la respuesta al envejecimiento y la historia del enfriamiento de la sección

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.67–2.68 g/cm³	Típica de aleaciones Al-Si-Mg para fundición; buena relación resistencia-peso
Rango de Fusión (sólido–líquido)	~520–615 °C	El silicio eutéctico y primario desplazan el rango de solidificación; valores según composición exacta
Conductividad Térmica	110–140 W/m·K	Menor que el aluminio puro pero alta comparada con muchas aleaciones técnicas
Conductividad Eléctrica	~30–40 % IACS (~17–23 MS/m)	Reducida por elementos de aleación; aceptable para componentes térmicos/elétricos con adecuadas consideraciones de diseño
Calor Específico	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Típico de aleaciones de aluminio a temperatura ambiente
Coeficiente de Dilatación Térmica	21–24 µm/m·K	Expansión térmica relativamente alta, requiere cuidado al ensamblar con materiales disímiles

La combinación de conductividad térmica relativamente alta y baja densidad hace a la 357 adecuada para componentes donde la disipación de calor y el peso ligero son necesarios, aunque su conductividad es menor que la del aluminio puro. La expansión térmica y la estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos deben considerarse en conjuntos con metales disímiles para evitar esfuerzos galvánicos o mecánicos.

El espesor de sección y la porosidad afectan la respuesta térmica; fundiciones densas y de grano fino proporcionan rendimiento térmico más consistente y mejor vida a fatiga.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Fundiciones en Arena	varios (5–200 mm+)	Menor debido al enfriamiento más lento; microestructura más gruesa	O, T5, T6	Utilizadas para formas grandes y complejas; puede requerir HIP para reducir porosidad
Moldeo Permanente / Fundición por Gravedad	2–60 mm	Mejores propiedades mecánicas por enfriamiento más rápido	T5, T6, T651	Preferidas para piezas estructurales con tolerancias más ajustadas
Fundición por Inversión / Precisión	secciones delgadas a moderadas	Alta integridad, buen acabado superficial	T6	Usada en aeroespacial y componentes de alto rendimiento
Forjado / Trabajo en Caliente (limitado)	varía	No común para 357; propiedades derivan del trabajo en frío + envejecido	Variantes H	Raro; composición más orientada al procesamiento por fundición
Lingote / Billete	barras/lingotes	Materia prima para fundición posterior o extrusión	O antes del procesamiento	Utilizado para producir materia prima de baja porosidad en fundiciones especializadas

La forma fundida domina el uso del 357; el moldeo permanente y la fundición por inversión producen el mejor desempeño mecánico y a fatiga debido al enfriamiento más rápido y menor porosidad. Las fundiciones en arena son económicas para piezas grandes, pero requieren controles de proceso o tratamientos secundarios (p. ej., HIP) para cerrar defectos internos. La elección de la forma y la tasa de enfriamiento influyen directamente en la respuesta al temple alcanzable y la microestructura final.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	357	EE.UU.	Designación ASTM/AA para aleación de fundición Al-Si-Mg comúnmente usada en la industria
EN AW	AlSi7Mg0.6	Europa	Aleación europea más cercana en química y propiedades; a menudo usada como equivalente directo
JIS	AlSi7Mg	Japón	Clasificación japonesa para aleaciones similares Al-Si-Mg de fundición
GB/T	AlSi7Mg	China	Grado estándar chino para aleaciones de fundición Al-Si-Mg, generalmente equivalente a la química de A357

Aunque los objetivos químicos y mecánicos son similares entre normas, diferencias sutiles en límites permitidos de impurezas (Fe, Cu, Ti) y pruebas mecánicas requeridas pueden generar variaciones en el desempeño. Las normas europeas EN pueden especificar mínimos ligeramente diferentes de Mg o Si para cumplir con requisitos mecánicos específicos para ciertos procesos de fundición. Los compradores deben solicitar hojas técnicas y certificados de calificación de tratamiento térmico para garantizar intercambiabilidad en aplicaciones críticas para la seguridad.

