Aluminio 5657: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Integral

5657 es un miembro de la serie 5xxx de aleaciones de aluminio–magnesio forjadas, ubicado firmemente en la familia de aleaciones no tratables térmicamente y endurecidas por deformación en frío, apreciadas por su equilibrio entre resistencia y resistencia a la corrosión. Su principal elemento de aleación es el magnesio, complementado con adiciones controladas de manganeso y elementos traza (cromo, hierro, silicio, titanio) para controlar la estructura de grano, la resistencia y la formabilidad.

El endurecimiento se logra casi en su totalidad mediante el fortalecimiento por solución sólida a partir del magnesio y por endurecimiento por trabajo; el 5657 está diseñado para responder bien a la deformación en frío y a una gama de estabilizaciones temper H, en lugar de al endurecimiento por envejecimiento térmico. Las características principales incluyen un límite elástico y resistencia a la tracción elevados en comparación con el aluminio puro, buena resistencia a la corrosión general y por picaduras en atmósferas marinas, y buena soldabilidad con aleaciones típicas de aporte Al–Mg; la formabilidad es buena en condiciones recocidas o ligeramente trabajadas, pero disminuye con un endurecimiento por deformación más elevado.

Las industrias típicas incluyen transporte (componentes automotrices y para camiones pesados), equipos marinos y construcción naval, aplicaciones estructurales y arquitectónicas, y ciertos componentes eléctricos y de transferencia de calor donde se valoran la relación resistencia-peso y la resistencia a la corrosión. Los ingenieros seleccionan 5657 sobre otras aleaciones cuando se requiere un aluminio de mayor resistencia, soldable y con buena resistencia a la corrosión marina, manteniendo buena formabilidad y un costo competitivo.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (20–30%)	Excelente	Excelente	Recocido completo, máxima ductilidad para embutición profunda y conformado complejo
H14	Medio	Moderada (8–12%)	Buena	Excelente	Endurecimiento ligero por deformación, común para chapa conformada que requiere mayor resistencia
H22	Medio-Alto	Moderada (6–10%)	Regular	Excelente	Endurecido por deformación y luego estabilizado para reducir efectos de envejecimiento natural
H32	Alto	Más baja (5–8%)	Regular a buena	Excelente	Endurecido y estabilizado; común para paneles estructurales
H111	Variable	Variable	Buena	Excelente	Temple controlado de deformación en un solo paso para extrusiones y productos laminados

La selección del temple influye fuertemente en el equilibrio entre formabilidad y resistencia; el temple recocido O ofrece la mejor ventana para conformado, mientras que los temple H aumentan el límite elástico y la resistencia a la tracción pero reducen la elongación. En soldadura o cuando se produce deformación local tras soldar, se prefieren temple estabilizados (H22, H32) para limitar el ablandamiento post-soldadura y controlar la estabilidad dimensional.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.10–0.40	Mantenido bajo para limitar intermetálicos frágiles y mejorar la resistencia a la corrosión
Fe	0.20–0.60	Impureza típica; controlada para evitar fases ricas en Fe que disminuyen la ductilidad
Mn	0.20–0.80	Refinador de grano y estabilizador de resistencia; mejora la resistencia a la recristalización
Mg	4.8–5.8	Elemento principal de endurecimiento que aporta resistencia por solución sólida y mayor resistencia a la corrosión
Cu	0.05–0.20	Minimizado para evitar pérdida significativa de resistencia a la corrosión y mantener soldabilidad
Zn	0.05–0.30	Bajos niveles limitan susceptibilidad a corrosión intergranular y mantienen la ductilidad
Cr	0.05–0.25	Controla la estructura de grano y mejora la resistencia a la sensibilización y a la corrosión bajo tensión
Ti	0.02–0.10	Refinador de grano usado principalmente en fundidos o lingotes para controlar la microestructura
Otros (cada uno)	≤0.05	Residuos y elementos traza; balance aluminio

El contenido de magnesio es el factor dominante en el desempeño de la aleación, aumentando la resistencia a tracción y límite elástico por efectos de solución sólida y contribuyendo a una mejor resistencia a la corrosión en agua de mar. Manganeso y cromo actúan como microaleantes para controlar el crecimiento de grano y mitigar la recristalización y sensibilización, mejorando la tenacidad y la resistencia a la corrosión bajo tensión en servicio.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción en 5657 muestra una combinación de alta resistencia al límite elástico y ductilidad moderada que depende fuertemente del temple y del espesor. En condición recocida la aleación presenta una elongación sustancial y límite elástico más bajo, mientras que los temple endurecidos elevan considerablemente la resistencia al límite elástico y reducen la ductilidad. Límite elástico y resistencia a la tracción aumentan con el nivel de trabajo en frío; los modos de falla típicos son dúctiles con coalescencia de microvacíos en probetas bien conformadas.

