Aluminio 4045: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción Completa

La aleación 4045 es un miembro de la serie 4xxx de aleaciones de aluminio, que son aleaciones silícicas principalmente aleadas con silicio como el principal elemento de aleación. La serie 4xxx se caracteriza por adiciones de silicio que reducen el rango de fusión, mejoran la fluidez e influyen en la soldabilidad y el rendimiento en el brazing; la 4045 pertenece a esta familia con un contenido de silicio significativamente mayor que las aleaciones casi puras y, a menudo, superior al de las comunes aleaciones de aporte 4043.

El principal componente de aleación en la 4045 es el silicio, típicamente complementado por bajos niveles de hierro, manganeso y elementos traza tales como titanio y cromo. La 4045 es esencialmente una aleación no susceptible a tratamientos térmicos; sus principales mecanismos de fortalecimiento son los efectos de solución sólida debidos al silicio y el endurecimiento por deformación introducido mediante el trabajo en frío cuando se procesa con condiciones de temple en estado H.

Las características clave de la 4045 incluyen buena soldabilidad, fluidez mejorada para aplicaciones de soldadura y brazing, resistencia media y una resistencia a la corrosión aceptable en muchos ambientes atmosféricos y ligeramente corrosivos. Presenta buena conformabilidad en estado recocido, pero pierde ductilidad con el endurecimiento por trabajo; su maquinabilidad es moderada en comparación con el aluminio puro debido a que el silicio facilita el control en la formación de virutas.

Las industrias típicas que emplean la 4045 incluyen la automotriz (como material de aporte o revestimiento), HVAC y fabricación de intercambiadores de calor, fabricación general donde se requiere compatibilidad con materiales de aporte para soldadura o brazing, y ciertos componentes para electrodomésticos. Los ingenieros seleccionan la 4045 cuando se requiere una soldabilidad mejorada, menor temperatura de fusión y el efecto del silicio en la humectabilidad/fluidez sobre aleaciones más resistentes sometidas a tratamiento térmico o aluminio muy puro y altamente conductor.

Variantes de temple

Temple	Nivel de Resistencia	Alargamiento	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, ductilidad máxima para conformado
H12	Bajo-Medio	Moderado	Bueno	Bueno	Endurecido por deformación ligera; flexibilidad limitada
H14	Medio	Moderado-Bajo	Regular	Bueno	Temple comercial común en chapa endurecida por trabajo
H16	Medio-Alto	Menor	Limitado	Bueno	Endurecimiento por trabajo más intenso para rigidez
H18	Alto	Bajo	Escaso	Bueno	Máximo endurecimiento por trabajo en frío, elongación mínima
T4 (si aplica)	N/A	N/A	Variable	Variable	No es típicamente tratado térmicamente; estados tipo T4 por solubilización en algunos procesos
T6/T651 (raro)	N/A	N/A	N/A	N/A	Las aleaciones 4xxx no son clásicamente endurecidas por precipitación; estos temples son atípicos

El temple influye significativamente en el comportamiento mecánico y en la capacidad de conformado de la 4045. Los temples recocidos (O) maximizan el alargamiento y la conformabilidad, permitiendo embutición profunda y dobleces severos, mientras que los temples H aumentan progresivamente la resistencia a costa de la ductilidad y la flexibilidad para doblado.

Dado que la 4045 no es una aleación endurecida por precipitación, los temples “T” asociados con el envejecimiento no producen las mismas respuestas que en aleaciones 6xxx o 7xxx; el control del proceso de trabajo en frío y los ciclos de recocido son la vía principal para ajustar las propiedades finales en piezas de producción.

Composición química

Elemento	% Rango	Notas
Si	9.0–12.5	Elemento principal de aleación; controla el rango de fusión, fluidez y soldabilidad
Fe	0.2–0.7	Impureza común; influye en la formación de intermetálicos y resistencia
Mn	0.1–0.5	Aporte menor; refina la microestructura y puede mejorar ligeramente la resistencia
Mg	≤0.10	Normalmente muy bajo; limita el fortalecimiento por solución sólida de Mg
Cu	≤0.10	Generalmente mínimo; limita la susceptibilidad a corrosión localizada y FIS
Zn	≤0.10	Solo niveles traza; no contribuye al fortalecimiento
Cr	≤0.10	Elemento traza para control de grano si está presente
Ti	≤0.10	Refinador de grano en procesamiento fundido o deformado cuando se usa intencionalmente
Otros (cada uno)	≤0.05	Otras impurezas controladas; balance Al

El silicio domina el desempeño al disminuir las temperaturas de sólido y líquido y aumentar la fluidez del fundido, lo que mejora el flujo del baño de soldadura y reduce la sensibilidad a la fisuración en caliente. Elementos traza como Fe y Mn influyen en la formación de partículas intermetálicas que afectan la resistencia, maquinabilidad y tendencias a corrosión localizada.

