Aluminio 5450: Composición, Propiedades, Guía de Tratamientos Térmicos y Aplicaciones

Visión General Integral

5450 es un miembro de la serie de aleaciones de aluminio 5xxx, una familia caracterizada por el magnesio como principal elemento de aleación. Las aleaciones de la serie 5xxx no son tratables térmicamente y su elevada resistencia deriva principalmente del endurecimiento por solución sólida gracias al Mg y del trabajo en frío cuando aplica.

Los principales elementos de aleación en 5450 son magnesio (nominalmente en un rango medio a alto de un solo dígito en peso) con manganeso, hierro controlados y trazas de Cu, Si, Zn y Cr para ajustar la resistencia, la estructura de grano y el comportamiento frente a la corrosión. El mecanismo de fortalecimiento no es tratable térmicamente: la resistencia se obtiene por el Mg en solución sólida y por el trabajo mecánico en frío; el envejecimiento artificial no se utiliza para aumentar la resistencia máxima.

Los rasgos clave de 5450 incluyen una combinación de resistencia moderadamente alta para una aleación no tratable térmicamente, buena resistencia general a la corrosión (especialmente en ambientes atmosféricos y marítimos leves), muy buena soldabilidad usando metales de aporte típicos para aluminio y buena conformabilidad en condiciones recocidas. Estas características hacen que 5450 sea atractiva para aplicaciones estructurales donde debe equilibrarse la relación resistencia-peso, resistencia a la corrosión y soldabilidad.

Las industrias típicas que utilizan aleaciones de esta clase incluyen construcción naval y estructuras marinas, componentes automotrices y de transporte, recipientes a presión y ciertas estructuras secundarias aeroespaciales. Los ingenieros prefieren 5450 sobre otras aleaciones cuando se requiere una mayor resistencia en estado fabricado y un desempeño superior en soldadura y pintura sin los costos y distorsiones asociados a las aleaciones tratadas térmicamente.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, ideal para conformado y embutición profunda
H111	Bajo–Moderado	Alto	Muy bueno	Muy bueno	Trabajo en frío ligero y no especificado; mantiene buena conformabilidad
H14	Moderado	Moderado	Bueno	Muy bueno	Semiduro; común para aplicaciones en chapa que requieren resistencia moderada
H22	Moderado	Moderado	Bueno	Muy bueno	Endurecido por deformación y estabilizado mediante tratamiento térmico para mejorar la estabilidad
H32	Moderado–Alto	Moderado	Regular	Muy bueno	Endurecido por deformación y estabilizado; ampliamente usado en chapas estructurales
H34	Alto	Menor	Regular–Pobre	Muy bueno	Condición totalmente endurecida utilizada donde se acepta alta rigidez y menor ductilidad

El temple elegido para 5450 afecta fuertemente tanto el comportamiento mecánico como la capacidad de conformado; el temple recocido O maximiza la ductilidad y permite conformados complejos mientras que los temple H sacrifican ductilidad para alcanzar valores más altos de límite elástico y resistencia a la tracción. La estabilidad durante el procesamiento, incluyendo la resistencia a la relajación de tensiones y cambios de temple en la zona afectada por el calor durante la soldadura, está influenciada por la designación específica H y los tratamientos de estabilización aplicados.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.40	Desoxidante y compensador de resistencia; mantenido bajo para preservar la resistencia a la corrosión
Fe	≤ 0.50	Elemento impureza; elevadas cantidades pueden formar intermetálicos que afectan la conformabilidad
Mn	0.2–1.0	Refina la estructura de grano y mejora la resistencia y la resistencia a la recristalización
Mg	3.5–5.5	Elemento principal para el fortalecimiento; controla el endurecimiento por solución sólida y el comportamiento frente a la corrosión
Cu	≤ 0.25	Pequeñas adiciones aumentan la resistencia pero pueden reducir la resistencia a la corrosión en niveles altos
Zn	≤ 0.25	Mantenido bajo para minimizar la susceptibilidad a corrosión galvánica y localizada
Cr	0.05–0.25	Controla la estructura de grano y mejora la resistencia a la corrosión en límites de grano
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano para materias primas fundidas o de extrusión; típicamente residual en aleaciones trabajadas
Otros	Resto Al, impurezas traza	Las adiciones menores y residuos están controlados para cumplir los objetivos mecánicos y de corrosión

La química de la aleación está ajustada para que el Mg proporcione el mecanismo principal de resistencia mientras que el Mn y pequeñas cantidades de Cr controlan el tamaño de grano, el comportamiento de recristalización y la tenacidad. Se mantienen bajos niveles de Si, Fe y Cu para evitar partículas intermetálicas frágiles y preservar la conformabilidad y resistencia a la corrosión. La ventana exacta de composición varía entre proveedores y normas, pero la influencia del Mg y Mn es fundamental para el desempeño de 5450.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de 5450 depende fuertemente del temple. En condición recocida exhibe límites elásticos y resistencia a la tracción relativamente bajos pero alta elongación uniforme adecuada para operaciones severas de conformado. En temple endurecido por deformación el límite elástico aumenta sustancialmente mientras la elongación total disminuye, proporcionando rigidez útil para componentes estructurales.

