Aluminio 5457: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

5457 es una aleación de la serie 5xxx de aleaciones de aluminio, situándola en la familia Al–Mg donde el magnesio es el principal elemento de aleación. Como miembro de la familia 5xxx, no es susceptible de tratamiento térmico; el fortalecimiento se logra principalmente mediante Mg en solución sólida y por endurecimiento por deformación durante las operaciones de conformado.

Los principales elementos de aleación en 5457 son el magnesio en niveles relativamente altos (típicamente alrededor del 4–5 wt%) con adiciones controladas de manganeso y trazas de cromo y titanio para refinar la estructura de grano y controlar la recristalización. Estas elecciones de aleación proporcionan una combinación de resistencia elevada para una chapa de aluminio fabricada y una mejor resistencia a la corrosión general en comparación con muchas aleaciones de las series 1xxx–3xxx.

Las características clave de 5457 incluyen una resistencia moderada a alta para una aleación no tratable térmicamente, buena soldabilidad con metales de aporte apropiados, formabilidad razonable en temple blando, y buena resistencia a la corrosión atmosférica y marina cuando se termina adecuadamente. Las industrias típicas que utilizan 5457 son la carrocería exterior automotriz y cierres, remolques y paneles para transporte, componentes estructurales generales, y algunas aplicaciones marinas y arquitectónicas donde se requiere una combinación favorable de resistencia a peso y resistencia a la corrosión.

Los ingenieros eligen 5457 sobre otras aleaciones cuando se requiere un equilibrio de mayor límite elástico y resistencia a la tracción que las aleaciones comunes endurecidas por deformación (grados 3000/5000 de menor contenido de Mg) sin recurrir a aleaciones tratables térmicamente 6xxx o 7xxx que complican el conformado y la soldadura. Se selecciona cuando se necesita una mayor resistencia impulsada por Mg manteniendo superior resistencia a la corrosión y buena pintabilidad para aplicaciones exteriores.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Término recocido completo, máxima ductilidad para conformado
H111	Media-Alta	Moderada	Buena	Muy buena	Endurecido por deformación en una dirección, común para conformado de chapa
H14	Media	Moderada-Alta	Muy buena	Muy buena	Temple cuarto duro para conformado moderado con mayor resistencia
H18	Alta	Baja	Limitada	Buena	Completo duro para aplicaciones que requieren máxima resistencia en estado laminado
H32	Media-Alta	Moderada	Buena	Muy buena	Endurecido por deformación y estabilizado; usado para limitar rebote elástico
H116 / H321	Media-Alta	Moderada	Buena	Muy buena	Temples estabilizados para mejor resistencia a corrosión por tensión y ciclos de horneado de pintura

El temple en 5457 se usa para equilibrar la manufacturabilidad y la resistencia en estado fabricado; los temple más suaves (O, H14) se emplean para embutición profunda y conformado complejo, mientras que los temple más duros (H18, H32) ofrecen valores más altos de límite elástico y resistencia a la tracción en estado producido. Las variantes estabilizadas como H116 o H321 se seleccionan para aplicaciones marinas o pintadas porque limitan cambios de precipitación durante la exposición térmica y reducen la susceptibilidad a fenómenos de corrosión bajo tensión.

Como 5457 no es tratable térmicamente, los cambios en propiedades mecánicas son dominados por trabajo en frío, envejecimiento por deformación y estabilización térmica en lugar de tratamientos de solución y envejecimiento comunes en familias 6xxx o 7xxx.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.25	Impureza típica; se mantiene baja para preservar ductilidad y resistencia a la corrosión
Fe	≤ 0.40	Impureza que puede formar intermetálicos afectando tenacidad y acabado superficial
Mn	0.20–0.80	Controla la estructura de grano y mejora resistencia y tenacidad
Mg	4.0–5.0	Elemento principal de fortalecimiento mediante endurecimiento en solución sólida
Cu	≤ 0.10	Mantener bajo para conservar resistencia a la corrosión; niveles altos aumentan resistencia pero reducen resistencia a la corrosión
Zn	≤ 0.25	Presencia menor; niveles altos podrían promover actividad galvánica
Cr	0.05–0.25	Añadido para controlar recristalización y mejorar resistencia a corrosión en límites de grano
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano agregado en pequeñas cantidades durante fundición/preparación de lingote
Otros (cada uno)	≤ 0.05–0.15	Incluye elementos traza; el resto es Al

