Aluminio 5050: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Integral

5050 es un miembro de las aleaciones de aluminio de la serie 5xxx, que son aleaciones deformadas en estado sólido con magnesio como principal elemento de aleación y que se caracterizan por un endurecimiento no lograble mediante tratamiento térmico. La aleación está formulada alrededor del aluminio con magnesio como adición principal, complementada con cantidades controladas de manganeso, cromo y elementos traza para ajustar la resistencia y la resistencia a la corrosión. El 5050 obtiene su resistencia principalmente mediante el endurecimiento por solución sólida y por deformación en frío en lugar de tratamientos térmicos de precipitación, haciendo que la historia de temple y el trabajo en frío sean los medios dominantes para el control de propiedades. Sus características típicas incluyen resistencia moderada a buena para una aleación no tratable térmicamente, muy buena resistencia a la corrosión atmosférica, buena soldabilidad y formabilidad razonable dependiendo del estado de temple y del espesor.

Las industrias que comúnmente utilizan aleaciones de la serie 5xxx como el 5050 incluyen la marina y construcción naval, transporte y componentes automotrices, recipientes a presión y tuberías, paneles arquitectónicos y fabricación general donde se priorizan la resistencia a la corrosión y una resistencia moderada. Los diseñadores eligen 5050 cuando se busca un equilibrio entre resistencia a la corrosión, formabilidad y soldabilidad sin la complejidad de un procesamiento tratable térmicamente. Se selecciona sobre aleaciones de menor resistencia y mayor conductividad cuando se requiere un mejor rendimiento mecánico y sobre aleaciones tratables térmicamente cuando la menor distorsión, mejor soldabilidad y resistencia a la corrosión en servicio son más importantes que la máxima resistencia pico.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Observaciones
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Condición completamente recocida para el formado más fácil
H111	Bajo–Moderado	Alta	Muy buena	Excelente	Ligeramente endurecida por deformación con aumento mínimo en propiedades mecánicas
H14	Moderado	Moderado	Buena	Excelente	Endurecido por deformación en un solo paso, comúnmente usado para componentes formados
H24	Moderado–Alto	Moderado	Regular	Excelente	Endurecido por deformación y estabilizado; mejor resistencia, ductilidad reducida
H32	Alto	Menor	Limitada	Buena	Endurecido por deformación y parcialmente recocido para lograr propiedades equilibradas
H34	Alto	Menor	Limitada	Buena	Nivel mayor de endurecimiento por trabajo para máxima resistencia en piezas trabajadas en frío
T5 / T6 / T651	No aplicable	No aplicable	No aplicable	No aplicable	Los temple tratados térmicamente no son efectivos para aleaciones de la serie 5xxx

El temple influye principalmente en el límite elástico y la resistencia a tracción a través de la deformación plástica acumulada y la densidad de dislocaciones resultante. Los temple recocidos (O) maximizan la ductilidad y formabilidad, mientras que los temple H y Hx incrementan progresivamente la resistencia a costa de la elongación y la capacidad de doblado.

La selección del temple debe coincidir con las operaciones de formado; prensado profundo y doblado severo requieren condiciones recocidas o H111, mientras que paneles y elementos estructurales que requieren mayor resistencia en estado fabricado suelen usar temple H32/H34.

Composición Química

Elemento	Rango %	Observaciones
Si	≤ 0.25	Impureza; controlada para limitar la formación de intermetálicos frágiles
Fe	≤ 0.40	Impureza común; en exceso reduce ductilidad y resistencia a la corrosión
Mn	0.10–0.50	Aumenta la resistencia y controla la estructura de grano mediante formación de dispersoides
Mg	1.5–3.5	Elemento principal de endurecimiento; mejora resistencia a la corrosión y endurecimiento por trabajo
Cu	≤ 0.10	Bajos niveles para preservar resistencia a la corrosión; más Cu reduce resistencia a SCC
Zn	≤ 0.10	Menor; mantenido bajo para evitar agrietamiento en caliente y problemas galvánicos
Cr	0.05–0.25	Controla la estructura de grano, mejora la resistencia a corrosión y limita el crecimiento de grano
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano en productos fundidos y lingotes
Otros	Balance Al	Elementos traza (V, Zr) pueden estar presentes en pequeñas cantidades en variantes especiales