Los límites químicos exactos dependen del producto y la norma; los compradores deben referirse a la especificación de control (AA, EN, JIS o GB/T) para conocer los límites certificados de composición de un lote o producto de fábrica.

Propiedades mecánicas

En comportamiento a tracción, la 4045 en condición recocida típicamente muestra una resistencia a la tracción moderada y alargamientos relativamente altos, reflejando su aleación y ausencia de endurecimiento por precipitación. Conforme aumenta el trabajo en frío (temples H), las resistencias a tracción y límite elástico aumentan mientras que el alargamiento y tenacidad disminuyen, siguiendo la respuesta clásica de endurecimiento por deformación de aleaciones no susceptibles a tratamiento térmico.

El límite elástico en temple O es modesto y suficiente para muchos componentes conformados, mientras que los temples H14–H18 se utilizan cuando se requiere mayor rigidez estática o control dimensional. Los valores de dureza aumentan con el trabajo en frío; la aleación mantiene una resistencia razonable a la fatiga en temples bajos, pero la vida a fatiga puede reducirse con un mayor trabajo debido a la ductilidad reducida y sitios de defectos microestructurales.

El espesor influye: la chapa delgada tiende a ser más resistente en temple equivalente debido al mayor trabajo en frío por laminado; secciones muy gruesas pueden mostrar resistencias más bajas, más isotrópicas y diferente flexibilidad para doblado. Las uniones soldadas suelen presentar una zona afectada por calor (ZAC) con dureza reducida respecto al metal base según el proceso; el diseño debe considerar el comportamiento de la ZAC para componentes críticos en fatiga.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (p.ej., H14/H16)	Notas
Resistencia a la tracción	90–150 MPa (típico)	140–220 MPa (típico)	Los valores varían con espesor, trabajo en frío y forma del producto; verificar datos de fábrica
Límite elástico	30–70 MPa (típico)	80–160 MPa (típico)	Límite definido a 0,2% de deformación permanente; el trabajo en frío eleva significativamente el límite
Alargamiento	20–35%	6–18%	El recocido aporta alta ductilidad; H18 tiene bajo alargamiento adecuado para piezas rígidas
Dureza	HB ~25–45	HB ~40–80	Rangos Brinell aproximados; correlacionar con resistencia a tracción mediante conversiones estándar

Propiedades físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.68–2.70 g/cm³	Densidad típica para aleaciones Al-Si deformadas; ligero aumento con contenido de Si
Rango de fusión	~577–615 °C	El silicio reduce el sólido eutéctico cerca de 577 °C para aleaciones Al–Si; el rango depende del % de Si
Conductividad térmica	120–160 W/m·K	Inferior al aluminio puro debido a la aleación; aún alta para piezas de dispersión térmica
Conductividad eléctrica	~30–45 % IACS	Reducida respecto al aluminio puro por el Si y otras impurezas
Calor específico	~900 J/kg·K	Aproximado cerca de temperatura ambiente, varía ligeramente con la aleación
Coeficiente de dilatación térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente lineal típico para aleaciones Al-Si

La densidad y las propiedades térmicas de la 4045 la hacen atractiva para componentes donde el ahorro de peso y la gestión térmica son importantes, como intercambiadores de calor y carcasas. La conductividad térmica es menor que la del aluminio puro, pero sigue siendo suficientemente alta para muchas aplicaciones de transferencia de calor; los diseñadores deben considerar esta reducción al especificar componentes térmicos con aletas o de sección delgada.

