Aluminio 6020: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

La aleación 6020 pertenece a la serie 6xxx de aleaciones de aluminio, que son aleaciones de aluminio‑magnesio‑silicio (Al‑Mg‑Si) tratables térmicamente. La familia 6xxx se caracteriza por el endurecimiento por precipitación de Mg2Si; el 6020 está formulado para un equilibrio entre rendimiento en extrusión, resistencia moderada y buen acabado superficial, ubicándose junto a aleaciones como 6060 y 6063 en el espacio de aplicación.

Los principales elementos de aleación en el 6020 son el silicio y el magnesio como par endurecedor, con niveles controlados de hierro, cobre, manganeso, cromo y adiciones traza (titanio o circonio en algunas variantes de planta) para controlar la estructura de grano y mejorar el procesamiento. El endurecimiento se logra principalmente mediante tratamiento térmico de solución, temple y envejecimiento artificial (endurecimiento por precipitación), aunque las propiedades finales pueden modificarse mediante trabajo en frío en algunos estados de temple.

Las características principales del 6020 incluyen resistencia moderada a buena para una aleación formable, buena resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos, excelente extrudabilidad y acabado superficial, y generalmente buena soldabilidad con elecciones adecuadas de material de aporte. Su formabilidad y calidad superficial lo hacen atractivo cuando se requieren extrusiones complejas o perfiles formados y cuando se necesita una combinación de acabado y estabilidad dimensional.

Las industrias típicas que usan 6020 son extrusiones estructurales automotrices, perfiles arquitectónicos, estructuras marinas ligeras y ciertas carcasas electrónicas donde se requieren extrusiones o secciones formadas con resistencia moderada y buen acabado estético. Los ingenieros eligen 6020 sobre aleaciones 6xxx de mayor resistencia cuando la extrudabilidad, apariencia superficial o tolerancia dimensional en pasos de extrusión y acabado son prioritarios, y sobre aleaciones no tratables térmicamente cuando se desea un aumento intermedio de resistencia vía envejecimiento.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (20–30%+)	Excelente	Excelente	Recristalizado completamente, ideal para conformados severos
T1	Bajo–Moderado	Moderado	Muy Bueno	Muy Bueno	Enfriado después de trabajo en caliente con envejecimiento natural
T4	Moderado	Moderado–Alto	Muy Bueno	Muy Bueno	Tratado en solución y envejecido naturalmente
T5	Moderado–Alto	Más Bajo	Bueno	Bueno	Enfriado tras trabajo en caliente y envejecido artificialmente
T6	Alto	Más Bajo (6–15%)	Regular–Bueno	Bueno	Tratado en solución y envejecido artificialmente hasta resistencia máxima
T651	Alto	Más Bajo (6–15%)	Regular–Bueno	Bueno	Alivio de tensiones por estirado tras tratamiento en solución

Los temple influyen fuertemente en el comportamiento mecánico y la conformabilidad. Los temple recocidos (O) y envejecidos naturalmente (T4) ofrecen la mejor ductilidad y son preferidos para conformados severos, mientras que los temple envejecidos artificialmente (T5, T6) proporcionan mayor resistencia a la tracción y límite elástico a costa de menor elongación.

Para extrusiones y secciones estructurales, la selección del temple es un equilibrio entre los requisitos mecánicos finales y las operaciones posteriores de conformado o unión; se eligen T6/T651 para resistencia y estabilidad, mientras que O o T4 se prefieren para maximizar la formabilidad y minimizar la fisuración durante el conformado.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	0.3–0.9	Elemento principal de aleación para precipitación Mg2Si
Fe	0.2–0.7	Impureza; controlado para mantener extrudabilidad y tenacidad
Mn	0.0–0.15	Traza, mejora la estructura de grano cuando está presente
Mg	0.3–0.7	Se combina con Si para formar precipitados endurecedores
Cu	0.0–0.15	Generalmente mínimo; incrementa resistencia pero puede reducir resistencia a la corrosión
Zn	0.0–0.2	Generalmente bajo; grandes cantidades no son intencionales
Cr	0.0–0.1	Microaleación para control de grano y limitar recristalización
Ti	0.0–0.05	Refinador de grano en lingotes fundidos/extruidos
Otros	Balance Al; total de otros elementos ≤0.15	Pequeñas adiciones/impurezas como Zr, V según práctica de planta

Los contenidos de Si y Mg determinan la fracción volumétrica y composición de los precipitados Mg2Si, que regulan la respuesta de endurecimiento por precipitación durante el envejecimiento artificial. Los bajos niveles de Fe y Cu son importantes para preservar la resistencia a la corrosión y el acabado superficial, mientras que las adiciones de Cr/Ti se usan para controlar la estructura del grano durante la fundición y extrusión del lingote.

