Aluminio 5356: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

El 5356 es un miembro de la serie 5xxx de aleaciones de aluminio (familia Al–Mg), que contiene nominalmente alrededor de 4.5–5.5 % de magnesio y cantidades menores de manganeso y cromo. Como aleación de la serie 5xxx, no es susceptible de tratamiento térmico para aumentar su resistencia y obtiene su fortaleza principalmente por endurecimiento por solución sólida y por deformación plástica, en lugar de por tratamientos térmicos de envejecimiento por precipitación.

Las características clave del 5356 incluyen una resistencia relativamente alta para una aleación de aluminio trabajada de la familia Al–Mg, excelente soldabilidad (comúnmente suministrada y utilizada como aleación de aporte para soldadura ER5356), buena resistencia a la corrosión general y a agua de mar, y una formabilidad razonable en condiciones recocidas y parcialmente endurecidas. Las industrias típicas que utilizan el 5356 son la naval y construcción de barcos, recipientes a presión, estructuras de transporte y automoción, paneles arquitectónicos y como material de aporte para la soldadura de aleaciones de aluminio.

Los ingenieros seleccionan el 5356 cuando se requiere un equilibrio entre soldabilidad, resistencia a la corrosión y un rendimiento más fuerte que el aluminio comercialmente puro, especialmente para ensamblajes soldados en ambientes marinos o expuestos a cloruros. Se elige frecuentemente sobre aleaciones de menor resistencia cuando la resistencia en la junta soldada y la resistencia a la corrosión por agua marina son prioritarias, y sobre algunas aleaciones tratables térmicamente cuando el tratamiento térmico post-soldadura no es práctico o cuando la estabilidad de la solución sólida bajo servicio cíclico es importante.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Completamente recocido; ideal para embutición profunda y conformado
H111	Moderado	Moderado-Alto	Bueno	Excelente	Endurecido parcialmente por deformación; común en extrusiones
H112	Moderado-Alto	Moderado	Bueno	Excelente	Deformación permanente mediante procesamiento controlado
H14	Moderado-Alto	Moderado	Regular-Bueno	Excelente	Temple cuarto duro — aumento de resistencia por trabajo en frío
H24	Alto	Bajo-Moderado	Limitada	Excelente	Endurecido por deformación y parcialmente recocido para mayor tenacidad
H32 / H34	Alto	Bajo	Limitada	Excelente	Endurecido y estabilizado; usado donde se requiere control del rebote elástico

Los templados en 5356 se obtienen mediante combinaciones de trabajo en frío y estabilización, no por ciclos de solubilización/envejecimiento. El paso de O a números H progresivamente mayores incrementa la resistencia y disminuye la elongación y formabilidad; la soldabilidad se mantiene buena a lo largo del rango de templados ya que la aleación no depende del tratamiento térmico para desarrollar su resistencia.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.25	El bajo silicio mantiene un rango de solidificación estrecho y reduce intermetálicos frágiles.
Fe	≤ 0.40	Impureza típica; el exceso de hierro puede degradar la ductilidad y aumentar inclusiones.
Mn	0.20–0.60	Controla la estructura de grano y contribuye modestamente a la resistencia y resistencia a la corrosión.
Mg	4.5–5.5	Elemento principal de aleación; proporciona endurecimiento por solución sólida y desempeño frente a la corrosión.
Cu	≤ 0.10	Mantenido bajo porque el cobre reduce la resistencia a la corrosión en ambientes marinos.
Zn	≤ 0.20	Bajo zinc mantiene el comportamiento galvánico frente al acero y otras aleaciones de aluminio.
Cr	0.05–0.25	Añadido para controlar el crecimiento del grano y mejorar la resistencia a la sensibilización durante exposiciones térmicas.
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano cuando está presente en pequeñas cantidades.
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Residuos y trazas de elementos indeseados; controlados para mantener propiedades consistentes.

La química del 5356 enfatiza el magnesio para lograr endurecimiento por solución sólida y mejor resistencia al agua de mar, limitando cobre y zinc para conservar el desempeño anticorrosivo. El manganeso y cromo se usan en cantidades controladas para refinar la microestructura y reducir la susceptibilidad a la corrosión en límites de grano durante ciclos térmicos.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción del 5356 está dominado por el endurecimiento por solución sólida del magnesio y por el grado de trabajo en frío aplicado en el temple. En condición recocida, la aleación muestra fractura dúctil con elongación relativamente alta, mientras que en templados endurecidos por deformación la resistencia a tracción aumenta significativamente a costa de menor elongación. El espesor y el acabado (laminado vs extrusión) tienen efectos medibles: las secciones más delgadas y extrusiones muy trabajadas muestran típicamente mayor límite elástico y resistencia máxima debido al mayor trabajo en frío y microestructura más fina.