La dureza sigue la misma tendencia que la resistencia, aumentando con el nivel de temple H y con el trabajo en frío adicional. El rendimiento a fatiga se beneficia de la buena resistencia a tracción y del modo de fractura relativamente dúctil, pero los límites de fatiga se ven afectados por el acabado superficial, tensiones residuales de conformado o soldadura, y el espesor. El efecto del espesor es marcado: calibres menores pueden procesarse a mayores resistencias efectivas mediante trabajo en frío, mientras que placas gruesas presentan menor formabilidad y modos de falla diferentes bajo carga cíclica.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (H32)	Notas
Resistencia a la Tracción	150–200 MPa	320–380 MPa	Los valores varían según espesor y temple exacto; H32 ofrece un aumento significativo respecto a O
Límite Elástico	65–110 MPa	260–320 MPa	El límite elástico aumenta fuertemente con el endurecimiento por deformación y estabilización
Elongación	20–30%	5–8%	La elongación disminuye a medida que aumenta el endurecimiento; aplican efectos de espesor
Dureza	35–45 HB	80–95 HB	Valores Brinell orientativos; la dureza correlaciona con el trabajo en frío y el temple

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.68 g/cm³	Típica de las aleaciones de aluminio, usada para cálculos en diseño liviano
Rango de Fusión	~570–645 °C	Rango solidus–liquidus depende del contenido de aleantes y homogenización
Conductividad Térmica	120–140 W/m·K	Menor que el aluminio puro debido al Mg en solución sólida, pero aún alta para aplicaciones de transferencia térmica
Conductividad Eléctrica	~30–38 %IACS	Reducida comparada con el aluminio puro; decrece con el trabajo en frío
Calor Específico	~0.90 J/g·K	Valor típico usado en cálculos de masa térmica y calentamiento transitorio
Coeficiente de Expansión Térmica	23.5–24.5 µm/m·K	Coeficiente similar a otras aleaciones Al–Mg; relevante en diseño por expansión diferencial

Las propiedades térmicas y eléctricas del 5657 lo hacen atractivo para disipadores de calor y gabinetes eléctricos donde también se requiere resistencia mecánica. La conductividad térmica es suficiente para muchas aplicaciones de enfriamiento pasivo, pero los diseñadores deben considerar la conductividad reducida frente al aluminio puro al especificar secciones y geometrías de aletas.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	La resistencia aumenta con la reducción en frío	O, H14, H32	Ampliamente usada para paneles de carrocería, cubiertas marinas y pieles estructurales
Placa	6–200 mm	Formabilidad inicial menor, buena resistencia estructural	O, H32	Componentes estructurales pesados y estructuras fabricadas
Extrusión	Perfiles hasta 250 mm	La resistencia mecánica depende del trabajo en frío posterior	H111, H32	Secciones complejas para marcos, rieles y componentes estructurales
Tubo	Ø6–300 mm pared 0.5–10 mm	Resistencia y formabilidad dependen del proceso de fabricación	O, H14	Tuberías estructurales y para presión en aplicaciones marinas y de transporte
Barra / Varilla	Ø5–150 mm	Buena resistencia en temple estirado en frío	H111, H14	Elementos de fijación, piezas mecanizadas y material para conectores

La ruta de procesamiento y la forma del producto influyen fuertemente en las propiedades finales del 5657. La chapa y placa laminadas suelen pasar por procesos de homogenización, laminado y enfriamiento controlado para establecer una microestructura trabajable, mientras que extrusiones y forjas dependen de la calidad del lingote y del temple posterior para controlar la estructura de grano y la resistencia. Las elecciones de fabricación deben reflejar tanto la geometría de la pieza como el desempeño mecánico requerido.