La conductividad eléctrica no es una propiedad destacada de la 4045; si se requiere alta conductividad, se deben considerar aleaciones más puras (serie 1xxx). El rango de fusión más bajo en comparación con el aluminio puro es una cualidad clave para procesos de soldadura y brazing.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	La resistencia aumenta con el laminado en frío	O, H12, H14, H16	Forma predominante para HVAC, paneles de electrodomésticos y chapas con recubrimiento de relleno
Placa	>6.0 mm	Menor endurecimiento por trabajo que la chapa fina	O, H14	Menos común, ya que 4045 está optimizado para productos más delgados
Extrusión	Perfiles de hasta varios metros	La resistencia depende de la deformación post-extrusión	O, temple H ligero	Extrusiones usadas para molduras y pequeños elementos estructurales
Tubo	Ø desde pocos mm hasta más de 100 mm	Similar a chapa; opciones trabajadas en frío	O, H14	Usado para intercambiadores de calor y tuberías HVAC
Barra / Varilla	3–100 mm	Sección transversal mayor reduce el endurecimiento por trabajo en frío	O	Varillas frecuentemente usadas como alambre de aporte o de brasado

Las chapas y bobinas son las formas más comunes en planta para 4045 debido a que sus principales fortalezas están en el comportamiento en soldadura/brasado y la conformabilidad en calibres delgados. Las formas de extrusión y varilla se utilizan cuando se requieren perfiles a medida o varillas de aporte, pero la aleación rara vez se usa en placa gruesa donde las demandas de resistencia-peso favorecen otras familias.

Las diferencias en el procesamiento determinan las propiedades finales: el laminado y recocidos controlados para chapa producen buen acabado superficial y conformabilidad, mientras que la extrusión requiere un control térmico cuidadoso para evitar la segregación de fases ricas en silicio; la fabricación de alambre para aporte enfatiza una química consistente y bajas inclusiones para garantizar la fiabilidad en soldadura.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	4045	USA	Designación principal bajo Aluminum Association; consultar especificación AA para límites
EN AW	AlSi9–12 (aprox.)	Europa	No existe un equivalente exacto único en EN AW; las familias AlSi9 o AlSi11 son aproximadas
JIS	A4045 (aprox.)	Japón	Las normas locales pueden usar designaciones 4xxx similares; confirmar especificación JIS para composición
GB/T	AlSi10–12 (aprox.)	China	Las designaciones chinas para fundición y forjado pueden corresponder a la serie AlSi; revisar tablas GB/T

Los equivalentes directos e intercambiables para 4045 no siempre son exactos entre normas regionales debido a diferentes tolerancias y casos de uso previstos (chapa laminada vs alambre de aporte vs grados de fundición). Los ingenieros deben comparar rangos certificados de composición, ensayos mecánicos y forma del producto (chapa, varilla, aporte) en lugar de basarse únicamente en los nombres nominales de grado para asegurar la intercambiabilidad.

Resistencia a la Corrosión

4045 exhibe buena resistencia general a la corrosión atmosférica típica de las aleaciones de aluminio, con las adiciones de silicio que no degradan notablemente la protección natural por óxido formado. En ambientes exteriores e interiores típicos, los componentes de 4045 con acabado adecuado muestran larga vida útil sin necesidad de medidas activas específicas para control de corrosión.

En exposiciones marinas, 4045 tiene un desempeño razonable pero no es tan resistente como las mejores aleaciones marinas de aluminio (por ejemplo, la serie 5xxx con magnesio). Puede presentarse picado por cloruros especialmente donde hay impurezas o parejas galvánicas; los diseñadores deben especificar recubrimientos protectores o barreras sacrificables para uso prolongado en inmersión en agua salada.

La susceptibilidad a la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es generalmente baja en aleaciones 4xxx con bajo contenido de cobre; los principales factores que la inducen —esfuerzos tensiles significativos, cloruros corrosivos y ciertas características microestructurales— son menos marcados en 4045 que en algunas aleaciones de alta resistencia y endurecibles por tratamiento térmico. Se deben considerar las interacciones galvánicas: el aluminio es ánodo frente a muchos metales comunes, incluyendo cobre y acero; en contacto, el aluminio corroerá preferentemente a menos que esté aislado o protegido catódicamente.

