Aluminio 5456: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción general integral

5456 es una aleación de la serie 5xxx de aluminio-magnesio, caracterizada por un contenido moderado a alto de magnesio y un endurecimiento no tratable térmicamente. La aleación se sitúa entre variantes con mayor contenido de magnesio, utilizadas cuando la resistencia y la resistencia a la corrosión deben equilibrarse con una buena soldabilidad y una formabilidad razonable.

El principal elemento de aleación es el magnesio en un rango de aproximadamente 4.7–5.7 % en peso, con adiciones controladas de manganeso y cromo para refinar la estructura de grano y mejorar la resistencia y la resistencia a la recristalización. La resistencia se desarrolla principalmente por endurecimiento por solución sólida debido al Mg y por trabajo en frío; no responde a tratamientos térmicos de precipitación como las aleaciones de las series 6xxx o 7xxx.

Las características clave incluyen mayor límite elástico y resistencia a la tracción que las aleaciones 5xxx con menor contenido de Mg, muy buena resistencia a la corrosión general y localizada en atmósferas marinas cuando se procesa adecuadamente, y buena soldabilidad con los metales de aporte adecuados. La formabilidad es adecuada en temple recocido pero disminuye a medida que la aleación se endurece por deformación; este equilibrio guía la selección del temple para conformado versus uso estructural.

Las industrias típicas incluyen construcción naval, estructuras offshore, recipientes a presión, vagones ferroviarios y extrusiones para automoción donde se requiere la combinación de resistencia/peso y resistencia a la corrosión. Los ingenieros seleccionan el 5456 sobre otras aleaciones cuando se necesita una aleación no tratable térmicamente con mayor resistencia intrínseca y rendimiento en corrosión grado marino sin la complejidad del procesamiento térmico.

Variantes de temple

Temple	Nivel de resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (≥20–30%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, ideal para embutición profunda y conformado
H111	Medio	Moderada (≈15–25%)	Buena	Excelente	Ligero endurecimiento por deformación, no estabilizado, uso general
H112	Medio	Moderada	Buena	Excelente	Producción comercial con control de direccionalidad
H32	Alto	Baja (≈8–15%)	Reducida	Excelente	Endurecido por deformación y estabilizado, común para piezas estructurales
H34	Alto	Baja	Reducida	Excelente	Nivel mayor de trabajo para piezas críticas en resistencia
H116	Alto	Moderada	Buena	Excelente	Estabilizado para mejorar resistencia a corrosión por esfuerzo (SCC) marina e intergranular
H321	Medio-Alto	Moderada	Buena	Excelente	Estabilización térmica tras deformación en frío para resistir sensibilización

El temple controla fuertemente el balance entre resistencia, ductilidad y formabilidad en el 5456. El temple recocido (O) se usa cuando predominan las operaciones de conformado y no se requiere máxima resistencia, mientras que los temple de las series H3x/H1xx proporcionan resistencia progresivamente mayor mediante trabajo en frío a costa de elongación y capacidad de conformado por estiramiento.

Los temple estabilizados (H116, H321) utilizan un control estricto de elementos traza y/o estabilización térmica ligera para reducir la susceptibilidad a corrosión localizada y a corrosión por esfuerzo en ambientes con cloruros. La selección del temple debe considerar la geometría final de la pieza, márgenes de resistencia requeridos y requisitos post-soldadura.

Composición química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.25	Control de impurezas; Si más alto reduce ductilidad y puede formar intermetálicos frágiles
Fe	≤ 0.40	Impureza común; exceso promueve partículas intermetálicas que afectan resistencia y corrosión
Mn	0.20–0.70	Refinador de grano y elemento de refuerzo; mejora ductilidad y resistencia a recristalización
Mg	4.7–5.7	Elemento primario de endurecimiento; aumenta resistencia y resistencia a la corrosión pero eleva riesgo de SCC si no se controla
Cu	≤ 0.10	Mantener bajo para conservar resistencia a la corrosión; Cu más alto aumenta resistencia pero reduce rendimiento marino
Zn	≤ 0.25	Secundario; Zn excesivo puede reducir resistencia a corrosión
Cr	0.05–0.25	Controla crecimiento de grano y mejora resistencia a recristalización y corrosión por esfuerzo
Ti	≤ 0.10	Refinador de grano en pequeñas cantidades
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Total otros ≤ 0.15; se mantienen bajos para evitar fases dañinas

