Aluminio 6065: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones
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Visión General Completa
La aleación 6065 pertenece a la serie 6xxx de aleaciones de aluminio trabajadas en forma de aluminio-magnesio-silicio que se fortalecen principalmente por precipitación de precipitados Mg2Si durante el tratamiento térmico. Los principales elementos de aleación son el silicio y el magnesio, con adiciones en trazas de cobre, cromo, titanio e hierro que ajustan la resistencia, la estructura de grano y la respuesta al tratamiento térmico. La aleación es tratable térmicamente en lugar de endurecida principalmente por trabajo mecánico, y logra su resistencia mediante tratamiento en solución, temple y envejecimiento artificial para precipitar intermetálicos finamente dispersos. Las características típicas incluyen una combinación de resistencia moderada a alta, buena resistencia a la corrosión, conformabilidad razonable en estados blandos y buena soldabilidad cuando se emplean los aportes y procedimientos adecuados.
El 6065 se utiliza en componentes estructurales y semi-estructurales donde se requiere un equilibrio entre extrudibilidad, resistencia-peso y resistencia a la corrosión; las industrias comunes incluyen transporte, sistemas de construcción, envolventes eléctricas y ciertos accesorios aeroespaciales. En comparación con otras aleaciones 6xxx, el 6065 se selecciona cuando los diseñadores desean una aleación que pueda extruirse en secciones complejas y luego envejecer artificialmente para obtener propiedades mecánicas estables en dimensiones finales. Los ingenieros eligen el 6065 sobre aleaciones más blandas cuando se necesita una resistencia de diseño más alta sin pasar a aleaciones de mayor resistencia pero más susceptibles a la corrosión bajo tensión (SCC) de la serie 7xxx. La disponibilidad y armonización de especificaciones varían según la región, por lo que la adquisición debe confirmar las propiedades específicas del estado con los proveedores.
En la práctica, el 6065 es preferido cuando la ruta de fabricación (extrusión, doblado, soldadura) debe combinarse con control del temple posterior para alcanzar el rendimiento mecánico objetivo. El comportamiento a la corrosión y la respuesta al anodizado hacen que sea adecuado para ambientes moderadamente corrosivos, y sus conductividades térmica y eléctrica son favorables para componentes disipadores de calor. Los diseñadores deben equilibrar compensaciones entre resistencia máxima, conformabilidad para trabajo en frío y la necesidad de tratamiento térmico post-soldadura al seleccionar 6065 sobre aleaciones similares.
Variantes de Estado
| Estado | Nivel de Resistencia | Elongación | Conformabilidad | Soldabilidad | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Baja | Alta | Excelente | Excelente | Recocido completo; óptimo para conformado y mecanizado |
| H14 | Media | Moderada | Buena | Excelente | Endurecido por deformación y parcialmente templado para resistencia moderada |
| T4 | Media | Buena | Buena | Excelente | Tratado en solución y envejecido naturalmente; buen equilibrio para conformar y luego envejecer |
| T5 | Media-Alta | Moderada | Regular | Buena | Enfriado tras trabajo en caliente y envejecido artificialmente; sin tratamiento en solución después de formar |
| T6 | Alta | Moderada-Baja | Regular | Buena (reblandecimiento ZAC) | Tratado en solución y envejecido artificialmente para resistencia máxima |
| T651 | Alta (Estable) | Moderada-Baja | Regular | Buena (reblandecimiento ZAC) | T6 con alivio de tensiones por estirado o enderezado controlado |
| Otras combinaciones en estado H | Variable | Variable | Variable | Variable | Endurecimiento por deformación personalizado para aplicaciones específicas |
La selección del estado influye fuertemente en el rendimiento mecánico: los estados recocidos O maximizan la ductilidad y conformabilidad pero presentan los límites elásticos y resistencias a la tracción más bajos, mientras que T6/T651 proporcionan las mayores resistencias estáticas a costa de menor doblabilidad y elongación. Para extrusiones complejas que requieren enderezado o mecanizado post-extrusión, los estados T5 y T651 se utilizan comúnmente porque ofrecen estabilidad dimensional y buena resistencia retenida tras la fabricación.