El alto contenido de magnesio es el principal impulsor de la resistencia elevada de 5457 en relación con aleaciones 5xxx de menor Mg. El manganeso refina el tamaño de grano y aumenta la resistencia sin pérdida significativa de resistencia a la corrosión. Cantidades pequeñas de cromo y titanio son adiciones microaleantes deliberadas para estabilizar la estructura y controlar el crecimiento del grano durante el procesamiento termomecánico, lo que ayuda a preservar la formabilidad y limitar el ablandamiento relacionado con la recristalización.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de 5457 depende fuertemente del temple y el espesor de la chapa: los temple más suaves ofrecen alta elongación y menor límite elástico, mientras que los temple endurecidos por deformación aumentan los valores de límite elástico y resistencia última con reducción de la elongación. Los límites elásticos en temple endurecido son relativamente altos para una aleación no tratable térmicamente, proporcionando márgenes útiles de diseño en paneles estructurales de chapa delgada.

La dureza sigue la resistencia a tracción y aumenta con el trabajo en frío; condiciones tipo H18 alcanzan los valores máximos de dureza Brinell o Vickers disponibles para esta aleación, mientras que las pruebas en condición O reportan durezas mucho menores, consistentes con excelente formabilidad. El rendimiento a fatiga es generalmente bueno para aplicaciones de transporte, siempre que el acabado superficial y la protección anticorrosiva sean controlados; la vida a fatiga es sensible a soldaduras, entallas y rayaduras superficiales.

Los efectos del espesor son significativos: los calibres más delgados alcanzan típicamente valores aparentes más altos de límite y resistencia a tracción después del laminado y trabajo en frío debido al aumento en el endurecimiento por deformación, mientras que placa gruesa o material para extrusión suele ser más blando y exhibir menor elongación. Por ello, los ingenieros de diseño deben utilizar propiedades vinculadas al temple de la aleación y a la forma y espesor específicos del producto, en lugar de un solo valor general.

Propiedad	O/Recocido	Temple Principal (H111/H32 típico)	Notas
Resistencia a la tracción (MPa)	200–260	320–380	Los valores varían según espesor y grado de endurecimiento; rangos citados son típicos para productos en chapa
Límite elástico (MPa)	80–150	200–310	El límite aumenta notablemente con el trabajo en frío; la especificación debe referenciar temple y espesor
Elongación (%)	18–30	8–18	La ductilidad disminuye conforme aumenta la resistencia; la formabilidad debe evaluarse en el temple requerido
Dureza (HB)	35–60	80–110	La dureza se correlaciona con resistencia a tracción y nivel de trabajo en frío; útil para control de calidad

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.69 g/cm³	Ligeramente menor que algunos otros productos de Al de alta aleación; buena relación resistencia-peso
Solidus/Líquidus	~605–650 °C	La aleación amplía el intervalo de fusión comparado con Al puro
Conductividad térmica	~120–140 W/m·K (25 °C)	Inferior al Al puro; aceptable para gestión térmica general pero menor que aleaciones 1xxx puras
Conductividad eléctrica	~28–36 % IACS	Reducida por las adiciones de Mg y Mn; importante para aplicaciones eléctricas y consideraciones de unión
Calor específico	~880–920 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23–24 µm/m·K	Típico para aleaciones Al; se debe considerar la expansión diferencial con aceros o compuestos

