Aluminio 5086: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Visión General Integral

5086 forma parte de la serie 5xxx de aleaciones de aluminio laminadas de aluminio-magnesio, categorizadas por tener al magnesio como el principal elemento de aleación. Esta serie no es susceptible a tratamiento térmico y su resistencia proviene principalmente del endurecimiento por solución sólida y trabajo en frío, en lugar de endurecimiento por precipitación.

El contenido principal de aleantes en el 5086 incluye magnesio en varios porcentajes en peso, además de pequeñas adiciones de cromo y elementos traza que controlan la estructura de grano y el comportamiento frente a la corrosión. La aleación se fortalece mediante trabajo en frío (endurecimiento por deformación) y por una química de aleación cuidadosamente controlada que equilibra resistencia y resistencia a la corrosión en ambientes con cloruros.

Las características clave del 5086 son su resistencia relativamente alta para una aleación de chapa de aluminio, excelente resistencia a la corrosión marina, buena soldabilidad y formabilidad razonable en temple suave. Estas propiedades lo hacen una elección común para cascos de barcos, recipientes a presión, tanques criogénicos y componentes estructurales donde se requiere una combinación de tenacidad, resistencia a la corrosión y soldabilidad.

Los ingenieros eligen el 5086 sobre otras aleaciones cuando ambientes marinos o con presencia de cloruros demandan una resistencia superior a la picadura y al agrietamiento por corrosión bajo tensión, manteniendo una favorable relación resistencia-peso. Se prefiere frente a aleaciones tratables térmicamente cuando las propiedades post-soldadura y la resistencia a la corrosión localizada son prioritarias sobre la resistencia máxima absoluta.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Recocido completo; máxima ductilidad para conformado
H111	Baja–Moderada	Alta	Muy buena	Excelente	Levemente trabajado en frío; temple de uso general
H32	Moderada	Buena	Buena	Muy buena	Endurecido por deformación y estabilizado; equilibrio entre resistencia y formabilidad
H34	Moderada–Alta	Moderada	Regular–Buena	Muy buena	Mayor endurecimiento que H32 para resistencia elevada
H116	Moderada–Alta	Moderada	Regular	Muy buena	Estabilizado para rendimiento marino superior, comúnmente suministrado para estructuras soldadas marinas

Los templados para el 5086 se consiguen mediante control de trabajo en frío y estabilización en lugar de tratamientos térmicos de solución y precipitación. Al pasar de O a templados H progresivamente más duros aumenta la resistencia y se reduce la ductilidad; esto afecta las estrategias de conformado y limita el radio mínimo de doblado.

Templados seleccionados como el H116 están diseñados para limitar el envejecimiento por deformación y mantener la resistencia a la corrosión tras la soldadura y la exposición a ambientes marinos. El diseño y fabricación deben tener en cuenta las reducciones en formabilidad de los templados H y la posible recuperación elástica (springback) y propiedades anisotrópicas en materiales fuertemente trabajados.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0,40	Impureza; controlada para evitar intermetálicos que disminuyen la tenacidad
Fe	≤ 0,50	Impureza; exceso puede formar intermetálicos frágiles
Mn	0,05–0,50	Pequeñas adiciones que mejoran la resistencia y control de la estructura de grano
Mg	3,5–4,9	Principal elemento de endurecimiento; mejora la resistencia a la corrosión
Cu	≤ 0,10	Mantenida baja para conservar resistencia a la corrosión
Zn	≤ 0,25	Bajo para evitar fragilización y susceptibilidad a la corrosión
Cr	0,05–0,25	Controla estructura de grano, mejora resistencia a la recristalización
Ti	≤ 0,15	Refinador de grano en algunos procesos de fundición/lingote
Otros (cada uno)	≤ 0,05	Elementos traza y residuales; balance Al

El contenido de Mg en el 5086 es el factor dominante que controla resistencia y resistencia a la corrosión: un Mg más alto incrementa la resistencia y la resistencia a la picadura, pero puede aumentar la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión si no está balanceado. El cromo está presente intencionalmente a niveles bajos para controlar el crecimiento de grano, particularmente durante ciclos térmicos como soldadura, lo que mejora la tenacidad y reduce la exfoliación. Los bajos niveles de cobre y zinc preservan la resistencia a la corrosión localizada en agua de mar.

Propiedades Mecánicas

El 5086 muestra un comportamiento a la tracción típico de las aleaciones Al–Mg no tratables térmicamente: falla dúctil a la tracción con considerable plasticidad en templados recocidos y aumento progresivo del límite elástico con el endurecimiento por deformación. La aleación presenta buena tenacidad a la entalla y mantiene capacidad de absorción de energía a bajas temperaturas, por lo que se utiliza frecuentemente en recipientes criogénicos.