Resistencia a la Corrosión

El 357 ofrece generalmente buena resistencia a la corrosión atmosférica debido a su contenido relativamente bajo de cobre y la película protectora de óxido de aluminio. En atmósferas industriales y rurales, su comportamiento es comparable al de otras aleaciones fundidas Al-Si-Mg, y resiste mejor la corrosión por picaduras que las aleaciones de aluminio con alto contenido de cobre.

En entornos marinos, el 357 presenta un rendimiento satisfactorio para exposiciones atmosféricas y salpicaduras marinas, pero la inmersión prolongada en agua de mar acelera la corrosión galvánica y por picadura, especialmente en zonas con depósitos o cavidades. La limpieza metalúrgica, el control de porosidad y los acabados superficiales afectan significativamente la vida útil en ambientes marinos; los recubrimientos protectores y el anodizado son mitigaciones comunes.

La susceptibilidad a la corrosión bajo tensión (SCC) en 357 es menor que en ciertas aleaciones Al-Cu de alta resistencia, pero se requiere precaución en componentes altamente solicitados y expuestos a ambientes corrosivos. Cuando se combina con metales más nobles, el 357 puede sufrir corrosión galvánica; se recomiendan aislamientos eléctricos o ánodos sacrificatorios para conjuntos de metales mixtos.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de fundiciones 357 es viable con procesos TIG y MIG utilizando aleaciones de aportación Al-Si como ER4043 o ER4047 de bajo contenido de silicio para minimizar la fisuración en caliente y mejorar la fluidez del baño de soldadura. Puede usarse precalentamiento para reducir gradientes térmicos y minimizar porosidad; sin embargo, la zona afectada por el calor puede sufrir ablandamiento parcial debido al sobreenvejecimiento o pérdida de la condición solubilizada. A menudo se requiere tratamiento térmico posterior a la soldadura para restaurar propiedades mecánicas en áreas críticas.

Maquinabilidad

La maquinabilidad del 357 es moderada y mejor que muchas aleaciones forjadas de alta resistencia debido a su contenido de silicio, que favorece la ruptura de viruta y estabilidad dimensional. Herramientas de carburo con ángulos positivos y velocidades y avances controlados brindan mejores resultados; los aceros rápidos tienen dificultad con las fases abrasivas de silicio. Las velocidades de mecanizado deben ajustarse según el espesor de la sección y posible porosidad para evitar vibraciones y desgarros superficiales.

Formabilidad

Como aleación de fundición, la formabilidad en frío del 357 es limitada comparada con aleaciones de aluminio laminado; las fundiciones de paredes delgadas y precisión pueden aceptar doblado y estampado limitados si se suministran en temple O. Para formados complejos, se prefiere típicamente mecanizado o fundición con detalles integrados en lugar de formado posterior a la fundición. Cuando es necesario formar, se puede usar recocido (O) o tratamiento parcial de solubilización seguido de deformación controlada y envejecido final en flujos de trabajo especializados.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El tratamiento de solubilización para 357 se realiza usualmente calentando a aproximadamente 500–540 °C (dependiendo del espesor de sección y variante exacta de aleación) para disolver Mg y Si en solución sólida antes del temple. El temple rápido desde la temperatura de solución preserva una solución sólida sobresaturada que es precursora del envejecido artificial; la velocidad de temple y el espesor de sección controlan los niveles de soluto retenido y el comportamiento de precipitación subsecuente.

El envejecido artificial se realiza comúnmente a 155–190 °C por tiempos que van de 4 a 12 horas según el compromiso deseado entre resistencia y ductilidad; las condiciones T6 buscan el equilibrio entre resistencia máxima y tenacidad aceptable. El sobreenvejecido o la exposición prolongada a temperaturas elevadas coarsifican los precipitados Mg2Si y reducen la resistencia; las condiciones T7 pueden usarse cuando se requiere estabilidad a altas temperaturas o menor distorsión.