Comparado con aleaciones de la serie 5xxx, 4045 sacrifica algo de resistencia a la corrosión localizada bajo ataque de cloruros marinos pero suele ofrecer mejor soldabilidad y menor susceptibilidad a fisuración en caliente; comparado con 6xxx o 7xxx, tiene menor resistencia máxima pero puede ser menos sensible a ciertos fenómenos corrosivos relacionados con la soldadura debido a su contenido de silicio.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

4045 es muy valorado para soldadura por fusión y se usa frecuentemente en forma de alambre de aporte para aplicaciones GTAW y GMAW. El silicio reduce el intervalo de fusión y mejora la humectación y fluidez del baño de soldadura, disminuyendo el riesgo de fisuración en caliente respecto a muchas otras aleaciones de aluminio. Las varillas recomendadas para soldadura general aluminio-aluminio incluyen aleaciones similares a 4043/4045 según el contenido requerido de silicio; para unión a metales disímiles puede ser necesario brasado o uso de materiales de aporte formulados específicamente.

Las uniones soldadas pueden mostrar ablandamiento en la ZAC respecto al metal base trabajado en frío; sin embargo, dado que 4045 no es endurecible por tratamiento térmico, la pérdida se debe típicamente al recocido del endurecimiento por trabajo y no a disolución de precipitados. Consideraciones pre y post soldadura incluyen control de distorsión, evitar contaminación (óxidos, aceites) y especificación de la química del aporte para coincidir con requisitos de corrosión y mecánicos.

Mecanabilidad

La mecanabilidad de 4045 es moderada y a menudo mejor que el aluminio casi puro de baja aleación porque el silicio mejora el control de viruta y reduce el comportamiento pegajoso. El mecanizado típico utiliza herramientas de carburo con ángulo positivo alto, velocidades de corte moderadas y refrigeración por inundación para manejar el calor y evitar la acumulación de viruta. Las virutas tienden a ser continuas y requieren buena evacuación; se deben seleccionar avances y profundidades para evitar vibraciones y mantener el acabado superficial.

El torneado y fresado pueden lograr buenos acabados en temple O; los temple H más duros incrementan las fuerzas en herramienta y aceleran el desgaste. El taladrado en secciones gruesas debe considerar partículas de silicio que pueden desgastar la herramienta; se recomienda uso de carburo recubierto y ciclos de taladrado intermitente (peck drilling).

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en condición recocida (O); 4045 puede estamparse en profundidad, doblarse y formarse por estiramiento con radios de curvatura pequeños en relación con el espesor. A medida que avanza el trabajo en frío (H14–H18), la conformabilidad disminuye y el rebote elástico aumenta, requiriendo mayor control del proceso y radios de curvatura mayores. Los radios mínimos recomendados en el interior del doblez en temple O comienzan comúnmente en 1–2× espesor para dobleces simples y aumentan según la complejidad o calibre mayor.

El trabajo en frío incrementa la resistencia pero reduce la elongación y aumenta el riesgo de agrietamiento en bordes; para operaciones de conformado severas se recomienda especificar temple O o realizar recocidos intermedios según sea necesario. El conformado en caliente rara vez se emplea con 4045, pero puede usarse en extrusión o doblado especializado para evitar fractura cuando se requieren deformaciones importantes.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

4045 se clasifica como aleación no endurecible por tratamiento térmico; los tratamientos convencionales de solubilización y envejecimiento por precipitación no producen incrementos significativos de resistencia como en las series 6xxx o 7xxx. Los intentos de tratamientos tipo T6 no generan endurecimiento apreciable debido a la falta de contenido mayoritario de Mg y/o Cu en la aleación.

El control de las propiedades mecánicas se logra principalmente mediante trabajo en frío (endurecimiento por deformación) y ciclos de recocido. El recocido (recristalización) se realiza calentando en el rango apropiado de temperatura (comúnmente 300–415 °C dependiendo del producto y práctica de planta) para restaurar la ductilidad. La exposición térmica durante soldadura puede recocer localmente el endurecimiento por trabajo y debe considerarse en diseño para evitar zonas blandas.

Cuando se usa procesamiento térmico para alivio de tensiones o homogeneización de piezas formadas, se controlan tiempo a temperatura y velocidad de enfriamiento para evitar coarsening de fases ricas en silicio que pueden perjudicar ductilidad y acabado superficial.