Las resistencias a tensión y límite elástico dependen fuertemente del temple y trabajo en frío; secciones más gruesas y zonas afectadas por calor (HAZ) de soldaduras pueden presentar áreas reblandecidas por exposición térmica. El comportamiento a fatiga es generalmente bueno en muestras bien acabadas y protegidas contra corrosión, pero picaduras de corrosión y defectos de soldadura reducen dramáticamente la vida a fatiga.

La dureza se correlaciona con la resistencia; la dureza típica Brinell o Vickers aumenta con los templados H. Los diseñadores deben considerar el efecto del espesor: la chapa fina es más fácil de trabajar en frío para alcanzar niveles de resistencia mayores, mientras que la placa gruesa tiene limitaciones mayores sin fisuración.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. H116/H32)	Notas
Resistencia a la tracción	200–260 MPa (29–38 ksi)	300–370 MPa (44–54 ksi)	Valores varían según espesor, proveedor y temple exacto; templados H proporcionan UTS significativamente mayores
Límite elástico	85–150 MPa (12–22 ksi)	210–260 MPa (30–38 ksi)	El límite aumenta marcadamente con el trabajo en frío y estabilización
Elongación	12–25%	6–16%	El recocido es muy dúctil; los templados H sacrifican ductilidad por resistencia
Dureza	~35–65 HB	~80–95 HB	La dureza aumenta con el endurecimiento por deformación y se correlaciona con resistencias

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2,66 g/cm³	Densidad típica para aleaciones Al–Mg laminadas; buena relación resistencia-peso
Rango de Fusión	Solidus ~565–600 °C, Liquidus ~635–650 °C	Los rangos de fusión dependen de constituyentes menores y segregaciones
Conductividad Térmica	~120–140 W/m·K	Menor que Al puro pero aún alta; útil para gestión térmica
Conductividad Eléctrica	~28–36 %IACS	Reducida respecto a Al puro por aleantes; suficiente para muchas aplicaciones conductoras
Calor Específico	~0,90 J/g·K	Similar a otras aleaciones de Al; útil para cálculos de masa térmica
Coeficiente de Dilatación Térmica	~23–24 ×10⁻⁶ /K (20–100 °C)	Dilatación estándar del aluminio; importante en uniones multimaterial

La densidad y propiedades térmicas de la aleación contribuyen a su elección común en estructuras ligeras donde se requiere conductividad térmica y disipación de calor, como cubiertas, intercambiadores de calor y tanques criogénicos. La dilatación térmica requiere consideración en el diseño cuando se ensamblan 5086 con materiales disímiles como acero o compuestos para evitar tensiones térmicas diferenciales.

Las conductividades eléctrica y térmica están moderadas por el Mg y elementos traza, pero permanecen suficientemente altas para muchas aplicaciones conductoras. El rango de fusión y comportamiento solidus/liquidus son importantes para parámetros de soldadura y para determinar ciclos térmicos que pudieran causar envejecimiento o reblandecimiento en materiales con temple H.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Templados Comunes	Notas
Chapa	0,5–6,0 mm	Comportamiento uniforme en sección delgada; fácil de trabajar en frío	O, H111, H32	Ampliamente usada para chapas de casco, paneles
Placa	6–150+ mm	Secciones más gruesas tienen menor capacidad de trabajo en frío; requieren mayor pre- y post-procesos	O, H116, H34	Miembros estructurales, placas para recipientes a presión
Extrusión	Perfiles hasta grandes secciones transversales	Propiedades mecánicas influenciadas por extrusión y trabajo en frío posterior	O, H32	Perfiles complejos para marcos y rieles estructurales
Tubo	Diámetros de pared delgada a gruesa	El rendimiento depende del método de conformado/soldadura	O, H32	Tubería marina y tubos estructurales
Barra/varilla	Diámetros hasta grandes secciones	Las barras ofrecen maquinabilidad y estabilidad mecánica	O, H32	Accesorios, componentes mecanizados

Las diferencias en el procesamiento afectan las propiedades finales: chapa y placa fina son aptas para altos niveles de trabajo en frío para alcanzar templados H, mientras que la placa gruesa es más limitada y puede suministrarse en templados más suaves o requerir conformado mecánico. Las extrusiones y tubos requieren control estricto de enfriamiento y estabilización para preservar el rendimiento mecánico y la resistencia a la corrosión deseados.

Las aplicaciones varían según la forma del producto: la chapa y la placa predominan en la construcción de cascos marinos, las extrusiones permiten formas estructurales complejas y rieles, y las formas de tubo y barra se usan comúnmente para accesorios y ensamblajes soldados. Los proveedores suelen ofrecer templas preestabilizadas para estructuras soldadas con el fin de mejorar el rendimiento en la zona afectada por el calor (HAZ).