Debido a que los rangos de composición varían según el estándar y prácticas de planta, se deben consultar los certificados de materiales finales para límites exactos; pequeñas diferencias en Mg y Si modifican significativamente la cinética de envejecimiento y las propiedades máximas.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción del 6020 es típico de aleaciones 6xxx de resistencia media: en temple de envejecimiento máximo (T6/T651) exhibe valores elevados de límite elástico y resistencia a tracción con elongación reducida en comparación con condiciones recocidas. La aleación muestra una región elástica relativamente lineal seguida de endurecimiento por deformación moderado antes del estrangulamiento estable; la resistencia a la fatiga está gobernada por la condición superficial y el estado de tensiones residuales por extrusión/envejecimiento.

El límite elástico y la elongación varían fuertemente con el temple y el espesor de sección; extrusiones delgadas y chapa en T6 pueden mostrar límite elástico más alto pero menor ductilidad que placas más gruesas o secciones recocidas. La dureza se correlaciona con el grado de envejecimiento artificial y típicamente aumenta desde valores bajos en la condición O hasta números significativamente más altos Brinell o Vickers en T6, reflejando el endurecimiento por precipitación.

La resistencia a la fatiga es sensible al acabado superficial, marcas de mecanizado y calidad de soldadura; el desempeño a fatiga a menudo mejora con tratamientos superficiales y diseño cuidadoso para evitar concentraciones de tensiones. Los efectos de espesor son relevantes: secciones más gruesas se enfrían más lento durante el temple, lo que puede reducir la sobresaturación y la respuesta al envejecimiento, resultando en una resistencia máxima ligeramente menor que en secciones delgadas tratadas con ciclos idénticos.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6/T651)	Notas
Resistencia a la tracción	~120–180 MPa	~180–260 MPa	Rango depende de sección transversal, ciclo de envejecimiento y control del proveedor
Límite elástico	~40–90 MPa	~140–220 MPa	El límite elástico aumenta notablemente tras tratamiento en solución + envejecimiento artificial
Elongación	20–35%	6–15%	Ductilidad reducida con temples de mayor resistencia
Dureza	~30–50 HB	~60–95 HB	La dureza aumenta con la fracción volumétrica de precipitados y tiempo de envejecimiento

Los valores anteriores son rangos representativos para formas comerciales típicas; hojas técnicas específicas del proveedor y normas proporcionan valores certificados precisos para temples y secciones dadas.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.70 g/cm³	Típico para aleaciones Al‑Mg‑Si; usado para cálculos de peso
Rango de Fusión	~555–650 °C	Solidus/liquidus dependen de constituyentes menores; consultar estándar para valores exactos
Conductividad Térmica	~140–170 W/m·K (20 °C)	Menor que aluminio puro debido a la aleación; espesor y temple tienen efectos pequeños
Conductividad Eléctrica	~30–45 %IACS	Moderadamente conductiva; reducida respecto a aluminio comercialmente puro
Calor Específico	~880–900 J/kg·K	Cercano al aluminio puro; pequeña dependencia de aleación
Coeficiente de Expansión Térmica	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Expansión térmica lineal típica para aleaciones de aluminio

Físicamente, el 6020 ofrece las características de ligereza y conductividades térmica/elétrica relativamente altas propias de aleaciones de aluminio, con reducciones modestas respecto al aluminio puro debido a la dispersión del soluto y los precipitados. La conducción y expansión térmica son entradas clave en el diseño de ensamblajes sensibles al calor; 6020 se comporta similar a otras aleaciones 6xxx en sistemas termomecánicos.