El magnesio es el agente microaleante dominante, aportando endurecimiento por solución sólida y mejorando la relación resistencia-peso. Manganeso y cromo son elementos microaleantes intencionados que contrarrestan el crecimiento de grano durante el procesamiento termomecánico y estabilizan la microestructura contra texturas excesivas y recristalización.

El control estricto de cobre, hierro y silicio es esencial para el rendimiento grado marino; impurezas traza y partículas intermetálicas influyen en los sitios de iniciación de picaduras y comportamiento electroquímico localizado. Por tanto, el rendimiento final es función de la composición nominal y del historial de procesamiento, incluyendo laminado, solubilización (si se aplica) y tratamientos estabilizantes.

Propiedades mecánicas

El comportamiento a tracción del 5456 depende fuertemente del temple: el material recocido exhibe alta elongación y resistencia moderada a la tracción, mientras que los temple H3x/H1xx muestran incrementos sustanciales en límite elástico y resistencia máxima debido al trabajo en frío. Las relaciones límite elástico/resistencia última son típicamente más estrechas en temple trabajado en frío, lo que favorece la predictibilidad del diseño para estructuras de paredes delgadas pero reduce la ventana de conformado y requiere control cuidadoso de radios de doblado.

La dureza se correlaciona con el temple y el contenido de Mg; el rango va desde bajos valores Vickers en temple O hasta niveles significativamente mayores en tipos H32/H34. El desempeño a fatiga es generalmente bueno para aleaciones de aluminio de esta clase, pero la iniciación de grietas por fatiga puede ser sensible a la condición superficial, tensiones residuales por conformado o soldadura, y presencia de partículas intermetálicas.

El espesor y el tamaño de sección influyen en las propiedades mediante el comportamiento de endurecimiento por trabajo y control de estructura de grano; láminas más gruesas pueden mostrar límite elástico ligeramente mayor a temple nominal similar debido a restricciones durante laminado. La soldadura genera una zona afectada por calor (HAZ) con ablandamiento parcial en condiciones de temple muy endurecido por deformación, y los diseñadores deben considerar la reducción de resistencia en la ZAC.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (H32 / H116)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	~140–190 MPa	~270–340 MPa	Rango depende de espesor y temple exacto; el trabajo en frío incrementa sustancialmente la UTS
Límite elástico (0.2% de tensión permanente)	~35–80 MPa	~200–300 MPa	H32/H116 ofrecen límite elástico mucho mayor útil para diseño estructural; valores varían con el espesor de chapa
Elongación (en 50 mm)	~20–35%	~8–18%	La ductilidad se reduce con el endurecimiento por trabajo; el recocido es el mejor para conformado
Dureza (HV)	~30–45 HV	~75–110 HV	Valores indicativos; la dureza se correlaciona con temple y nivel de trabajo en frío

Propiedades físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.66 g/cm³	Densidad típica de aleación de aluminio; usada en cálculos de masa y relación resistencia-peso
Rango de fusión	~570–640 °C	El rango sólido-líquido varía ligeramente con la aleación; evitar servicio cerca del rango de fusión
Conductividad térmica	~120–140 W/(m·K)	Menor que aluminio puro pero aún alta; beneficiosa para disipación de calor
Conductividad eléctrica	~28–34 % IACS	Reducida respecto a aluminio puro; la conductividad disminuye con Mg y otras aleaciones
Calor específico	~900 J/(kg·K)	Típico en aleaciones de Al a temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/(m·K)	Similar al de la mayoría de aleaciones de aluminio; importante para diseño de ciclos térmicos

La densidad y propiedades térmicas hacen al 5456 atractivo donde el peso y la disipación de calor son aspectos clave de diseño. La conductividad térmica y el calor específico permanecen altos en comparación con metales ferrosos, permitiendo una refrigeración pasiva eficiente en aplicaciones estructurales con disipadores de calor.