Grados equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	5657	EE.UU.	Aleación de aluminio-magnesio forjada especificada para uso general en aplicaciones estructurales
EN AW	5xxx (aprox.)	Europa	Los análogos más cercanos se encuentran dentro de la familia EN AW-5xxx; el número exacto varía con el contenido de Mg y Mn
JIS	A5xxx (aprox.)	Japón	Equivalente encontrado entre aleaciones de aluminio-magnesio forjadas JIS con niveles similares de Mg
GB/T	5xxx (aprox.)	China	Las normas chinas tienen designaciones comparables 5xxx; las tolerancias de composición pueden diferir

Las referencias directas varían según la norma regional y las tolerancias composicionales exactas; los equivalentes típicamente se agrupan en la familia más amplia de aleaciones forjadas Al–Mg en lugar de ser correspondencias uno a uno. Las diferencias entre normas suelen referirse a límites de impurezas, propiedades mecánicas garantizadas a espesores específicos y condiciones superficiales permitidas para formas de producto específicas.

Resistencia a la corrosión

El 5657 muestra buena resistencia general a la corrosión atmosférica típica de las aleaciones Al–Mg, desarrollando una película estable de óxido que protege el sustrato en ambientes rurales e industriales. En atmósferas marinas o con presencia de cloruros, el contenido relativamente alto de magnesio mejora la resistencia al picado en comparación con las aleaciones de las series 1xxx y 3xxx, aunque se requiere atención cuidadosa al temple, la práctica de soldadura y el acabado superficial para evitar corrosión localizada.

La sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en aleaciones Al–Mg aumenta con el contenido de magnesio y la exposición a esfuerzos tensiles en ambientes con cloruros; el 5657 mitiga esto mediante adiciones controladas de manganeso y cromo, que estabilizan la estructura del grano y reducen la susceptibilidad. Las interacciones galvánicas se generan al estar en contacto con metales más nobles como el acero inoxidable y el cobre; los diseñadores deberían aislar metales disímiles o proporcionar ánodos sacrificatorios en sistemas marinos para proteger secciones delgadas.

En comparación con aleaciones 6xxx (Al–Mg–Si), el 5657 ofrece mejor resistencia a la corrosión en agua de mar pero generalmente menor resistencia máxima por envejecimiento; en comparación con aleaciones 7xxx (Al–Zn–Mg) intercambia resistencia máxima por características significativamente mejoradas de corrosión y soldabilidad. Los tratamientos superficiales adecuados, selladores y protección catódica extienden la vida útil en ambientes agresivos.

Propiedades de fabricación

Soldabilidad

El 5657 se suelda fácilmente con procesos convencionales como MIG (GMAW) y TIG (GTAW), utilizando aleaciones de aporte recomendadas dentro de la familia Al–Mg (por ejemplo, ER5356 o ER5183) para igualar resistencia y propiedades anticorrosivas. El riesgo de agrietamiento en caliente es bajo siempre que los parámetros de soldadura minimicen la restricción y se empleen prácticas de bajo hidrógeno; el ablandamiento en la zona afectada por el calor (ZAC) es limitado dado que la aleación no es tratable térmicamente, aunque se espera cierta reducción en la dureza local y tensiones residuales elevadas. Para aplicaciones estructurales, la calificación del procedimiento de soldadura y la selección adecuada del material de aporte son esenciales para asegurar el desempeño deliones en fatiga y ambientes propensos a SCC.

Mecanizado

Como una aleación dúctil de Al–Mg, el 5657 se mecaniza con dificultad moderada en comparación con aleaciones de fácil mecanizado; tiende a producir virutas largas y continuas que requieren estrategias de control de virutas. Las herramientas de carburo con geometrías de ángulo positivo y filos afilados ofrecen el mejor equilibrio entre acabado superficial y duración de herramienta; las velocidades de corte son moderadas y los avances deben ajustarse para evitar la formación de rebaba. Operaciones secundarias de acabado como pulido o desbarbado químico son comunes para cumplir con requerimientos estrictos de acabado superficial que afectan la vida a fatiga y la iniciación de corrosión.

Formabilidad

La formabilidad es excelente en estado recocido (O), permitiendo embutición profunda, estampado complejo y conformado por estirado moderado; los radios mínimos de curvatura son pequeños en material recocido. Conforme se introducen tempers H, la aleación endurece por deformación rápidamente y el rebote elástico aumenta, por lo que los diseñadores deben permitir radios de curvatura mayores o seleccionar tempers intermedios para el conformado seguido de estabilización controlada. Técnicas de hidroformado y conformado incremental amplían la aplicabilidad de la aleación para formas complejas minimizando adelgazamientos locales y riesgo de fractura.