El rango de fusión y temperaturas de solidus son relevantes para operaciones de soldadura y fundición/soldadura fuerte; es necesario controlar cuidadosamente la entrada de calor y las velocidades de enfriamiento durante la soldadura para evitar sobremaduración localizada o ablandamiento en zonas afectadas por el calor (ZAC).

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0,5–6,0 mm	Buena, sensible al temple	O, T4, T6	Usada para paneles y componentes conformados
Placa	>6 mm hasta 50 mm	Menor resistencia máxima en secciones gruesas	O, T4, T6	Las secciones gruesas pueden mostrar eficiencia de envejecimiento reducida
Extrusión	Perfiles de pared fina a grandes y complejos	Buena, las condiciones de extrusión controlan las propiedades	O, T5, T6, T651	Ampliamente usada para perfiles arquitectónicos y automotrices
Tubo	Ø10 mm–500 mm	Similar a extrusiones; espesor de pared afecta propiedades	O, T4, T6	Común para usos estructurales y conducción de fluidos
Barra/Bastón	Ø2 mm–200 mm	Formas mecanizables; propiedades varían con la sección	O, T4, T6	Usado para componentes mecanizados y elementos de fijación

Las chapas y extrusiones finas permiten un enfriamiento rápido y un envejecimiento eficiente, alcanzando resistencias máximas superiores a placas muy gruesas. El procesamiento de la extrusión integra la química del lingote, el diseño del dado y la estrategia de enfriamiento en la microestructura final; los fabricantes a menudo especifican químicas algo diferentes del lingote para controlar la calidad y el acabado superficial.

La elección de la forma del producto suele estar determinada por la geometría y los requisitos superficiales: las extrusiones permiten secciones transversales complejas y refuerzos integrales, las placas ofrecen formas más simples a mayores espesores, y las chapas equilibran conformabilidad y acabado superficial para componentes pintados o anodizados.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	6020	USA/Internacional	Designación de aleación reconocida en muchas listas de proveedores
EN AW	6020	Europa	EN AW‑6020 usado para extrusiones y secciones estiradas
JIS	A6020	Japón	Existen variantes JIS con química y propiedades similares
GB/T	6020	China	Variantes estandarizadas chinas a menudo alineadas con químicas EN/AA

Las etiquetas de grado equivalentes suelen ser similares entre regiones, pero las especificaciones de procesamiento y tolerancias permitidas pueden diferir según la norma y la práctica de la planta. Diferencias sutiles en límites de impurezas o microaleaciones traza (Zr, V) pueden alterar el comportamiento de recristalización, calidad superficial y cinética de envejecimiento, por lo que es esencial cotejar las certificaciones del material al cambiar de proveedor.

Cuando se requiere intercambiabilidad exacta para componentes calificados, solicite certificados de planta y registros de tratamiento térmico para verificar que los límites mecánicos y químicos cumplen la norma del receptor.

Resistencia a la Corrosión

La resistencia a la corrosión atmosférica del 6020 es generalmente buena para una aleación de serie 6xxx debido al cobre relativamente bajo y el control del hierro; resiste la corrosión atmosférica general y forma una película protectora de óxido comparable a 6060/6063. El acabado superficial y la calidad del anodizado son favorables, haciendo que el 6020 sea adecuado para aplicaciones arquitectónicas y exteriores donde la apariencia y longevidad son importantes.

En ambientes marinos o ricos en cloruros, el 6020 se comporta aceptablemente para muchos usos estructurales pero no es tan resistente a la corrosión como ciertas aleaciones 5xxx (Al‑Mg); la atención a acoplamientos galvánicos y recubrimientos protectores es crucial para una vida útil prolongada cerca del agua salada. La susceptibilidad a la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es moderada: los temple de mayor resistencia y las tensiones de tracción combinadas con ambientes corrosivos pueden aumentar el riesgo de SCC, por lo que el diseño y la selección del temple deben considerar la exposición a cloruros y tensiones residuales.