Grados equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5086	USA	Designación de la Aluminum Association; referencia comercial común
EN AW	5086	Europa	EN AW-5086 coincide en composición y templas AA con tolerancias de fabricación regionales
JIS	A5086	Japón	Química similar; JIS cubre templas y prácticas de fabricación típicas
GB/T	AlMg4.5Mn (o 5086)	China	La designación local puede referirse al contenido de magnesio (ej. AlMg4.5) con opciones de temple similares

Las normas en distintas regiones coinciden en la química base y el desempeño previsto, pero pueden diferir en límites de impurezas permitidas, pruebas mecánicas requeridas y definiciones de temple. Los compradores deben revisar certificados de chapa/placa y códigos de temple al adquirir internacionalmente para asegurar que se cumplen las expectativas de HAZ, corrosión y propiedades mecánicas.

La trazabilidad a una norma reconocida (AA, EN, JIS, GB/T) es especialmente importante en aplicaciones críticas para seguridad como chapas estructurales marinas y recipientes a presión, donde pequeñas diferencias en composición o temple pueden afectar el comportamiento a largo plazo frente a corrosión o fractura.

Resistencia a la corrosión

El 5086 presenta excelente resistencia a la corrosión atmosférica y es una de las aleaciones forjadas preferidas para contacto con agua de mar debido a su alto contenido de magnesio y bajo contenido de cobre/zinco. En ambientes marinos, la aleación resiste la corrosión general y muestra buena resistencia a la picadura comparada con muchas otras aleaciones de aluminio.

En inmersión prolongada y zonas de salpicadura, el 5086 se comporta bien siempre que los diseños eviten recovecos estancados, juntas mal drenadas y contacto de metales disímiles que puedan generar celdas galvánicas. La aleación es menos propensa a exfoliación que algunas aleaciones de la serie 7xxx de alta resistencia, pero un detalle cuidadoso y recubrimientos protectores extienden su vida útil.

La susceptibilidad a la grieta por corrosión bajo tensión (SCC) es menor que en aleaciones con más Mg o ciertas aleaciones tratables térmicamente, pero puede presentarse bajo esfuerzos de tracción, temperaturas elevadas o ambientes con alto contenido de cloruros si las condiciones microestructurales son desfavorables. Las interacciones galvánicas con materiales catódicos (ej. cobre, aceros inoxidables como cátodos) pueden acelerar ataque localizado; se recomienda aislamiento o diseño con ánodos de sacrificio.

Comparado con aleaciones de series 3xxx y 1xxx, el 5086 ofrece mayor resistencia y resistencia a la corrosión comparable o mejor en agua de mar. Frente a las familias 6xxx y 7xxx, sacrifica algo de resistencia máxima pero gana significativamente en desempeño contra corrosión marina y soldabilidad.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

El 5086 se suelda fácilmente con métodos comunes de fusión (GMAW/MIG, GTAW/TIG y soldadura por resistencia) y presenta buena apariencia del cordón y fusión cuando el ajuste de las uniones y parámetros están controlados. Se recomienda el uso de aleaciones de aportación coincidentes o ligeramente más resistentes (ej. 5183, 5356); la selección del electrodo equilibra resistencia, ductilidad y desempeño frente a la corrosión.

Las zonas afectadas por el calor de la soldadura pueden mostrar ablandamiento si el metal base está en temple alto H; se especifican templas estabilizadas como H116 para limitar la sensibilidad post-soldadura. El riesgo de grietas en caliente es bajo comparado con ciertas aleaciones de aluminio de alta resistencia, pero el control de inclusiones y superficies limpias son esenciales para soldaduras confiables.

Mecanizado

El 5086 presenta mecanizabilidad moderada comparado con otras aleaciones forjadas; se maquila mejor que muchas aleaciones fundidas de alto Mg pero peor que aleaciones 6xxx con contenido de silicio para control de viruta. Use herramientas de carburo afiladas, montajes rígidos y velocidades de avance moderadas a altas para evitar roce de la herramienta y endurecimiento por deformación.

Las velocidades y avances deben ajustarse al espesor y temple; templas H aumentan la tendencia al endurecimiento y pueden generar virutas largas continuas. Se recomienda uso de refrigerante para eliminar virutas y reducir acumulación de calor; el acabado superficial mejora con pasadas finas y geometría controlada de la herramienta.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en templas O y H111 y se degrada a medida que la aleación se endurece por deformación en condiciones H32/H34/H116. Los radios mínimos de doblado dependen del temple y espesor; la chapa recocida puede soportar radios cerrados (≈1–2× espesor), mientras que templas H suelen requerir radios mayores y procesos de conformado en múltiples etapas.