La resistencia al límite elástico y la elongación dependen del temple y espesor; los estados más altos H incrementan límites elásticos y resistencia última pero reducen la elongación uniforme y total. La dureza se correlaciona con el nivel de trabajo en frío y comúnmente se reporta en valores Vickers o Brinell que aumentan con números H más altos. El desempeño a fatiga es generalmente favorable para 5356 en entornos atmosféricos y de agua de mar, pero las juntas soldadas y zonas afectadas por el calor deben diseñarse para evitar concentraciones de esfuerzo y tensiones residuales a tracción que reducen la vida a fatiga.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (e.g., H111/H14)	Notas
Resistencia a la tracción (MPa)	180–240	240–320	Los valores varían con espesor y temple específico; estos rangos son típicos para producto trabajado.
Límite elástico (MPa)	70–140	150–260	Templados trabajados muestran límite elevado correlacionado con reducción en frío.
Elongación (%)	18–30	6–18	El recocido exhibe mayor ductilidad; los templados endurecidos por trabajo reducen la elongación.
Dureza (HB)	35–60	60–95	La dureza aumenta aproximadamente lineal con el trabajo en frío; valores indicativos para templados comunes.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.66 g/cm³	Típica para aleaciones Al–Mg; útil para cálculos de resistencia respecto al peso.
Rango de fusión	~570–645 °C	Rango sólido-líquido depende de la aleación y nivel de inclusiones; eutécticos mínimos.
Conductividad térmica	~120–150 W/m·K	Menor que el aluminio puro, pero aún buena para aplicaciones de disipación térmica.
Conductividad eléctrica	~28–38 % IACS	Reducida comparado con Al puro por la presencia de magnesio en solución.
Calor específico	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Calor específico típico del aluminio para cálculos de masa térmica.
Coeficiente de dilatación térmica	~23–24 µm/m·K	Coeficiente típico para aleaciones de aluminio a temperaturas ambiente.

El 5356 conserva muchas de las atractivas propiedades físicas del aluminio: buena conductividad térmica, baja densidad y fácil reciclabilidad. Las propiedades térmicas y eléctricas exactas están reducidas respecto al aluminio puro por el contenido de magnesio; los diseñadores deben considerar estas reducciones cuando especifiquen aplicaciones críticas para gestión térmica o conductividad eléctrica.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Templados Comunes	Notas
Chapa	0.5–6.0 mm	El rendimiento varía con la reducción por laminado en frío	O, H111, H14	Ampliamente usada para paneles y fabricaciones soldadas; a menudo revestida en aplicaciones arquitectónicas.
Placa	6–50 mm	Efecto de endurecimiento por trabajo en frío menor en secciones gruesas	H111, H112	Las secciones más gruesas son más difíciles de trabajar en frío; las propiedades mecánicas dependen del historial de procesamiento.
Extrusión	Perfiles complejos, espesor de pared 1–20 mm	Buena resistencia en perfiles formados debido al trabajo en frío	H111, H14, H32	Común para miembros estructurales y marcos soldados; se consigue buen acabado superficial.
Tubo	Ø10–300 mm, espesor de pared variable	La resistencia está influenciada por la extrusión y procesos de trefilado	H111, H14	Usado para líneas de fluidos, barandillas marítimas y tubos estructurales; la resistencia a la corrosión es ventajosa.
Barra / Varilla	Diámetros 3–50 mm	El comportamiento depende del trefilado en frío	H111, H14	También suministrado como varillas/hilos para soldadura (ER5356) para aplicaciones de aporte.

Las diferencias de procesamiento entre chapa, placa y extrusión son significativas: el laminado y trefilado en frío imparte endurecimiento por deformación que aumenta la resistencia en productos más delgados, mientras que la fabricación de placa tiende a producir granos más toscos y menor resistencia en estado fabricado. La disponibilidad de aporte para soldadura (varillas/hilos) es una razón importante por la que el 5356 se produce en muchas formas de producto; esto facilita la metalurgia combinada para ensamblajes soldados.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5356	USA	Designación principal de aleación laminada; ER5356 es un electrodo común de soldadura.
UNS	A95356	Internacional	Designación del registro UNS correspondiente a AA 5356 para especificaciones de ingeniería.
ISO / EN	AlMg5	Europa / Internacional	Designación genérica de la familia Al–Mg5; verificar la norma local para detalles completos.
JIS	A5356 (típico)	Japón	Numeración regional variable; verificar cláusulas mecánicas y químicas.
GB/T	AlMg5 / 5356	China	Las normas chinas suelen listar como AlMg5 con límites químicos nacionales.