Comportamiento al tratamiento térmico

El 5657 es una aleación no tratable térmicamente y no gana resistencia mediante tratamiento de solución y envejecimiento artificial; en cambio, las propiedades mecánicas se controlan por trabajo en frío y procesamiento termomecánico. El recocido (estado O) se logra calentando a temperaturas adecuadas de homogeneización o recristalización seguido de un enfriamiento controlado para restaurar la ductilidad para operaciones de conformado. Tratamientos de estabilización a temperaturas modestas pueden utilizarse para aliviar tensiones residuales y templar la microestructura, produciendo condiciones H22/H32 que proporcionan estabilidad dimensional y resistencia al envejecimiento natural.

Dado que la aleación no es endurecida por precipitación, los ciclos comunes de solución/envejecimiento tipo T (por ejemplo, T6) no son efectivos y no producen los incrementos de resistencia brusca observados en familias 2xxx o 6xxx. En cambio, el control del proceso enfatiza la fracción de trabajo en frío, trayectorias de deformación controladas y tratamientos de estabilización a baja temperatura para fijar las propiedades finales para fabricación y servicio.

Desempeño a alta temperatura

A temperaturas elevadas el fortalecimiento por solución sólida proporcionado por el magnesio se debilita conforme aumenta la movilidad del soluto, por lo que el 5657 sufre una pérdida progresiva de resistencia por encima de aproximadamente 100–150 °C. Para exposiciones intermitentes hasta ~200 °C la integridad mecánica a corto plazo puede mantenerse dependiendo de la condición de carga, pero el servicio prolongado por encima de 150 °C acelera los procesos de ablandamiento y recuperación que reducen límite elástico y vida a fatiga. La oxidación es mínima comparada con aleaciones ferrosas debido a la capa protectora de alúmina, pero las temperaturas elevadas pueden promover crecimiento de grano y cambios microestructurales localizados que afectan comportamiento post-soldadura y a fatiga.

Se recomienda evitar condiciones de operación que combinen temperatura elevada, esfuerzo tensil y exposición a cloruros, ya que estos factores multiplican la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión y corrosión acelerada. Cuando se requiere servicio a alta temperatura, deberían considerarse aleaciones alternativas con mayor estabilidad térmica o recubrimientos protectores.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa el 5657
Automotriz	Rieles de choque, paneles interiores de carrocería	Alta relación resistencia-peso, buena formabilidad en tempers seleccionados
Marina	Chapado de casco, estructuras de cubierta	Mejorada resistencia a la corrosión en agua de mar y soldabilidad
Aeroespacial	Estructuras secundarias, accesorios	Nivel favorable de resistencia-peso y buen comportamiento a fatiga para estructuras no primarias
Electrónica	Disipadores térmicos, chasis	Conductividad térmica equilibrada con rigidez mecánica para envolventes robustos

El 5657 se especifica frecuentemente donde se requiere un balance entre resistencia, resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación más que la máxima resistencia absoluta. Su aplicabilidad abarca desde componentes formados en chapa hasta ensamblajes estructurales soldados donde el desempeño frente a corrosión durante la vida útil y la manufacturabilidad son prioridades.

Consejos para la selección

Seleccione 5657 cuando se necesite un aluminio soldable con mayor resistencia que el aluminio comercialmente puro, manteniendo buena resistencia a la corrosión para uso estructural o marino. Es valioso cuando se requiere conformado en frío inicialmente y cuando la estabilización post-formado o los tempers H pueden entregar la estabilidad dimensional requerida.

Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), el 5657 sacrifica algo de conductividad eléctrica y térmica y menor formabilidad en estado puro a cambio de resistencia de límite elástico y resistencia a tracción sustancialmente mayores. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, el 5657 típicamente presenta mayor resistencia y a menudo iguala o supera resistencia a la corrosión, aunque puede ser un poco más costoso y menos conductor. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061, el 5657 no alcanza la misma resistencia máxima por envejecimiento, pero suele preferirse donde la soldabilidad por costura y la resistencia a la corrosión marina son más relevantes que la máxima resistencia.

Resumen final

El 5657 sigue siendo una elección práctica para ingenieros que buscan un aluminio no tratable térmicamente que combina un fuerte reforzamiento por solución sólida, soldabilidad fiable y robusto desempeño anticorrosivo en ambientes con cloruros. Su equilibrio de propiedades mecánicas y de fabricación lo hace adecuado para una amplia variedad de aplicaciones estructurales, marinas y de transporte donde la durabilidad durante el ciclo de vida y la manufacturabilidad son factores clave en el diseño.