El endurecimiento sin tratamiento térmico es limitado para formas fundidas; sin embargo, el trabajo en frío dirigido en derivados forjados o laminados puede aumentar modestamente la resistencia. El recocido a condición O se usa para aliviar tensiones y mejorar la maquinabilidad antes de los ciclos finales de envejecido.

Desempeño a Alta Temperatura

A temperaturas elevadas por encima de aproximadamente 150–200 °C, el 357 comienza a perder una fracción significativa de su resistencia por envejecido artificial debido al coarsificado y disolución de precipitados Mg2Si; no se recomiendan cargas estructurales sostenidas por encima de este rango sin una calificación específica para la aleación. La oxidación del aluminio es autolimitante a temperaturas típicas de servicio, pero la exposición prolongada a temperaturas mayores acelera el deterioro y puede aumentar la rugosidad superficial y la formación de escamas de óxido.

En componentes soldados, la zona afectada por el calor es especialmente vulnerable a reducciones de resistencia y cambios microestructurales al exponerse a temperaturas elevadas; los tratamientos térmicos posteriores ayudan, pero no pueden restaurar completamente las propiedades si las temperaturas de servicio causan sobreenvejecido. Es prudente considerar márgenes de diseño e inspecciones periódicas para componentes que operen cerca de los límites térmicos de la aleación.

Aplicaciones

Industria	Componente de Ejemplo	Por qué se usa 357
Automotriz	Fundiciones estructurales, carcasas de suspensión	Buena fundibilidad, resistencia T6, bajo peso
Marina	Fundiciones de timón y estruts, carcasas	Resistencia a la corrosión con resistencia aceptable
Aeroespacial	Carcasas de cajas de engranajes, accesorios	Alta relación resistencia-peso y estabilidad dimensional (T651)
Electrónica	Carcasas disipadoras de calor	Conductividad térmica y peso ligero

El 357 se selecciona cuando es esencial una combinación de fundibilidad, resistencia endurecible por tratamiento térmico y resistencia a la corrosión. Su uso en componentes fundidos portantes se basa en control del proceso para minimizar la porosidad y maximizar la respuesta a solubilizado/envejecido para un desempeño mecánico consistente.

Perspectivas para la Selección

Elija 357 cuando las geometrías fundidas y la necesidad de resistencia máxima por tratamiento térmico superen la mayor conductividad y superior formabilidad de los grados de aluminio puro. Comparado con el aluminio comercialmente puro (1100), el 357 ofrece mayor resistencia y mejor estabilidad dimensional a costa de menor conductividad eléctrica y algo menor formabilidad, siendo mejor para fundiciones estructurales pero peor para aplicaciones de conductor eléctrico.

Frente a aleaciones endurecidas por trabajo comunes (3003 / 5052), el 357 proporciona una resistencia sustancialmente mayor después del envejecido T6 pero es menos dúctil y menos fácil de formar en frío. La resistencia a la corrosión es comparable o ligeramente superior a aleaciones con cobre, aunque para láminas marinas severas donde se requiere formado, el 5052 puede ser preferido.

Comparado con aleaciones forjadas endurecibles por tratamiento térmico como 6061/6063, el 357 suele ofrecer mejor fundibilidad y capacidad para geometrías complejas con resistencia respetable; se prefiere cuando la economía de la fundición y la producción cercana a la forma final son prioritarias frente a la mayor resistencia máxima y versatilidad de fabricación del 6061/6063 forjado.

Resumen Final

El 357 sigue siendo relevante porque combina las ventajas de fundición de los sistemas Al-Si con una respuesta robusta de envejecimiento T6 para ofrecer una opción de alta relación resistencia-peso para piezas estructurales fundidas. Cuando los controles de proceso limitan la porosidad y se aplican tratamientos térmicos correctos, el 357 proporciona un compromiso rentable entre resistencia, resistencia a la corrosión y capacidad de fabricación para componentes en las industrias automotriz, aeroespacial, marítima y de alto rendimiento industrial.