Las normas regionales suelen usar la nomenclatura Al–Mg5 para la misma química nominal, pero los límites de elementos traza, impurezas permitidas y designaciones de temple pueden variar ligeramente. ER5356 (electrodo de soldadura) es una designación ubicua en todas las regiones, pero los compradores deben siempre confirmar las propiedades dependientes del espesor y cualquier tratamiento adicional a partir del certificado de fábrica.

Resistencia a la Corrosión

El 5356 exhibe muy buena resistencia general a la corrosión en ambientes atmosféricos y marinos debido a que el magnesio en solución sólida forma una película pasiva estable y la aleación contiene un mínimo de cobre. En agua de mar y zonas de salpicadura, funciona bien para cascos, cubiertas y accesorios cuando está correctamente diseñado y mantenido; tratamientos superficiales y recubrimientos prolongan aún más su vida útil. La corrosión por picaduras es menos agresiva que en algunas aleaciones con alto contenido de cobre, pero puede ocurrir corrosión por grietas en ambientes estancados ricos en cloruros si se desarrollan depósitos o celdas de aeración diferencial.

Las aleaciones con aproximadamente 5% de Mg, incluido el 5356, son más susceptibles a la sensibilización y corrosión intergranular si se exponen a temperaturas entre 65–160 °C por períodos prolongados; esto es relevante para ensamblajes soldados donde las excursiones térmicas y la zona afectada por calor (ZAC) pueden inducir límites de grano anódicos localizados. La corrosión por tensión (SCC) es una preocupación potencial bajo esfuerzo tensil sostenido en ciertos entornos, especialmente donde la concentración de cloruros y la temperatura son elevadas, por lo que el diseño debe minimizar tensiones residuales y evitar parejas galvánicas que fomenten reacciones anódicas. En comparación con las series 3xxx y los aluminios comerciales puros, el 5356 sacrifica ligeramente formabilidad a favor de una resistencia a la corrosión y mecánica sustancialmente mejoradas; comparado con algunas aleaciones tratables térmicamente 6xxx, el 5356 suele ser más robusto en ambientes marinos con cloruros.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 5356 es considerado un excelente electrodo y aleación base para la mayoría de procesos de soldadura por fusión, incluyendo GTAW (TIG), GMAW (MIG) y SAW. Los alambres y varillas ER5356 son comúnmente especificados para unir metales base Al–Mg, y las soldaduras suelen mostrar buena resistencia a la tracción y ductilidad. El riesgo de fisuración en caliente es bajo en comparación con algunos aportes Al–Si, pero la composición del metal depositado y el diseño de juntas deben ser controlados; la soldadura con aleaciones disímiles de alto contenido en cobre o algunas 6xxx puede introducir preocupaciones galvánicas y de SCC. La ZAC puede ablandarse respecto al material base endurecido en frío debido a la recuperación del trabajo en frío; los diseñadores deben anticipar reducciones locales del límite elástico cerca de las soldaduras.

Mecanizado

El mecanizado del 5356 se clasifica como regular a moderado en comparación con aleaciones de aluminio de fácil mecanizado; mecaniza mejor en temple suave y con herramientas de carburo. Se recomiendan fresas y pastillas de carburo con ángulos de incidencia moderados para evitar acumulación de viruta; las velocidades de corte son relativamente altas respecto a los aceros, y las velocidades de avance deben optimizarse para producir virutas cortas y controlables. El uso de refrigerante o aire comprimido ayuda a evacuar virutas y controlar la temperatura; los pases de acabado y cortes ligeros mejoran el acabado superficial debido a la ductilidad de la aleación.

Formabilidad

La formabilidad es excelente en condición O con radios de curvatura pequeños posibles; los temple parcialmente endurecidos reducen la formabilidad e incrementan el rebote elástico. Los radios típicos prácticos para doblado interior en estado recocido pueden ser tan pequeños como 1–2× espesor para operaciones con chapa, mientras que los temple H14–H32 generalmente requieren radios mayores de 2–4× espesor dependiendo de la herramienta. Para embutición profunda o estampación compleja, se recomienda partir del temple O y aplicar endurecimiento por trabajo controlado o estabilizar al temple H deseado luego del formado.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El 5356 es una aleación de aluminio no tratable térmicamente; no se utilizan tratamientos convencionales de solución y envejecimiento artificial para incrementar la resistencia. Los cambios de resistencia se logran mediante deformación mecánica (trabajo en frío) y, si es necesario, recocidos de estabilización para alivio de tensiones. La exposición térmica típica por encima de ~65 °C puede provocar difusión parcial del magnesio y formación de precipitados ricos en Mg en los límites de grano (sensibilización), lo que afecta la resistencia a la corrosión; por ello, los ciclos térmicos posteriores a la fabricación deben minimizarse o controlarse.