Las propiedades físicas de la aleación hacen que 5457 sea atractiva donde se requiere baja masa y desempeño térmico razonable, pero no se elige cuando se necesita máxima conductividad térmica o eléctrica. La expansión térmica es típica del aluminio y debe tenerse en cuenta en ensamblajes que combinan materiales disímiles para evitar acumulación de tensiones durante ciclos térmicos.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño típico	Comportamiento de resistencia	Temple común	Notas
Chapa	0.5–4.0 mm	La resistencia aumenta con la reducción en frío y el endurecimiento por deformación	O, H14, H111, H32	Forma más común usada en paneles automotrices y revestimientos arquitectónicos
Placa	>4.0 mm	Endurecimiento por trabajo menor comparado con chapa delgada; usos estructurales mecanizados o soldados	O, H112	Usada cuando se requieren rigidez, soldabilidad y perforación
Extrusión	Perfiles seccionales	La resistencia depende de la relación de extrusión y el trabajo en frío posterior	O, H22, H32	Usada para marcos estructurales y refuerzos donde se requiere resistencia ligera
Tubo	Ø pequeño a grande	La resistencia está gobernada por el espesor de pared y el temple	H14, H32	Usado en estructuras ligeras, barandillas y marcos de transporte
Barra/varilla	Varios diámetros	Normalmente más blando salvo que esté estirado en frío	O, H12	Usado para sujetadores, piezas mecanizadas y componentes fabricados

Las diferencias en el procesamiento influyen en la respuesta mecánica y las aplicaciones previstas: la chapa se suele laminar en frío y endurecer por deformación para paneles de carrocería, mientras que las extrusiones y placas se suministran a menudo en temple más blando para permitir posteriores conformados o mecanizados. Las estrategias de soldadura y unión también varían según la forma; por ejemplo, la soldadura de tubos y extrusiones usualmente requiere metales de aporte y tratamientos pre o post-soldadura para controlar el ablandamiento en la zona afectada por el calor (HAZ).

Grados equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5457	USA	Designación usada en normas norteamericanas y catálogos de proveedores
EN AW	5457	Europa	Designación EN que se corresponde numéricamente con AA; los límites químicos y mecánicos pueden variar ligeramente según la norma
JIS	—	Japón	No hay grado JIS equivalente exacto; propiedades similares a productos de la serie Al–Mg con alto Mg pero se debe verificar especificación local
GB/T	5457	China	Normas chinas que listan 5457 con composición comparable, pero especifican tolerancias y temperamentos diferentes

Existe con frecuencia una correspondencia numérica cercana (EN AW-5457) en especificaciones europeas, pero diferencias menores permitidas en límites de impurezas, designaciones de temple y protocolos de ensayo hacen que los ingenieros deban comparar certificados de análisis en lugar de asumir intercambiabilidad. Para JIS y algunas normas nacionales puede no existir un equivalente exacto; en esos casos la selección se basa en el ajuste de composición y propiedades mecánicas en lugar de un solo grado nominal.

Resistencia a la corrosión

El 5457 presenta buena resistencia general a la corrosión atmosférica e industrial gracias a la capa protectora de óxido de aluminio y la química relativamente limpia de la aleación. El contenido sustancial de magnesio incrementa la resistencia a la corrosión en comparación con muchas aleaciones 1xxx y 3xxx, aunque puede aumentar la sensibilidad a ciertos modos localizados de corrosión si las impurezas (Fe, Si) están elevadas. Los acabados superficiales adecuados, recubrimientos y el anodizado mejoran la durabilidad a largo plazo en aplicaciones arquitectónicas y de transporte expuestas.

En ambientes marinos el 5457 se desempeña bien en muchas aplicaciones estructurales, pero la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión (SCC) aumenta con el contenido de magnesio y los niveles de esfuerzo tensile. Los temperamentos estabilizados (H116/H321) o los tratamientos post-soldadura se usan habitualmente para mitigar el riesgo de SCC en servicios con atmósferas que contienen cloruros. Las interacciones galvánicas con metales más nobles (por ejemplo, cobre, aceros inoxidables) requieren atención; el aislamiento adecuado y la selección de sujetadores previenen ataques localizados acelerados.