Las interacciones galvánicas siguen el comportamiento estándar del aluminio: 6020 en contacto con metales más nobles (acero inoxidable, cobre) tenderá a corroerse preferentemente a menos que esté eléctricamente aislado. En comparación con la serie 1xxx, 6020 intercambia una conductividad ligeramente inferior de metal puro por mayor resistencia y resistencia a la corrosión comparable; respecto a la serie 5xxx, sacrifica algo de resistencia a SCC a cambio de mejor pintabilidad y calidad de extrusión.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

El 6020 suelda bien mediante procesos de fusión comunes (TIG/MIG) cuando se siguen prácticas estándar; la limpieza previa y la selección adecuada de metal de aporte minimizan porosidad y fisuración. Se recomiendan aportes Al‑Si (ej. 4043) para buen mojado y reducción de fisuración en caliente, o aportes Al‑Mg‑Si (ej. variantes 5356/5183) cuando se prioriza la resistencia mecánica del metal de soldadura, reconociendo algunas diferencias en comportamiento corrosivo post‑soldadura.

El ablandamiento en la zona afectada por el calor (HAZ) es típico en aleaciones de endurecimiento por precipitación: se produce reducción localizada de resistencia adyacente a la soldadura debido a disolución o sobreenvejecimiento de precipitados. Los tratamientos térmicos post‑soldadura y re‑envejecimiento rara vez son prácticos en conjuntos grandes; las estrategias comunes de mitigación son la compensación en diseño y el control de la secuencia de soldadura.

Mecanizado

La mecanización del 6020 es moderada; se mecaniza mejor que muchas aleaciones de alta resistencia pero peor que ciertos grados de aluminio de fácil mecanización. Herramientas de carburo con recubrimientos TiN o AlTiN y montajes rígidos brindan mejores resultados, con avances y velocidades conservadoras en secciones mayores para evitar formación de rebaba adherida. La aplicación de refrigerante y herramientas afiladas reducen el arrastre superficial y mejoran el acabado; el control de virutas es generalmente manejable con ranuras y geometrías de herramienta recomendadas.

Los índices típicos de mecanización ubican a las aleaciones 6xxx en rango medio; la selección de avance y velocidad debe considerar temple y forma del producto, siendo los temple más duros requeridos para mecanizado más lento y herramientas más robustas.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en temple recocido (O) y T4, permitiendo radios de curvatura pequeños y embuticiones profundas con riesgo reducido de fisuración. En temple T6/T5, los radios mínimos de doblado aumentan y el rebote es mayor; las recomendaciones típicas son radios internos de 1–2× espesor en temple recocido y 2–3× espesor en temple de envejecimiento máximo para operaciones con chapa.

La respuesta a la deformación en frío es predecible: el trabajo incrementa la resistencia pero reduce la ductilidad; cuando se requiere conformado significativo, se recomienda formar en temple O o T4 y luego recocer/envejecer al temple final deseado cuando sea factible.

Comportamiento en Tratamiento Térmico

El 6020 es una aleación Al‑Mg‑Si tratable térmicamente y sigue las rutas convencionales de tratamiento térmico para la serie 6xxx: tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial son los procesos térmicos principales para el control de resistencia. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución están en el rango de 510–540 °C (dependiendo del tamaño de sección y recomendación de fabricante) con temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada.

El envejecimiento artificial (T6/T5) se realiza típicamente a 160–200 °C durante varias horas para desarrollar precipitados Mg2Si; los programas de envejecimiento controlan el equilibrio entre resistencia máxima y tenacidad/resistencia a la corrosión bajo tensión. El sobreenvejecimiento reduce resistencia pero puede mejorar ductilidad y resistencia a SCC; por ello, el envejecimiento es un parámetro de ajuste según las condiciones de servicio esperadas.

Las transiciones de temple T siguen nomenclatura estándar: T4 (tratamiento de solución + envejecimiento natural) se usa cuando se requiere conformado después del tratamiento de solución, mientras que T6 (solución + envejecimiento artificial) se emplea para resistencia máxima. Para pasos de procesamiento no térmicos como el trabajo en frío, se recurre al recocido (O) para restaurar ductilidad.