La conductividad eléctrica es inferior a la del aluminio comercialmente puro pero sigue siendo adecuada para muchos roles de conducción eléctrica y térmica; el diseño debe considerar la pérdida de conductividad por la aleación como parte de cálculos de interferencia electromagnética (EMI) y trayectorias térmicas. La expansión térmica es típica en aluminio y debe ser contemplada en ensamblajes multimaterial.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6.0 mm	La resistencia varía fuertemente con el temple; calibres más delgados son más fáciles de conformar en frío	O, H111, H32, H116	Ampliamente usada para paneles y componentes conformados
Placa	6–200 mm	Las placas gruesas desarrollan resistencia ligeramente mayor en espesor; el historial de laminación es importante	H32, H116	Placas para estructuras y cascos marinos; calibres gruesos requieren laminación controlada
Extrusión	Secciones transversales variables	La resistencia depende del envejecimiento posterior y el trabajo en frío; las extrusiones pueden ser aliviadas de tensiones	O, H112, H32	Perfiles complejos para chasis y marcos estructurales
Tubo	Diámetros hasta varios cientos de mm	La resistencia y resistencia al colapso se controlan mediante el espesor de pared y el temple	O, H32	Tuberías para presión y estructuras; se considera soldadura y doblado
Barra/Tirante	Hasta varios pulgadas de diámetro	A menudo suministrado en temple parcialmente trabajado en frío; la maquinabilidad varía	O, H111	Elementos de fijación, pasadores y componentes mecanizados; tamaño de sección afecta propiedades finales

Chapas y placas se producen mediante laminación y pueden suministrarse en múltiples temple para satisfacer necesidades de conformado o estructurales; el control del proceso de laminación y enfriamiento es crítico para alcanzar las propiedades mecánicas deseadas. Extrusiones y tubos dependen del procesamiento posterior y ciclos de envejecimiento/estabilización para prevenir inestabilidad dimensional futura y gestionar anisotropía.

Los componentes conformados típicamente comienzan en temple O o temple ligero H1xx cuando se requiere conformado extensivo, y luego pueden ser trabajados en frío o estabilizados para alcanzar los requisitos mecánicos finales. Las placas usadas en aplicaciones marinas o estructurales suelen producirse en temple estabilizado H116 para minimizar la susceptibilidad a corrosión localizada y grietas por corrosión bajo tensión (SCC).

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5456	EE.UU.	Designación original de Aluminum Association comúnmente usada en hojas de especificación
EN AW	5456	Europa	EN AW-5456 existe en normas europeas con misma composición nominal y tolerancias regionales
JIS	A5456 (o similar)	Japón	Designación local para aleaciones 5xxx con alto Mg equivalentes; revisar catálogo JIS para coincidencia exacta
GB/T	5456	China	Designación GB/T china generalmente alineada con AA 5456, aunque tolerancias de fabricación y temple pueden diferir

La equivalencia entre normas generalmente se mantiene a nivel de composición nominal, pero surgen diferencias en límites aceptados de impurezas, grosores para ensayos mecánicos y designaciones de temple. Las normas regionales pueden especificar también diferentes temperas aceptables o requisitos adicionales de estabilización para servicio marino.

Los ingenieros deben siempre comparar el texto completo de las normas para tolerancias químicas y mecánicas, métodos de ensayo acordados y certificaciones especificadas (por ejemplo, certificados de ensayo de fábrica) al sustituir entre normas para asegurar la paridad funcional.

Resistencia a la Corrosión

El 5456 exhibe muy buena resistencia frente a corrosión atmosférica general y por agua de mar comparado con muchas aleaciones de aluminio susceptibles a tratamiento térmico, debido en gran parte a los efectos beneficiosos del magnesio que promueven películas superficiales protectoras. En atmósferas poco corrosivas, la aleación tiene buen desempeño y con impurezas controladas y temple estable es ampliamente aceptada para cascos marinos y estructuras offshore.