El conformado en frío y el doblado incremental son comunes; para formas complejas considere conformado en caliente o ciclos de pre-recocido para reducir retroceso y fisuración. La aleación responde predeciblemente al conformado por estirado controlado, aunque puede producirse adelgazamiento localizado en embuticiones profundas si no se optimizan la presión del portapieza y la lubricación.

Comportamiento al tratamiento térmico

Como miembro de la serie 5xxx, el 5086 no es tratable térmicamente en el sentido de endurecimiento por precipitación; el tratamiento de solución y el envejecimiento artificial no aumentan sustancialmente la resistencia. Los intentos de envejecimiento térmico afectan principalmente la recuperación y recristalización más que generar precipitados endurecedores significativos.

El medio principal para aumentar la resistencia es el endurecimiento por trabajo mediante deformación en frío seguido de tratamientos de estabilización (ej. H116) para minimizar el envejecimiento por deformación y cambios microestructurales durante el servicio. El recocido (O) devuelve el material a condición de baja resistencia y alta ductilidad y se usa para restaurar la conformabilidad tras trabajo pesado.

La exposición térmica por soldadura puede recocer localmente zonas trabajadas en frío y reducir el límite elástico y dureza en templas H; el procesamiento mecánico post-soldadura o la selección de templas estabilizadas son la estrategia común para mitigar este efecto. A veces se emplean ciclos controlados de horneado para aliviar tensiones residuales, pero no producen endurecimiento por precipitación pico como en aleaciones 6xxx/7xxx.

Desempeño a alta temperatura

El 5086 pierde resistencia progresivamente al aumentar la temperatura; la resistencia útil para diseño se especifica típicamente para temperaturas ambiente a temperaturas moderadamente elevadas (hasta ~100 °C). Para servicio continuo sobre ~100–150 °C, la resistencia y resistencia a fluencia disminuyen, por lo que los diseñadores deben consultar datos específicos para esas condiciones.

La oxidación se limita a una película estable de óxido de aluminio, por lo que la degradación superficial a alta temperatura en aire es mínima comparado con aleaciones ferrosas. Sin embargo, la exposición térmica puede cambiar la microestructura en templas H, reducir el trabajo en frío residual e incrementar la susceptibilidad a corrosión localizada en ambientes agresivos.

Las zonas afectadas por el calor de soldadura expuestas a ciclos térmicos repetidos pueden experimentar coarsening microestructural y ablandamiento; las aplicaciones estructurales sometidas a altas cargas térmicas o excursiones térmicas repetidas requieren calificaciones cuidadosas y a veces selección de aleaciones alternativas.

Aplicaciones

Industria	Componente ejemplo	Por qué se usa 5086
Marina	Chapado de casco, superestructura	Excelente resistencia a corrosión en agua de mar y buena soldabilidad
Automotriz	Tabiques, tanques de combustible	Buena relación resistencia/peso y resistencia a abolladuras/impactos
Aeroespacial	Accesorios no críticos, carenados	Alta tenacidad y resistencia a corrosión donde no se requiere máxima resistencia pico
Energía / Criogenia	Tanques LNG, recipientes criogénicos	Tenacidad a baja temperatura y soldabilidad
Industrial / Recipientes a presión	Tanques químicos, recipientes de almacenamiento	Resistencia a corrosión frente a muchos químicos y buena conformabilidad

El 5086 es una aleación versátil donde los diseñadores necesitan equilibrio entre soldabilidad, resistencia a la corrosión y resistencia moderada-alta sin depender del endurecimiento por precipitación. Es especialmente valioso donde las uniones soldadas estarán expuestas a ambientes marinos o donde las propiedades mecánicas post-soldadura son críticas.

Consideraciones para la selección

Elija 5086 cuando la resistencia a la corrosión marina y la soldabilidad sean prioritarias sobre la máxima resistencia; es una opción práctica para cascos, tanques y estructuras soldadas. El temple estabilizado H116 se especifica comúnmente cuando se requieren resistencia a corrosión post-soldadura y estabilidad dimensional.

Comparado con el aluminio comercial puro (1100), el 5086 ofrece mayor resistencia y mejor desempeño en agua de mar a costa de algo menor conductividad eléctrica y conformabilidad marginalmente inferior. Frente a aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, el 5086 proporciona mayor resistencia y resistencia a corrosión por cloruros comparable o mejor, haciéndolo preferible en ambientes marítimos agresivos.

Comparado con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 5086 ofrece mejor comportamiento a corrosión y soldabilidad aunque menor resistencia máxima alcanzable; elija 5086 cuando la corrosión y el desempeño post-soldadura sean más importantes que maximizar propiedades de tracción/límite elástico. Para diseños que requieran mayor resistencia, considere opciones estructurales que