Desempeño a Alta Temperatura

A temperaturas elevadas, 4045 experimenta pérdida progresiva de resistencia típica de aleaciones de aluminio; por encima de aproximadamente 150–200 °C, las propiedades mecánicas disminuyen significativamente y el fluencia a largo plazo puede ser una preocupación de diseño. El eutéctico de baja temperatura y las fases ricas en silicio limitan su uso a temperaturas sostenidas elevadas en comparación con ciertas aleaciones de aluminio resistentes al calor o aleaciones ferrosas.

La oxidación es moderada y típicamente limitada a una fina capa de óxido de aluminio; sin embargo, exposiciones prolongadas a temperatura alta en atmósferas agresivas pueden causar formación de escamas y afectar la apariencia superficial. La zona afectada por calor (ZAC) en piezas soldadas mostrará microestructuras alteradas cuando se exponga a temperaturas elevadas en servicio, potencialmente reduciendo la vida a fatiga y modificando la estabilidad dimensional.

Para aplicaciones que requieran servicio continuo por encima de 150 °C o cargas termo-mecánicas cíclicas, pueden ser necesarias aleaciones alternativas diseñadas específicamente para desempeño a alta temperatura u otros sistemas metálicos distintos del aluminio.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se utiliza el 4045
Automotriz	Alambres de aporte para soldadura de carrocería y molduras	Buena fluidez del baño de soldadura y reducción de fisuración en caliente; compatibilidad con chapa de Al
Marina/HVAC	Aletas y tubos de intercambiadores de calor	Buena conductividad térmica y conformabilidad para calibres delgados
Aeroespacial (no primario)	Accesorios secundarios, carenados	Relación moderada entre resistencia y peso y buen comportamiento a la corrosión para piezas no críticas
Electrónica	Disipadores de calor y carcasas	Rendimiento térmico combinado con facilidad de conformado y unión
Fabricación General	Paneles de electrodomésticos, molduras, conjuntos de brasado	Aleación económica para soldadura/aporte que combina conformabilidad y fluidez

La utilidad del 4045 suele estar más relacionada con el comportamiento en unión y fabricación que con ser la aleación estructural de mayor resistencia. Se elige cuando es necesario un balance entre buena soldabilidad, flujo en estado fundido y desempeño mecánico adecuado para componentes manufacturables y servicables.

Aspectos para la Selección

Seleccione 4045 cuando la soldabilidad y la fluidez del metal fundido sean prioridades y cuando las características de una aleación rica en silicio y no tratable térmicamente se ajusten a los requerimientos de la pieza. Es particularmente adecuada para aplicaciones de alambres de aporte y para piezas conformadas de sección delgada que requieren buena fluidez y mojabilidad en operaciones de unión.

En comparación con aluminio comercialmente puro (1100), el 4045 sacrifica algo de conductividad eléctrica y formabilidad máxima a cambio de mejor comportamiento en soldadura/brasado y resistencia ligeramente superior en condiciones de trabajo en frío. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 4045 típicamente ofrece ductilidad comparable o ligeramente menor pero con mejor fluidez del baño de soldadura y resistencia a ciertos modos de fisuración en caliente. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 4045 presenta una resistencia máxima menor alcanzable, pero es a menudo preferido cuando la excelente soldabilidad y un comportamiento de fusión más bajo son esenciales o cuando no se requiere compatibilidad con endurecimiento por precipitación.

Utilice una lógica de selección centrada en las necesidades de manufactura (soldadura/brasado vs. resistencia estructural), el ambiente de corrosión y la capacidad de posprocesamiento (¿puede recocer o depende del trabajo en frío?), y confirme siempre disponibilidad y costo con proveedores, ya que algunas variantes de la serie 4xxx se producen principalmente para usos de aporte o especializados y pueden tener formas y stocks limitados.

Resumen Final

El aluminio 4045 sigue siendo una aleación de ingeniería práctica cuando se requieren soldabilidad impulsada por silicio, características controladas de fusión y buena conformabilidad en condiciones recocidas. Su naturaleza no tratable térmicamente orienta a los diseñadores hacia el trabajo en frío y el control del proceso para alcanzar los objetivos de resistencia, convirtiéndolo en una opción ideal para metales de aporte, componentes HVAC y conjuntos fabricados donde la manufacturabilidad y el desempeño compatible con la corrosión prevalecen sobre la necesidad de resistencia a alta temperatura.