Sin embargo, el alto contenido de magnesio incrementa la susceptibilidad a ataques localizados y grietas por corrosión bajo tensión (SCC) en ambientes con cloruros, salvo que la aleación sea producida y estabilizada para servicio marino. Los temperes estabilizados (H116, H321) y la química baja en cobre mitigan el riesgo de SCC limitando los intermetálicos y efectos de sensibilización.

Las interacciones galvánicas con materiales catódicos como acero inoxidable o cobre deben manejarse con capas aislantes o usando fijaciones compatibles; aleaciones de aluminio como 5456 serán anódicas en muchos conjuntos bimetálicos y pueden corroerse preferentemente si están en contacto eléctrico en un electrolito. Comparado con series 6xxx (Al–Mg–Si) o 7xxx (Al–Zn), el 5456 ofrece mejor resistencia general y marina a la corrosión, pero es más propenso a SCC inducida por cloruros que aleaciones 5xxx con menor Mg y límites más estrictos de impurezas.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 5456 se suelda fácilmente con procesos de fusión comunes como GTAW (TIG) y GMAW (MIG), y tolera altos aportes térmicos sin agrietamiento en caliente cuando se eligen correctamente los metales de aporte. Aleaciones de aporte Al–Mg como ER5356 o ER5183 son recomendadas para igualar resistencia y mantener resistencia a corrosión en el depósito de soldadura y la zona afectada por calor (HAZ). La HAZ puede experimentar reblandecimiento si el material base está endurecido por deformación; las propiedades mecánicas post-soldadura deben evaluarse y, cuando sea necesario, aplicarse temple localizado o ajustes de diseño.

Maquinabilidad

La maquinabilidad del 5456 es moderada comparada con aleaciones de fácil mecanizado; su relativamente alto Mg aumenta la resistencia y el endurecimiento por trabajo, lo que puede embotar las herramientas más rápido que aleaciones próximas a puras. Se recomiendan herramientas de carburo con geometría positiva, refrigeración adecuada y evacuación controlada de viruta para manejar formación de rebabas y reducir el endurecimiento. Velocidades y avances deben ajustarse según tamaño de sección y temple; cortes ligeros y estrategias de corte interrumpido ayudan en secciones gruesas y trabajadas en frío.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en estado recocido pero disminuye con el aumento de trabajo en frío; los radios mínimos internos de plegado para chapa están generalmente determinados por temple y espesor y deben validarse mediante ensayos de conformado. Para estirado y embutición profunda se prefieren temple O o temperas muy ligeras H1xx, mientras que piezas H32/H34 son más adecuadas para operaciones que requieren estabilidad dimensional final con menor conformado. El rebote elástico es mayor en temperas de mayor resistencia y debe considerarse en el diseño de matrices y compensaciones de herramienta.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

Siendo una aleación no susceptible a tratamiento térmico, el 5456 no responde a envejecimiento para aumentar la resistencia; en cambio, el aumento de resistencia proviene del endurecimiento por trabajo y deformación en frío. El recocido (O) se realiza a temperaturas elevadas para restaurar la ductilidad mediante recristalización; los parámetros del proceso varían con el espesor pero típicamente involucran temperaturas entre 300 y 400 °C seguidas de enfriamiento controlado.

Tratamientos de estabilización térmica (designados H116/H321 en la práctica) usan exposiciones térmicas moderadas o control estricto de composición para minimizar la susceptibilidad a corrosión intergranular y grietas por corrosión bajo tensión. Estos pasos de estabilización no buscan producir resistencia adicional sino establecer una microestructura más estable frente a corrosión y aliviar tensiones residuales tras trabajo en frío.

Al no existir un camino de fortalecimiento tipo T6, los ingenieros que buscan mayor resistencia dependen de procesado termomecánico, control del trabajo en frío y selección del temple H3x más alto compatible con conformabilidad y requerimientos de soldadura. El sobre-temple o exposición a temperaturas elevadas durante servicio o soldadura puede reducir la resistencia de trabajo en frío por recuperación y recristalización parcial.