Comparado con aleaciones tratables térmicamente 6xxx, el 5457 es generalmente superior en resistencia a la corrosión a largo plazo en muchos ambientes con cloruros, mientras que las aleaciones 6xxx pueden exhibir mayor resistencia máxima pero menor resistencia intrínseca sin medidas protectoras. En relación con aleaciones 3xxx bajas en Mg o aleaciones puras 1xxx, el 5457 ofrece mejor resistencia sin penalizar severamente la resistencia a la corrosión, haciéndolo adecuado para paneles estructurales exteriores y superestructuras marinas.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

El 5457 se suelda fácilmente con procesos de fusión comunes (TIG, MIG/GMAW) y tiene buen desempeño con aleaciones de aporte aluminio-magnesio adecuadas como ER5356 y ER5183, que proporcionan buena ductilidad y resistencia a la corrosión en el metal de soldadura. El riesgo de grietas calientes es relativamente bajo comparado con algunas aleaciones altas en cobre, pero se requiere diseño cuidadoso de juntas y control del aporte térmico para minimizar el ablandamiento en la HAZ y la distorsión. Las propiedades mecánicas post-soldadura en la HAZ serán inferiores al metal base trabajado en frío, por lo que el diseño de juntas y posibles tratamientos mecánicos post-soldadura deben considerarse en aplicaciones de alta tensión.

Mecanizado

La mecanizabilidad del 5457 es moderada comparada con aceros de corte libre o aleaciones 6xxx; la aleación puede generar gallado si los parámetros de corte no están optimizados. Se recomienda herramienta de carburo con ángulos de filo positivos apropiados, sujeción rígida y refrigerante abundante para fresado y torneado de placas y secciones extruidas. Usar velocidades de corte moderadas y avances altos para romper virutas; los cortes interrumpidos se benefician de grados de carburo más resistentes o recubrimientos para evitar el astillado del filo.

Conformado

El desempeño al conformado depende del temple y espesor: los temperamentos totalmente recocidos (O) y de trabajo en frío leve permiten embutición profunda y estampado complejo; los temperamentos más fuertes reducen los radios mínimos de curvado y aumentan la rebote-elástico. Los radios típicos de doblado para chapa son del orden de 2–4× el espesor en temperamentos blandos, aumentando en temperamentos más duros; siempre verificar con pruebas de formación para geometrías complejas. El conformado en caliente y el diseño cuidadoso de herramientas pueden extender la formabilidad para temperamentos de mayor resistencia minimizando el agrietamiento y fisuras en el borde.

Comportamiento al tratamiento térmico

Como miembro de la familia 5xxx no tratable térmicamente, el 5457 no responde a tratamientos de solución y envejecimiento artificial para desarrollar mayor resistencia. Los principales mecanismos disponibles son el trabajo en frío y la estabilización térmica. Los ciclos de tratamiento de solución y temple/envejecimiento aplicados a 5457 no producen el endurecimiento por precipitación observado en aleaciones 6xxx; por lo tanto, los diseñadores dependen del laminado y endurecimiento por deformación para fijar las propiedades en servicio.

El recocido (temple O) elimina el trabajo en frío previo y restaura la ductilidad para operaciones de conformado; el trabajo en frío controlado posterior produce un balance adecuado de resistencia y elongación para el servicio. Los temperamentos estabilizados (por ejemplo, H116, H321) se logran mediante exposiciones térmicas a baja temperatura o envejecimiento controlado para reducir la sensibilidad al envejecimiento por deformación y la corrosión bajo tensión sin una reducción significativa de la resistencia.