Composición Química
| Elemento | Rango % | Notas |
|---|---|---|
| Si | 0.2 – 0.9 | Se combina con Mg para formar precipitados fortalecedores Mg2Si |
| Fe | ≤ 0.7 | Elemento impureza; controla población de intermetálicos y afecta tenacidad |
| Mn | ≤ 0.15 | Adición menor para refinar estructura de grano y mejorar tenacidad |
| Mg | 0.6 – 1.2 | Elemento principal de fortalecimiento en combinación con Si |
| Cu | 0.15 – 0.4 | Mejora resistencia y maquinabilidad pero puede reducir resistencia a la corrosión |
| Zn | ≤ 0.25 | Generalmente bajo; no contribuye primaria al endurecimiento en aleaciones 6xxx |
| Cr | 0.04 – 0.35 | Controla recristalización y estructura de grano, mejora tenacidad |
| Ti | ≤ 0.15 | Refinador de grano durante fundición/extrusión; mejora microestructura del material procesado |
| Otros (cada uno) | ≤ 0.05 | Elementos traza controlados para mantener respuesta consistente al envejecimiento |
La composición del 6065 es típica de aleaciones endurecidas por precipitación Mg-Si: silicio y magnesio establecen el potencial para la resistencia máxima a través de la precipitación de Mg2Si, mientras que pequeñas cantidades de cobre y cromo se usan para ajustar resistencia y estabilidad microestructural. El hierro y otras impurezas forman intermetálicos gruesos que reducen la tenacidad y la resistencia a fatiga si no se controlan, por lo que la producción moderna controla rigurosamente estas especies para lograr envejecimiento y resultados mecánicos predictibles.
Propiedades Mecánicas
En carga de tracción, el 6065 se comporta como una aleación 6xxx tratable térmicamente: los estados blandos muestran alta ductilidad y fluencia gradual, mientras que los estados T6/T651 exhiben límite elástico bien definido y mayor resistencia última asociada a precipitados coherentes y semi-coherentes. Los límites elásticos y resistencias a la tracción aumentan marcadamente tras el tratamiento en solución y envejecimiento artificial, pero la ductilidad y la doblabilidad se reducen en consecuencia; la elongación a la rotura en T6 puede reducirse a la mitad respecto a estados O o T4. La dureza varía de manera similar, con valores Brinell o Rockwell que aumentan sustancialmente tras el envejecimiento, y el material presenta sensibilidad moderada a la mella en comparación con aleaciones 5xxx.
La resistencia a fatiga está influida por el acabado superficial, tensiones residuales y tratamiento térmico; el 6065 correctamente envejecido ofrece un desempeño razonable en fatiga de alto ciclo para extrusiones estructurales, aunque suele ser inferior al de aleaciones 2xxx o 7xxx de alta resistencia. El espesor de sección e historial térmico afectan críticamente las propiedades mecánicas alcanzables: secciones gruesas se enfrían más lentamente durante el temple y pueden no alcanzar completamente la resistencia de estado T6 sin ciclos más largos de tratamiento en solución o calendarios de envejecimiento modificados. Las zonas afectadas térmicamente (ZAC) post-soldadura típicamente presentan reblandecimiento local que reduce el límite elástico local salvo que se apliquen tratamientos de re-solución y envejecimiento.