Comportamiento a Alta Temperatura

Por encima de temperatura ambiente, la resistencia del 6020 disminuye progresivamente a medida que los precipitados coarsen y cambian las cinéticas de disolución; se observa reducción significativa de resistencia superior a ~150 °C para servicio prolongado. La exposición a corto plazo hasta ~200 °C puede tolerarse sin pérdida catastrófica de propiedades, pero el fluencia a largo plazo y ablandamiento hacen al 6020 no apto para servicio estructural sostenido a altas temperaturas.

La oxidación del aluminio se limita a una capa protectora de Al2O3 y no suele ser factor limitante para el 6020 en aire hasta temperaturas elevadas. En conjuntos soldados, las zonas afectadas por el calor (HAZ) son particularmente vulnerables a ablandamiento por excursiones térmicas elevadas; las propiedades post‑exposición dependen de la temperatura máxima y tiempo a temperatura.

Los diseñadores deben tratar con precaución temperaturas de servicio superiores a 100–120 °C, y considerar aleaciones específicamente diseñadas para resistencia a alta temperatura o aplicar márgenes mecánicos donde se espere exposición térmica.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se usa el 6020
Automotriz	Marcos de ventanas, extrusiones estructurales	Buena extrudabilidad, acabado superficial y resistencia moderada
Marina	Miembros estructurales no críticos y perfiles	Resistencia a la corrosión y bajo peso para estructuras secundarias
Aeroespacial	Equipamiento interior, accesorios no primarios	Buena relación resistencia‑peso y acabado superficial excelente
Electrónica	Carcasas y disipadores térmicos	Conductividad térmica y buen acabado estético
Arquitectura	Perfiles para fachadas cortina, molduras	Extrudabilidad, calidad de anodizado y estabilidad dimensional

El 6020 se usa comúnmente donde se necesita una combinación de calidad de extrusión, apariencia superficial y desempeño estructural moderado más que la máxima resistencia posible. Su equilibrio de propiedades lo hace especialmente valioso para molduras arquitectónicas visibles, componentes automotrices extruidos con secciones transversales complejas y perfiles estructurales ligeros.

Cuando el acabado y la estabilidad dimensional son prioritarios, el 6020 se prefiere sobre ciertas aleaciones 6xxx de mayor resistencia debido a su mejor calidad de superficie en la extrusión y respuesta consistente al envejecimiento.

Aspectos para la Selección

Al seleccionar el 6020, priorice aplicaciones que requieran buena extrudabilidad, acabado superficial y resistencia moderada por endurecimiento por precipitación; es especialmente atractivo para perfiles complejos que serán anodizados o pintados. Considere los tratamientos T4/O cuando se necesite conformado, y T5/T6 cuando sea necesaria una resistencia elevada, recordando los compromisos entre ductilidad y resistencia a la grieta por corrosión bajo tensión (SCC).

En comparación con aluminio comercialmente puro (por ejemplo, 1100), el 6020 sacrifica una parte de la conductividad eléctrica y térmica y presenta una formabilidad ligeramente reducida a cambio de una resistencia sustancialmente mayor y un mejor desempeño estructural. Frente a aleaciones endurecidas en frío como 3003 o 5052, el 6020 ofrece una mayor resistencia debido al endurecimiento por envejecimiento con una pintabilidad comparable, aunque puede mostrar menor ductilidad en tratamientos envejecidos; la elección depende de si se prioriza el fortalecimiento post-conformado o la máxima ductilidad.

En comparación con aleaciones comunes tratables térmicamente como 6061 o 6063, el 6020 suele escogerse cuando el acabado superficial de la extrusión o el rendimiento específico del lingote son más importantes que alcanzar la máxima resistencia absoluta; el 6061 puede ofrecer una resistencia pico superior, pero el 6020 puede proporcionar mejor extrudabilidad y características estéticas de superficie para perfiles arquitectónicos o complejos.

Resumen Final

El aluminio 6020 sigue siendo una aleación de ingeniería relevante cuando se requieren propiedades equilibradas de resistencia, excelente extrudabilidad y acabado superficial de alta calidad; su naturaleza tratable térmicamente permite a los diseñadores ajustar propiedades mediante la selección del tratamiento térmico, convirtiéndolo en una opción práctica para aplicaciones automotrices, arquitectónicas y estructurales ligeras.