Comportamiento a altas temperaturas

El 5457 mantiene resistencia utilizable a temperaturas moderadamente elevadas, pero experimenta una pérdida progresiva del límite elástico y resistencia a la tracción conforme la temperatura supera aproximadamente 100 °C. Para servicio continuo más allá de 100–150 °C los diseñadores deben validar la retención de propiedades mecánicas, ya que la exposición prolongada puede ocasionar recuperación y recocido parcial de microestructuras trabajadas en frío. La tasa de oxidación es moderada y típica de aleaciones de aluminio; los recubrimientos protectores y el anodizado mejoran la estabilidad superficial a alta temperatura.

Las zonas afectadas por el calor en soldaduras pueden mostrar ablandamiento localizado que se agrava a temperaturas elevadas de servicio, por lo que la atención en el diseño de juntas y manejo térmico es crítica cuando los ensamblajes experimentan tanto soldadura como ciclos térmicos. La expansión térmica y rigidez diferencial respecto a materiales adyacentes deben verificarse en aplicaciones de alta temperatura para prevenir fatiga o concentraciones de esfuerzo.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de componente	Por qué se usa 5457
Automotriz	Paneles exteriores de carrocería, paneles interiores de refuerzo	Ofrece mayor resistencia que aleaciones comúnmente endurecidas por trabajo, manteniendo buena formabilidad y pintabilidad
Marítima	Paneles de superestructura, accesorios de cubierta	Buena resistencia a la corrosión en atmósferas marinas y soldabilidad razonable para fabricaciones
Aeroespacial / UAV	Accesorios estructurales secundarios, carenados	Relación favorable resistencia-peso para piezas estructurales no primarias y buen acabado superficial para pieles aerodinámicas
Transporte	Paneles de remolques, paredes de contenedores	Combinación de rigidez, tenacidad y resistencia a la corrosión para pieles estructurales expuestas
Electrónica / Gestión térmica	Soportes ligeros, soportes mecánicos	Conductividad térmica adecuada y baja densidad para soportes ligeros; no es primera elección para disipadores de alto rendimiento

El 5457 es comúnmente elegido cuando se requieren resistencia media a alta, buena resistencia a la corrosión y versatilidad de fabricación sin la complejidad de tratamientos térmicos. Es especialmente adecuado para paneles exteriores automotrices y pieles de transporte donde se realizan operaciones repetidas de conformado y soldadura en producción.

Consejos para la selección

Al seleccionar 5457, priorizar aplicaciones que demanden mayor límite elástico y resistencia a la tracción que aluminio comercialmente puro (p. ej., 1100) pero que aún requieran buena resistencia a la corrosión y formabilidad. Comparado con 1100, el 5457 sacrifica conductividad eléctrica y térmica y ductilidad última a cambio de una resistencia estructural marcadamente superior.

Frente a aleaciones comunes endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, el 5457 se sitúa en un nivel superior en la escala de resistencia, manteniendo una resistencia comparable o mejor a la corrosión general; elija 5457 cuando se justifique una resistencia adicional a pesar del posible aumento de costo y una formabilidad ligeramente reducida. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 5457 no alcanzará la resistencia máxima de esas aleaciones tras el envejecimiento, pero a menudo ofrece una soldabilidad y resistencia a la corrosión superiores sin la complejidad del tratamiento térmico, por lo que se prefiere 5457 cuando la simplicidad en la fabricación y el desempeño contra la corrosión son más importantes que la resistencia máxima absoluta.

• Use 5457 para pieles estructurales exteriores, ensamblajes soldados y donde el riesgo de corrosión bajo tensión sea manejable con temple estabilizado.
• Evite especificar 5457 si la conductividad eléctrica máxima, la formabilidad extrema para embutición profunda compleja o la resistencia máxima tras tratamiento térmico son los requisitos principales.

Resumen final

El 5457 sigue siendo una aleación de ingeniería relevante cuando se requiere una combinación robusta de resistencia impulsada por Mg, resistencia a la corrosión y versatilidad en la fabricación sin la complejidad del tratamiento térmico. Su equilibrio entre propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión lo convierte en una opción práctica para aplicaciones en automoción, náutica y transporte que demandan materiales estructurales ligeros, soldables y conformables.