Desempeño a Alta Temperatura

El 5456 mantiene propiedades mecánicas útiles a temperaturas moderadamente elevadas pero pierde resistencia progresivamente al aumentar la temperatura por encima de ambiente, con reducciones significativas usualmente arriba de 150–200 °C. La resistencia a fluencia es limitada comparada con aleaciones especializadas para alta temperatura; no se recomienda carga prolongada a temperaturas elevadas sin pruebas específicas.

La oxidación en aire es mínima debido a la formación de películas de óxido protectoras; sin embargo, temperaturas elevadas pueden acelerar procesos de difusión que reducen la resistencia por trabajo en frío y pueden alterar el acabado superficial o estabilidad dimensional. En estructuras soldadas, la HAZ suele ser el eslabón débil a temperaturas elevadas por la recuperación microestructural y reblandecimiento acelerado por ciclos térmicos posteriores.

Los diseñadores deben limitar temperaturas de servicio continuo y considerar los efectos de ciclos térmicos sobre la vida a fatiga y redistribución de tensiones residuales. Para exposiciones a corto plazo a temperaturas más altas, el 5456 puede ser aceptable, pero aplicaciones estructurales prolongadas a alta temperatura requieren aleaciones alternas o medidas de diseño protector.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa 5456
Marina	Chapa de casco, paneles de superestructura	Alta resistencia a la corrosión en agua de mar y buena resistencia para estructuras soldadas
Offshore / Energía	Componentes de plataformas, soportes de tuberías	Resistencia y soldabilidad en secciones estructurales grandes con exposición a cloruros
Automotriz / Transporte	Paneles de remolque, secciones estructurales	Alta relación resistencia-peso y buena resistencia a abolladuras para componentes de carrocería y chasis
Aeroespacial	Estructuras secundarias, accesorios	Resistencia y resistencia a la fractura donde se prefieren aleaciones no tratables térmicamente
Electrónica / Térmica	Disipadores de calor, marcos	Alta conductividad térmica y baja densidad para refrigeración pasiva

El 5456 es ampliamente especificado cuando se requiere una combinación de alta resistencia habilitada por Mg, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión marina en formas estructurales. Su equilibrio de propiedades lo convierte en una opción común para paneles de gran espesor, estructuras soldadas y componentes que deben permanecer resistentes a la corrosión sin requerir endurecimiento por precipitación.

Aspectos para la Selección

El 5456 es una buena elección cuando los ingenieros necesitan un aluminio no tratable térmicamente con mayor resistencia que las aleaciones comercialmente puras, manteniendo excelente resistencia a la corrosión marina. En comparación con el 1100, el 5456 sacrifica algo de conductividad eléctrica y conformabilidad a cambio de una mayor resistencia al límite elástico y a la tracción.

Frente a aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 5456 generalmente ofrece mayor resistencia y mejor desempeño en agua de mar, aunque puede ser más susceptible a la corrosión por grietas bajo tensión (SCC) por cloruros a menos que se suministre en temple estabilizado como H116. Comparado con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 5456 proporciona superior resistencia a la corrosión y soldabilidad más sencilla, pero menor resistencia máxima; seleccione 5456 cuando la resistencia a la corrosión y la integridad de la soldadura sean prioritarias sobre la máxima resistencia alcanzable.

Para compras y diseño, priorice la selección de temple (O vs H32 vs H116) según necesidades de conformado y ambiente de servicio, confirme la compatibilidad de aportes para soldadura y especifique estabilización si la SCC marina es una preocupación. El costo y la disponibilidad suelen ser favorables para aleaciones 5xxx, pero confirme con anticipación los temple y espesor de placas disponibles a nivel local en la fase inicial del diseño.

Resumen Final

El 5456 sigue siendo una aleación de ingeniería relevante porque combina una resistencia elevada impulsada por magnesio con fuerte resistencia a la corrosión marina y soldabilidad sencilla, atendiendo mercados estructurales y marinos donde el tratamiento térmico es impráctico. Su comportamiento predecible dependiente del temple y su disponibilidad en formas de placa, chapa y extruidos lo hacen una opción práctica para diseñadores que buscan equilibrar resistencia, durabilidad y manufacturabilidad.