El magnesio es el elemento de aleación definitorio para el 5050 y mejora tanto la resistencia como la resistencia a la corrosión en agua de mar mediante endurecimiento por solución sólida. El manganeso y cromo son microaleantes deliberados que refinan el grano y forman dispersoides, mejorando la resistencia y la resistencia a la recristalización, manteniendo la aleación no tratable térmicamente. El hierro y el silicio son elementos residuales que deben controlarse para mantener la ductilidad y prevenir la formación de fases intermetálicas frágiles durante la fundición y procesos termomecánicos.

Propiedades Mecánicas

En comportamiento a tracción, el 5050 muestra la respuesta clásica de una aleación no tratable térmicamente: baja resistencia inicial en condición recocida con aumentos pronunciados mediante trabajo en frío. El límite elástico y la resistencia última dependen en gran medida del temple; la condición O presenta valores modestos adecuados para el formado, mientras que los temple H pueden alcanzar incrementos de dos a tres veces en el límite elástico mediante endurecimiento por deformación. La elongación disminuye a medida que el temple avanza de O a H32/H34 debido a la mayor densidad de dislocaciones y posibles efectos de texturizado en productos laminados.

La dureza sigue la tendencia de la resistencia a tracción y es un indicador práctico para estimar la formabilidad y el comportamiento al doblado durante la fabricación. El desempeño a fatiga es aceptable para muchas aplicaciones estructurales pero está influido por el acabado superficial, el espesor y el ambiente; la resistencia a la fatiga por corrosión en ambientes cloruros es mejor que en muchas aleaciones con cobre pero inferior a algunas aleaciones aeroespaciales 6xxx. El espesor tiene un efecto notable en el formado y la retención de resistencia; se dificulta el formado en frío en secciones más gruesas y se exhibe mayor resistencia en estado fabricado debido a un trabajo en frío menos homogéneo a través de la sección transversal.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (H32)	Observaciones
Resistencia a tracción	95–140 MPa (14–20 ksi)	240–320 MPa (35–46 ksi)	La resistencia aumenta fuertemente con el endurecimiento por deformación; los valores dependen de la forma del producto y espesor
Límite elástico	35–70 MPa (5–10 ksi)	150–260 MPa (22–38 ksi)	El límite elástico puede variar ampliamente según la designación de temple y el historial de trabajo
Elongación	20–30%	6–15%	La elongación disminuye conforme aumentan el temple y la resistencia; el espesor influye en la ductilidad
Dureza (HV)	25–45	60–95	La dureza se correlaciona con la resistencia a tracción y límite elástico; se usa para control de calidad en producción

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Observaciones
Densidad	2.68 g/cm³	Típica para aleaciones de aluminio; importante para cálculos resistencia-peso
Rango de fusión	~600–650 °C	El aluminio aleado muestra un intervalo pastoso entre sólido y líquido; rango exacto depende de la composición
Conductividad térmica	~130–160 W/m·K	Menor que aluminio puro pero todavía suficientemente alta para muchas aplicaciones de transferencia de calor
Conductividad eléctrica	~35–45% IACS	Reducida respecto al aluminio puro por aleación; aceptable para algunas aplicaciones como conductor o barra colectora
Calor específico	~900 J/kg·K	Valor típico usado en cálculos de masa térmica y transferencia térmica transitoria
Coeficiente de expansión térmica	~23.5 µm/m·K	Expansión alta comparada con aceros; importante para diseño de uniones térmicas