El límite elástico y la resistencia a la tracción dependen tanto del contenido de Mg como del trabajo en frío; los temple H típicos usados en chapa estructural entregan un límite elástico significativamente más alto que el material recocido pero muestran fenómenos característicos del punto de fluencia y una capacidad limitada de endurecimiento en trabajos posteriores de conformado. La dureza sigue la misma tendencia, aumentando con el trabajo en frío y estabilizándose con cualquier proceso térmico de estabilización.

El desempeño a fatiga de 5450 se beneficia de una microestructura limpia y un control adecuado de la condición superficial; la resistencia a fatiga es mayor en temple endurecido por deformación pero es sensible a soldaduras y muescas que introducen concentraciones locales de tensiones. Los efectos de espesor son importantes: los calibres más delgados se endurecen con mayor facilidad durante la fabricación y mostrarán mayor resistencia pero menor ductilidad a través del espesor y perfiles diferentes de tensiones residuales después de la soldadura.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (ej. H32/H34)	Notas
Resistencia a la tracción	~180–260 MPa (rango típico para la familia de aleaciones)	~260–360 MPa (depende del nivel de trabajo en frío)	Los valores varían con el espesor, temple y fabricante; citados como rangos típicos de ingeniería
Límite elástico	~60–150 MPa	~150–320 MPa	El límite elástico aumenta sustancialmente con el trabajo en frío; la designación de temple H controla la estabilidad
Elongación	~20–35%	~8–18%	La condición recocida ofrece la mayor elongación; los temple H reducen la ductilidad
Dureza	HB 30–55	HB 60–120	La dureza escala con el trabajo en frío y refleja la historia de endurecimiento por deformación

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.66 g/cm³	Típica para aleaciones Al‑Mg; ligeramente mayor que aluminio de alta pureza debido a la aleación
Rango de Fusión	~570–650 °C	Rango solidus–líquido dependiente de la composición exacta y constituyentes menores
Conductividad Térmica	~120–160 W/m·K	Inferior al Al puro pero aún buena para disipación térmica en componentes estructurales
Conductividad Eléctrica	~30–40 % IACS	Reducida en relación con el Al puro debido al Mg y elementos de aleación; impacta EMI y aplicaciones de conductores
Calor Específico	~880–910 J/kg·K	Cercano al aluminio puro; útil para cálculos de masa térmica
Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Similar a la mayoría de las aleaciones comerciales de aluminio; importante para cálculos de desajustes térmicos

El conjunto de propiedades físicas sitúa al 5450 entre las aleaciones de aluminio que ofrecen una favorable relación resistencia-peso manteniendo conductividad térmica y eléctrica útil. Los diseñadores deben tener en cuenta el coeficiente relativamente alto de expansión térmica al unir con materiales disímiles y considerar la reducción en conductividad térmica respecto al aluminio puro para aplicaciones de disipadores térmicos o gestión térmica. La densidad y calor específico son beneficiosos para estructuras livianas donde también se requiere inercia térmica.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento a la Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6 mm	Buen comportamiento en temple H; recocida para embutición profunda	O, H14, H32, H34	Forma más común; usada para paneles y componentes conformados
Placa	6–150 mm	La resistencia disminuye con el aumento de espesor para el mismo temple	O, H111, H32 (limitado)	Las secciones más gruesas requieren control del material fundido/laminado y del historial térmico
Extrusión	Perfiles hasta secciones transversales grandes	La resistencia depende del enfriamiento y el trabajo en frío posterior	O (para conformado), H112 (alguna estabilidad)	Usado para elementos estructurales y marcos; la aleación debe ajustarse para el material de alimentación de la extrusión
Tubo	Diámetro y espesor conforme a la aplicación	Soldado o sin costura; propiedades mecánicas influenciadas por el procesamiento	O, H32	Común en aplicaciones mecánicas y manejo de fluidos; las soldaduras alteran las propiedades locales
Barra/Braza	Diámetros hasta 200 mm	El endurecimiento por trabajo produce altas resistencias en barras estiradas	O, H14, H34	Usado para componentes mecanizados, elementos de fijación y partes que requieren mayor rigidez