| Propiedad | O/Recocido | Estado clave (p.ej., T6/T651) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (MPa) | 140 – 220 | 260 – 340 | Valores dependen de forma del producto y espesor; se deben consultar datos de proveedor |
| Límite elástico (0.2% offset, MPa) | 60 – 140 | 200 – 320 | T6 ofrece límite elástico más fiable para diseño; O se usa cuando predomina el conformado |
| Elongación (%) | 12 – 25 | 6 – 14 | La elongación disminuye con mayor resistencia y espesores mayores |
| Dureza (HB) | 40 – 70 | 85 – 120 | Dureza aumenta con el envejecimiento; valores varían según estado y método |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | 2.70 g/cm³ | Típica para aleaciones de aluminio trabajadas; usada para cálculos de diseño sensible al peso |
| Rango de fusión | Solidus ~555°C – Líquido ~650°C | Intervalo de fusión de la aleación; solidus más bajo que el aluminio puro por aleación |
| Conductividad térmica | 140 – 170 W/m·K (típico) | Menor que aluminio puro pero aún buena para aplicaciones de disipación de calor |
| Conductividad eléctrica | ~28 – 38 % IACS | Reducida respecto a aluminio puro por elementos de aleación; varía con el estado |
| Calor específico | ~0.9 J/g·K (900 J/kg·K) | Útil para cálculos de masa térmica |
| Coeficiente de expansión térmica | ~23.0 – 24.5 µm/(m·K) | Comparable con otras aleaciones Al-Mg-Si; importante para uniones bimetálicas |
Estas propiedades físicas enfatizan las ventajas del aluminio en diseño liviano y gestión térmica; el 6065 mantiene buena conductividad para componentes de transferencia de calor mientras ofrece mayor rendimiento mecánico que grados más puros. La conductividad eléctrica es suficiente para muchas aplicaciones en barras colectoras y envolventes, pero es típicamente menor que en aleaciones serie 1xxx, por lo que los diseñadores que compensan conductividad por resistencia mecánica deben verificar las secciones conductoras. La expansión térmica debe considerarse en ensamblajes con acero o composites para evitar fatiga por tensiones térmicas cíclicas.
Formas de Producto
| Forma | Espesor/Tamaño Típico | Comportamiento de Resistencia | Temple Común | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0.4 – 6.0 mm | Buena resistencia en calibres delgados después del envejecimiento | O, T4, T5, T6 | Común para paneles y carcasas conformadas; respuesta rápida al envejecimiento en calibres delgados |
| Placa | >6.0 mm hasta 150 mm | La resistencia puede ser menor después del tratamiento térmico debido a sensibilidad al temple | O, T6 (limitado) | Las secciones gruesas requieren tratamiento térmico ajustado para evitar núcleo blando |
| Extrusión | Secciones transversales de hasta varios cientos de mm | Excelente resistencia uniforme a lo largo del perfil cuando se envejece | T5, T6, T651 | Ampliamente usada; perfiles complejos con tolerancias ajustadas |
| Tubo | Diámetro exterior 10 – 200 mm según espesor de pared | Resistencia similar a extrusiones; se considera la ZAT en tubos soldados | O, T6 | Usado para estructuras y manejo de fluidos; variantes soldadas y sin costura |
| Barra/Barrilla | Diámetros 3 – 100 mm | Buenas propiedades axiales; respuesta al envejecimiento similar a la placa | O, T6 | Formas en stock para mecanizado y piezas fabricadas |
Las extrusiones son una forma comercial principal para 6065 debido a que la química Mg-Si de la aleación ofrece buen flujo y acabado superficial en troqueles complejos, y el envejecimiento posterior proporciona propiedades mecánicas predecibles. Placa y secciones gruesas presentan retos en temple y envejecimiento; los diseñadores típicamente limitan el espesor o especifican recetas de envejecimiento modificadas para propiedades uniformes. Las formas de chapa son comunes para paneles y carcasas formadas donde la elección del temple equilibra conformabilidad y resistencia final de uso.
Grados Equivalentes
| Norma | Grado | Región | Notas |
|---|---|---|---|
| AA | 6065 | USA | Designación Aluminum Association usada en hojas de datos de proveedores |
| EN AW | 6065 | Europa | EN AW-6065 comúnmente usada; requisitos químicos y mecánicos alineados con estándares AA |
| JIS | — | Japón | No existe equivalente JIS ampliamente usado; especificar normas AA/EN o química del material |
| GB/T | 6065 | China | Pueden existir variantes GB; verificar número estándar local y especificaciones de temple |
La referencia cruzada entre normas es generalmente sencilla para 6065 porque sigue la química común de endurecimiento por precipitación Mg-Si usada globalmente. Sin embargo, las tolerancias composicionales menores y prácticas de procesamiento varían por región; para aplicaciones críticas verificar la especificación química y mecánica exacta indicada en documentos de compra. Si no hay equivalente directo JIS, es común especificar la designación AA o EN e incluir composición completa y requisitos de propiedades mecánicas.