Las constantes físicas indican que el 5050 es liviano con una conductividad térmica y calor específico favorables comparados con aceros, haciéndolo atractivo para aplicaciones de transporte y disipación de calor. La combinación de baja densidad y conductividades térmica/eléctrica moderadas favorece su uso en estructuras donde la gestión térmica y ahorro de peso son claves, aunque los diseñadores deben considerar una expansión térmica mayor y menor rigidez en comparación con materiales ferrosos.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Buen acabado superficial; resistencia varía según el temple	O, H111, H14, H32	Ampliamente usada para paneles, carcasas y componentes conformados
Placa	6–150+ mm	Resistencia dependiente del espesor; conformabilidad profunda limitada	O, H111, H32	Usada para partes estructurales, chapas de casco y componentes fabricados más gruesos
Extrusión	Secciones de varios metros	La resistencia depende de la relación de extrusión y del trabajo en frío posterior	O, H112, H34	Las formas extruidas permiten perfiles complejos para piezas estructurales y arquitectónicas
Tubo	Sin costura/soldado, diámetros variables	La resistencia se controla mediante el espesor de pared y el temple	O, H32	Usado en manejo de fluidos, marcos livianos y tubos estructurales
Barra/Varilla	Diámetros hasta 150 mm	Estirado en frío para aumentar la resistencia	H112, H14, H32	Provisión para piezas mecanizadas, sujetadores y ejes donde la resistencia a la corrosión es útil

La chapa y la placa son las formas más comunes para 5050, producidas mediante operaciones de laminado que determinan la estructura de grano y las tensiones residuales antes del temple o trabajo en frío. Las extrusiones permiten secciones transversales personalizadas y a menudo requieren estrategias específicas de homogeneización y temple del lingote para garantizar propiedades uniformes. El forjado y el estirado en frío para barras y varillas aumentan la resistencia mediante endurecimiento por deformación adicional, mientras que los componentes tubulares soldados pueden suministrarse en templas que equilibran la conformabilidad con la retención de resistencia post-soldadura.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5050	EE.UU.	Designaciones Allied/Alcoa/AA comúnmente usadas en compras
EN AW	5050	Europa	La nomenclatura EN AW-5050 se alinea con la química y templas de la serie AA
JIS	A5050	Japón	El mapeo de grados JIS suele seguir la composición AA con tolerancias regionales
GB/T	5050	China	Las normas chinas GB/T proporcionan química similar pero pueden tener diferentes criterios de aceptación mecánica

La equivalencia entre normas es nominalmente sencilla porque 5050 es una aleación de magnesio forjada bien definida, pero se requiere precaución: las normas regionales pueden diferir en elementos trazas permitidos, protocolos de prueba y nomenclatura de templas. Los compradores deberían especificar la norma de origen y el desempeño mecánico/corrosivo requerido en lugar de basarse únicamente en el nombre del grado para asegurar propiedades entregadas consistentes.

Resistencia a la Corrosión

El 5050 presenta una robusta resistencia a la corrosión atmosférica típica de aleaciones de magnesio de la serie 5xxx, formando una película protectora de óxido que proporciona una larga vida útil en ambientes urbanos e industriales suaves. Su resistencia al picado y corrosión uniforme en ambientes clorados (como agua de mar) es buena comparada con aleaciones contenidas en Cu y muchas alternativas tratables térmicamente, pero puede ocurrir disolución anódica localizada a altas concentraciones de cloruros o bajo condiciones de agua de mar estancada. La pureza de la aleación, el temple, el acabado superficial y las tensiones residuales (incluidas las derivadas de la soldadura) influirán significativamente en la vida útil en ambientes agresivos.

La susceptibilidad a la corrosión por esfuerzo (SCC) para aleaciones 5xxx aumenta con el contenido de magnesio y ciertos templas; las aleaciones con Mg > 3.5% están más expuestas a SCC bajo esfuerzo de tracción en agua salada. El 5050, con niveles moderados de Mg y control de impurezas, típicamente muestra riesgo bajo a moderado de SCC cuando se especifica y procesa adecuadamente, pero los diseñadores deben evitar sobrecarga de tracción y considerar protección catódica en estructuras marinas. Las interacciones galvánicas deben considerarse cuando se une 5050 con metales más nobles como acero inoxidable o cobre; una correcta aislamiento, selección de sujetadores y estrategias de recubrimiento mitigarán la corrosión acelerada en interfaces.