La selección de la forma del producto afecta la microestructura, uniformidad de resistencia y los pasos de fabricación. La chapa y la placa son laminadas y pueden recibir recocido posterior al laminado o estabilización para ajustar propiedades, mientras que las extrusiones y formas forjadas requieren control cuidadoso de la composición del lingote y el historial térmico para evitar óxidos superficiales y garantizar estabilidad dimensional. La soldabilidad y las propiedades post-soldadura están influenciadas por la forma: la placa más gruesa suele mostrar mayor potencial de reblandecimiento de la zona afectada por el calor (HAZ) y puede requerir estabilización mecánica o térmica post-soldadura.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5450	EE.UU.	Designación de aleación forjada en el sistema americano
EN AW	5450	Europa	Designación europea común; los requisitos químicos y mecánicos pueden variar según la especificación
JIS	A5450 (aprox.)	Japón	Las normas locales pueden referenciar familias similares de aleaciones Al-Mg con tolerancias regionales
GB/T	5450 (aprox.)	China	Las normas chinas proporcionan composiciones equivalentes pero se deben verificar las hojas de especificaciones locales para rangos exactos

La equivalencia directa uno a uno entre normas puede ser aproximada porque las normas regionales habitualmente permiten diferentes tolerancias para impurezas, ensayos de propiedades mecánicas y formas de producto. Los ingenieros deben comparar tablas completas químicas y mecánicas en las especificaciones relevantes y verificar certificados de molino del proveedor para placa o chapa para asegurar intercambiabilidad en aplicaciones críticas.

Resistencia a la Corrosión

El 5450 presenta buena resistencia general a la corrosión atmosférica debido a la protección del óxido de aluminio y el balance de aleación que resiste la picadura. En ambientes marinos y con cloruros es generalmente robusto, especialmente cuando está protegido con recubrimientos o anodizado, pero el ataque localizado puede ocurrir en soldaduras, sitios de fijación o rayaduras si la superficie no está correctamente tratada.

La susceptibilidad a la corrosión por tensión (SCC) está influenciada por el contenido de Mg y el temple; las aleaciones de la familia 5xxx con Mg por encima de aproximadamente 3.5% pueden presentar SCC en templees de alta tensión o sensibilizados bajo esfuerzo de tracción sostenido en ambientes corrosivos. La soldadura introduce una zona termicamente afectada (HAZ) reblandecida en muchos templees trabajados en frío, lo que puede reducir la resistencia local a la corrosión y el desempeño mecánico si no se considera.

Las interacciones galvánicas siguen el comportamiento típico del aluminio: el 5450 es anódico respecto a aceros inoxidables y aleaciones de cobre, por lo que el diseño debe evitar el contacto directo sin materiales aislantes o protección sacrificatoria. En comparación con las series 6xxx y 7xxx, el 5450 tiende a ofrecer mejor resistencia general a la corrosión y soldabilidad pero menor resistencia última que las aleaciones 6xxx o 7xxx en templees precipitados; comparado con la serie 3xxx provee resistencia significativamente mayor con formabilidad similar o ligeramente reducida.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 5450 es adecuado para procesos comunes de soldadura por fusión como MIG (GMAW) y TIG (GTAW), mostrando buen comportamiento del baño fundido y baja tendencia a fisuras por caliente cuando se usan electrodos y parámetros correctos. Las aleaciones de aporte típicas para componentes de la familia 5xxx incluyen ER5183 y ER5356, elegidas para coincidir resistencia, comportamiento anticorrosivo y controlar absorción de hidrógeno; ER5356 es preferido para juntas estéticas y superficies anodizadas. El reblandecimiento en la zona afectada por calor es un problema práctico en templees endurecidos por deformación y los diseñadores deben considerar el diseño de la junta, estabilización mecánica pre/post soldadura y posibles estrategias de endurecimiento post-soldadura.

Mecanizado

La mecanizabilidad del 5450 es moderada a justa; como muchas aleaciones Al-Mg puede ser pegajosa y producir virutas continuas salvo que se usen rompedoras de viruta o estrategias de interrupción. Se recomienda herramental de carburo con ángulo positivo y geometrías afiladas, junto con velocidades de corte moderadas y refrigeración abundante para evitar acumulación de material en herramienta y controlar el calor. El acabado superficial y la precisión dimensional son generalmente buenos cuando se seleccionan velocidades, avances y materiales de herramienta adecuados para la ductilidad de la aleación.

Conformabilidad

El conformado se realiza mejor en el temple recocido (O) donde se logran radios mínimos de curvado y operaciones de embutición profunda. En templees H los radios de curvado deben aumentarse y las operaciones de conformado considerar la reducción en elongación y el comportamiento de rebote; los radios mínimos internos típicos para templees H14–H32 están en el orden de 1–2× espesor del material según la geometría y el herramental. Si se requiere conformado significativo tras soldadura o trabajo en frío, un recocido intermedio puede restaurar la ductilidad pero debe incluirse en el plan de proceso.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

El 5450 es una aleación no apta para tratamiento térmico; las propiedades mecánicas no aumentan apreciablemente mediante tratamientos clásicos de solución y envejecimiento artificial. El endurecimiento se logra mediante solución sólida de Mg y por trabajo en frío cuando es aplicable. El recocido (suavizado total a O) se realiza calentando a temperaturas apropiadas para reducir tensiones residuales y restaurar ductilidad; los ciclos específicos dependen del espesor y forma del producto.