Resistencia a la Corrosión
En servicio atmosférico, 6065 ofrece buena resistencia general a la corrosión típica de aleaciones 6xxx, y puede mejorarse adicionalmente con anodizado y recubrimientos orgánicos. En ambientes marinos y con cloruros se desempeña razonablemente bien pero no es tan resistente inherentemente como aleaciones 5xxx con magnesio; se recomiendan acabados protectores y diseños que eviten grietas y hendiduras. La susceptibilidad a la corrosión por tensión es menor que en muchas aleaciones 7xxx de alta resistencia, pero 6065 puede experimentar SCC bajo tensión en ambientes halogenados agresivos; evitar tensiones residuales y controlar microestructura relacionada con soldadura reduce el riesgo.
Las interacciones galvánicas siguen el comportamiento estándar del aluminio: 6065 es anódico respecto a muchos aceros inoxidables y aleaciones basadas en cobre, siendo comunes las estrategias de protección anódica o ánodos sacrificatorios en ensambles de metales disímiles. Comparado con aleaciones serie 1xxx, 6065 proporciona mucha mayor resistencia a costa de algo menor conductividad eléctrica y, en algunos casos, ligeramente mayor susceptibilidad a corrosión localizada si se comprometen los recubrimientos protectores. Una correcta preparación superficial, recubrimientos y anodizado son medios efectivos para mantener desempeño a largo plazo en ambientes exigentes.
Propiedades de Fabricación
Soldabilidad
6065 se suelda fácilmente con procesos comunes de fusión como TIG y MIG, con soldabilidad similar a otras aleaciones Mg-Si cuando se eligen metales de aporte adecuados. Aleaciones de aporte típicas son ER4043 (Al-Si) para reducir fisuración en caliente y mejorar el flujo, o ER5356 (Al-Mg) cuando se requiere mayor resistencia y resistencia a la corrosión post-soldadura; la elección depende del desempeño mecánico y corrosivo requerido. La zona afectada por el calor muestra cierto ablandamiento en comparación con el material base T6, y la recuperación completa de resistencia T6 suele requerir tratamiento térmico de solución y re-envejecimiento, lo cual rara vez es práctico en conjuntos terminados. Un control cuidadoso de parámetros de soldadura, tratamientos pre y post-soldadura y diseño de junta minimizan distorsión y degradación de propiedades en la ZAT.
Mecanizado
La mecanizabilidad de 6065 es moderada y comparable a muchas aleaciones 6xxx; maquinable mejor que muchas aleaciones de alta resistencia pero no tan fácilmente como algunas aleaciones de fácil mecanizado. Se recomienda herramienta de carburo con filo positivo y refrigerante adecuado para evitar acumulación en filo y mantener integridad superficial a velocidades de corte altas. Las pautas típicas incluyen velocidades de husillo moderadas a altas con avance incrementado para control de viruta; se logran acabados finos con geometría de herramienta apropiada y sujeción estable. Para componentes con tolerancias estrictas, hay que considerar el temple y la historia previa de tratamiento térmico pues las tensiones residuales y el rebote afectan la estabilidad dimensional tras el mecanizado.
Conformabilidad
El conformado y doblado en frío se realiza mejor en templas blandos como O o T4; estos templas proporcionan la ductilidad necesaria para radios cerrados y formas complejas. En temple T6, la conformabilidad disminuye y hay que aumentar los radios mínimos para evitar fisuras y fractura de borde; reglas de diseño típicas sugieren radios interiores de 2–3× espesor para T6 y 0.5–1× espesor para templas O, pero depende de la geometría de sección y herramental. El trabajo en frío por doblado aumenta la resistencia local al límite elástico y puede complicar conformados o tratamientos térmicos posteriores. Para operaciones de conformado a gran escala, integrar ciclos de recocido o tratamiento de solución/envejecimiento en el plan de proceso para controlar estabilidad dimensional y propiedades mecánicas finales.
Comportamiento en Tratamiento Térmico
6065, como aleación tratable térmicamente, responde a secuencias clásicas de endurecimiento por precipitación: tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución están en el rango 520–550°C, mantenidas el tiempo suficiente para disolver uniformemente fases de soluto, seguidas de temple rápido para retener sobre saturación. El envejecimiento artificial para alcanzar el estado T6 se realiza comúnmente a 160–175°C por varias horas; se obtiene dureza máxima