Comparado con aleaciones de la serie 6xxx (Mg + Si), el 5050 ofrece mejor desempeño en corrosión marina y soldabilidad, pero con menor resistencia máxima alcanzable por tratamiento térmico. Frente a las series 3xxx (Mn), el 5050 proporciona mayor resistencia y a menudo mejor resistencia al agua de mar gracias al contenido de magnesio.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 5050 se suelda fácilmente con procesos comunes de fusión como MIG (GMAW) y TIG (GTAW) con una tendencia mínima a fisuras por calor comparado con algunas aleaciones ricas en cobre. Los metales de aporte recomendados son los de series 5xxx o 4xxx que preservan la resistencia a la corrosión; para aplicaciones marinas soldadas, se usan comúnmente aportes de bajo contenido de cobre (por ejemplo, 5183, 5554 cuando es apropiado). La zona afectada por el calor (ZAC) presenta suavizado limitado porque no hay endurecimiento por precipitación, pero el envejecimiento localizado no aplica; las tensiones residuales y la distorsión deben controlarse mediante fijación y temple mecánico post-soldadura si es necesario.

Mecanizado

La mecanizabilidad del 5050 es moderada y similar a otras aleaciones 5xxx; se mecaniza más limpio que algunas aleaciones de mayor resistencia, pero no alcanza la facilidad del aluminio puro. Se recomienda herramienta de carburo con ángulo de ataque positivo y buena evacuación de viruta; velocidades y avances deben ajustarse para evitar la formación de rebabas y controlar el trabajo en frío cerca de la superficie. El comportamiento típico genera virutas cortas a moderadamente largas según geometría de corte y temple; aceites y refrigerantes aseguran precisión dimensional y acabado superficial.

Conformabilidad

Las características de conformado son excelentes en templas O y H111 donde la aleación exhibe alta elongación y buen embutido profundo; radios mínimos de curvado en aplicaciones de chapa pueden ser pequeños según espesor y herramienta. En templas H32/H34 la conformabilidad disminuye a medida que el endurecimiento incrementa el límite elástico; los diseñadores deben prever retorno elástico y pueden necesitar recocer las piezas antes de conformados severos. Los mejores resultados para formas complejas se obtienen especificando un temple recocido o ligeramente trabajado y controlando radios de herramienta, lubricante y distribución de deformación.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Como aleación no tratable térmicamente, el 5050 no responde a tratamientos de solución y envejecimiento por precipitación usados en familias 6xxx y 7xxx para aumentar considerablemente la resistencia. Por ello, el procesado térmico se centra en recocidos para ablandar el material y operaciones de estabilización (o alivio de tensiones) para reducir tensiones residuales después del conformado o soldadura. Los ciclos típicos de recocido se realizan a temperaturas suficientes para recristalizar la microestructura y restaurar la ductilidad; el enfriamiento cuidadoso evita distorsiones excesivas.

Los aumentos de resistencia se logran principalmente mediante trabajo en frío (endurecimiento por deformación) como laminado, estirado o doblado controlado. Las designaciones de temple en la serie H indican grado y tipo de trabajo en frío y cualquier paso de estabilización; recocidos parciales (por ejemplo, H32) se usan para balancear ductilidad y resistencia para necesidades específicas de conformado o estructurales. Para reparación y retrabajo, el recocido localizado o el temple mecánico pueden usarse para restaurar la conformabilidad en áreas pequeñas.