La estabilización térmica (por ejemplo, sobreenvejecimiento controlado a baja temperatura o exposiciones térmicas leves) puede aplicarse para estabilizar templees H contra envejecimiento por deformación y reducir el grado de reblandecimiento en servicio o durante soldadura. Intentos de aplicar tratamientos tipo T (diseñados para aleaciones endurecidas por precipitación) no producen las resistencias máximas observadas en las aleaciones 6xxx o 7xxx para 5450 y por tanto no se usan para fortalecer.

Desempeño a Alta Temperatura

Como la mayoría de las aleaciones de aluminio, el 5450 presenta una pérdida progresiva de resistencia con el aumento de temperatura; el servicio continuo típicamente se limita por debajo de 200 °C para evitar reducciones significativas en límite elástico y resistencia a la fluencia. Para muchas aplicaciones estructurales se escoge una temperatura máxima conservadora en el rango 100–150 °C para mantener márgenes mecánicos adecuados.

La oxidación a temperaturas elevadas está limitada por la capa protectora de alúmina, pero exposiciones prolongadas pueden alterar la microestructura cerca de los límites de grano y acelerar fenómenos de corrosión localizada en ambientes agresivos. La zona afectada por calor de la soldadura y las regiones previamente trabajadas en frío son particularmente sensibles a excursiones térmicas y deben evaluarse para deterioro de propiedades bajo el perfil térmico esperado en servicio.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa 5450
Automotriz y Transporte	Refuerzos estructurales, componentes para gestión de choque	Combinación de mayor resistencia en estado fabricado y buena soldabilidad para conjuntos soldados
Marina	Paneles de casco, estructuras de cubierta, soportes	Buena resistencia a la corrosión en ambientes marinos y alta compatibilidad con remaches/soldaduras
Aeroespacial (secundario)	Accesorios, paneles de acceso, elementos del sistema de piso	Relación favorable resistencia-peso y buenas propiedades de fabricación para estructuras no primarias
Recipientes a Presión y Tanques	Carcasas de tanque, accesorios	Balance de resistencia y ductilidad con buena soldabilidad para piezas soldadas a presión
Electrónica y Gestión Térmica	Soportes, carcasas con necesidades de disipación de calor	Conductividad térmica adecuada con mayor resistencia mecánica que el aluminio puro

El 5450 se selecciona para componentes donde se requiere mayor resistencia que las aleaciones endurecidas por trabajo convencionales sin el impacto en tiempos y los riesgos de distorsión de tratamientos térmicos de endurecimiento por precipitación. Su conjunto equilibrado de propiedades permite piezas soldadas, conformadas y mecanizadas para muchas aplicaciones en transporte y marina.

Consideraciones para la Selección

Para ingenieros que seleccionan materiales, el 5450 es una opción pragmática cuando se priorizan resistencia moderada a alta, excelente soldabilidad y buena resistencia a la corrosión sobre conductividad máxima o las resistencias últimas de aleaciones aptas para tratamiento térmico. En comparación con aluminio comercialmente puro como el 1100, el 5450 sacrifica conductividad eléctrica/térmica y facilidad de conformado para una resistencia al límite elástico y a la tracción mucho mayor.

En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, la 5450 típicamente ofrece una resistencia estática significativamente mayor, manteniendo una resistencia a la corrosión comparable; la contrapartida es una menor formabilidad en condiciones de temple trabajadas en frío y un costo de material potencialmente más alto. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, la 5450 no alcanza las resistencias máximas obtenidas por envejecimiento, pero se prefiere con frecuencia cuando la soldabilidad superior, el menor riesgo de distorsión y un mejor desempeño contra la corrosión marina son más importantes que la máxima resistencia a la tracción alcanzable.

Use 5450 cuando las prioridades de diseño favorezcan la fabricación soldada, la robustez ante la corrosión en ambientes atmosféricos/marinos y una mayor resistencia base que puede ajustarse mediante el temple y el trabajo en frío en lugar de tratamiento térmico.

Resumen final

La 5450 sigue siendo relevante como una sólida aleación de aluminio serie 5xxx que ofrece un equilibrio convincente entre resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación para aplicaciones estructurales formadas y soldadas. Su naturaleza no tratable térmicamente simplifica la producción y la inspección, convirtiéndola en una opción eficiente cuando se requiere un desempeño mecánico reproducible tal cual fabricado y durabilidad en servicio.