El recocido (temple O) ablanda la aleación mediante recuperación y recristalización, restaurando ductilidad y formabilidad. Los tratamientos de estabilización (recocidos a baja temperatura) se aplican a veces para reducir tensiones residuales tras conformado o soldadura, pero no producen el endurecimiento típico de aleaciones endurecidas por precipitación. Por tanto, los controles de diseño y procesos se basan en programas de trabajo en frío y control de exposiciones térmicas más que en ciclos de temple T.

Comportamiento a Alta Temperatura

Como la mayoría de las aleaciones Al–Mg, el 5356 sufre una pérdida significativa de resistencia a temperaturas elevadas; las temperaturas normales de servicio continuo suelen limitarse a unos 100–120 °C para componentes estructurales. Por encima de ~150 °C, la aleación experimenta recuperación microestructural y precipitación en límites de grano que reducen las propiedades mecánicas y pueden aumentar la susceptibilidad a corrosión intergranular. La oxidación en aire es mínima comparada con aceros, pero la exposición prolongada a altas temperaturas acelera cambios microestructurales que degradan la resistencia a fatiga y a SCC.

Las zonas afectadas por el calor de soldadura son particularmente importantes en aplicaciones a altas temperaturas, ya que los ciclos térmicos pueden tanto ablandar el material base endurecido en frío como acelerar los procesos de sensibilización en límites de grano. Para exposiciones de corta duración típicas de operaciones de soldadura o conformado, el efecto suele ser manejable; para servicio a alta temperatura sostenida, debe considerarse otra clase de aleación.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa 5356
Marina	Chapas de casco, pasamanos, herrajes de cubierta, accesorios	Excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y soldabilidad; electrodo común para reparaciones
Transporte	Estructuras, tanques de combustible, remolques	Buena relación resistencia-peso y uniones soldadas robustas
Aeroespacial & Defensa	Estructuras secundarias, soportes, accesorios	Combinación favorable de soldabilidad, resistencia a fatiga y resistencia a la corrosión
Vasos a Presión / Criogenia	Tanques de almacenamiento, recipientes soldados	Electrodo de soldadura confiable y propiedades estables a bajas temperaturas
Soldadura / Fabricación	Varillas/alambres de soldadura (ER5356), recubrimientos	ER5356 ampliamente usado como aporte para aleaciones base Al–Mg y Al–Si
Arquitectura	Fachadas cortina, paneles de marquesinas	Resistencia a la corrosión y compatibilidad con anodizado para apariencia duradera

El papel del 5356 en la ingeniería moderna se centra muchas veces en ensamblajes soldados donde se requiere una aleación base o aporte soldable y resistente a la corrosión. La combinación de formabilidad (en condición O), resistencia (en temple H) y disponibilidad como consumible de soldadura hacen de esta aleación una opción práctica en múltiples sectores.

Perspectivas de Selección

Para diseños que requieren mayor resistencia que el aluminio comercial puro (e.g., 1100) conservando buena soldabilidad y resistencia a la corrosión, el 5356 es un paso lógico; sacrifica algo de conductividad eléctrica y térmica para mejorar el rendimiento mecánico. Comparado con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 5356 usualmente ofrece mayor resistencia y mejor resistencia a la corrosión en agua de mar, aunque el 5052 mantiene muy buena formabilidad y puede ser preferible donde es prioritario el embutido profundo. Frente a aleaciones tratables térmicamente como 6061/6063, el 5356 se selecciona cuando el tratamiento térmico posterior a la soldadura o en servicio es impráctico, o cuando se requiere mejor resistencia al cloruro a pesar de menor resistencia máxima.

Seleccione 5356 cuando las propiedades de la junta soldada y la resistencia marina sean factores clave, cuando el uso de una aleación con magnesio en la aportación mejore la metalurgia de la unión, o cuando se prefiera una ruta de procesamiento sin tratamiento térmico. Si la máxima resistencia por peso es el requisito principal y el tratamiento térmico posterior a la fabricación es aceptable, una aleación tratable T6 puede ofrecer mayor resistencia última; si el embutido profundo es el requisito principal, una aleación más blanda como la serie 3xxx en temple O podría ser mejor.

Resumen Final

El 5356 sigue siendo una aleación Al–Mg muy utilizada y relevante porque ofrece un balance efectivo entre soldabilidad, resistencia a la corrosión y resistencia mecánica útil sin depender de procesos de tratamiento térmico. Su común disponibilidad tanto en producto laminado como en consumibles de soldadura (ER5356) lo hace una opción práctica para ingenieros que trabajan con estructuras soldadas en aplicaciones marinas, de transporte y arquitectura donde el desempeño confiable y la vida en ambientes con cloruros son esenciales.