Rendimiento a Alta Temperatura

El 5050 mantiene propiedades mecánicas utilizables a temperaturas moderadas pero muestra pérdida progresiva de resistencia conforme la temperatura de servicio se acerca a una fracción significativa del rango de fusión del aluminio. Las temperaturas prácticas de servicio continuo suelen limitarse por debajo de ~150–200 °C para aplicaciones estructurales que requieren retención de resistencia. La oxidación no es un problema mayor a estas temperaturas, pero la resistencia al fluencia es limitada en comparación con aleaciones especializadas para alta temperatura.

La exposición a temperaturas elevadas durante la soldadura o procesados térmicos post-soldadura no precipitará fases endurecedoras pero puede aliviar el trabajo en frío y reducir localmente el límite elástico en la zona afectada por el calor. Los diseñadores deben considerar el ablandamiento térmico en juntas y contemplar diseño mecánico o trabajo en frío posterior para recuperar resistencia perdida si las temperaturas elevadas forman parte del servicio o fabricación.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se Usa 5050
Automotriz	Paneles de carrocería, molduras decorativas	Buena conformabilidad y resistencia a la corrosión con resistencia moderada
Marina	Chapas de casco, accesorios de cubierta	Superior resistencia a la corrosión en agua de mar y soldabilidad
Aeroespacial	Estructuras secundarias, carenados	Alta resistencia relativa al peso para estructuras no primarias y durabilidad frente a corrosión
Transporte	Tanquers, remolques	Elementos estructurales livianos con buena resistencia a fatiga y a cloruros
Arquitectura	Paneles de fachada, cubiertas	Resistencia a la intemperie y facilidad de fabricación
Electrónica	Carcasas, disipadores térmicos	Conductividad térmica y puesta a tierra eléctrica adecuadas con baja densidad

El 5050 se encuentra en aplicaciones que requieren un equilibrio entre resistencia a la corrosión, resistencia moderada y excelente fabricabilidad. Es especialmente popular cuando la soldadura y el conformado son partes integrales de la ruta de fabricación y cuando el ambiente de servicio incluye exposición a atmósferas húmedas o cargadas de cloruros.

Perspectivas de Selección

5050 es una opción pragmática cuando las prioridades de ingeniería son la resistencia a la corrosión, la soldabilidad y una buena conformabilidad sin necesidad de tratamientos de envejecimiento a alta temperatura. Sacrifica la máxima resistencia que se puede alcanzar con tratamiento térmico en favor de una mejor soldabilidad y una menor susceptibilidad a la distorsión y al esfuerzo residual en comparación con las aleaciones de la serie 6xxx.

En comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), el 5050 ofrece una resistencia sustancialmente mayor, manteniendo conductividades eléctrica y térmica razonables; se espera una reducción en la conductividad respecto al 1100, pero un útil aumento en el rendimiento mecánico. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, el 5050 presenta una resistencia ligeramente superior y, en general, ofrece mejor resistencia a la corrosión en ambientes marinos, aunque la conformabilidad puede ser comparable según el temple. En comparación con aleaciones comunes tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 5050 es preferible cuando la resistencia a la corrosión en servicio y el control de la distorsión por soldadura son prioridades, a pesar de su menor resistencia máxima alcanzable.

Seleccione 5050 cuando el componente requiera soldadura extensa, esté expuesto a atmósferas marinas o agresivas, o necesite conformado sustancial en estado recocido. Si se requiere la máxima rigidez o la mayor relación resistencia-peso posible, considere alternativas tratables térmicamente o aleaciones 5xxx/6xxx de mayor resistencia con estrategias de unión adecuadas.

Resumen Final

El 5050 sigue siendo una aleación de aluminio relevante para la ingeniería moderna, donde se requiere una combinación robusta de resistencia a la corrosión en agua de mar, soldabilidad y conformabilidad, sin depender de tratamientos por precipitación. Su posicionamiento dentro de la familia 5xxx la convierte en una opción confiable para aplicaciones estructurales y marinas donde la resistencia trabajada predecible y la durabilidad a largo plazo son más importantes que alcanzar la máxima resistencia a la tracción absoluta.