Aluminio 6067: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones
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Resumen Completo
AA 6067 es un miembro de la serie 6xxx de aleaciones de aluminio, que son aleaciones Al-Mg-Si tratables térmicamente comúnmente usadas para aplicaciones estructurales y de extrusión. La aleación está principalmente aleada con magnesio y silicio para formar precipitados de Mg2Si para el fortalecimiento, con adiciones controladas de cobre, cromo, titanio y elementos en trazas para ajustar la resistencia y la estabilidad térmica.
El mecanismo de fortalecimiento para 6067 es predominantemente el endurecimiento por precipitación combinado con la posibilidad de trabajo en frío posterior al conformado; es una aleación tratable térmicamente que ofrece temple T5/T6/T651 para resistencia elevada y temple O/H para mejor conformabilidad. Sus características clave incluyen una alta relación resistencia-peso en comparación con las aleaciones comunes de series 1xxx/3xxx, buena resistencia a la corrosión típica de la familia 6xxx, soldabilidad favorable con electrodos adecuados, y conformabilidad moderada que se degrada en condiciones con envejecimiento máximo.
Industrias que emplean 6067 comúnmente incluyen aeroespacial y defensa para extrusiones estructurales y accesorios, ferrocarriles y transporte pesado para perfiles extruidos de alta resistencia, y sectores civiles e industriales especializados donde se requiere un equilibrio entre alta resistencia, maquinabilidad y resistencia a la corrosión. Los ingenieros seleccionan 6067 cuando necesitan mayor resistencia al temple y envejecimiento en comparación con 6061 o 6063, manteniendo una buena extrudabilidad y estabilidad térmica para secciones más gruesas.
Variantes de Temple
| Temple | Nivel de Resistencia | Elongación | Conformabilidad | Soldabilidad | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Bajo | Alta (20–35%) | Excelente | Excelente | Revenido completo; ideal para conformado y plegado |
| H14 | Medio | Moderada (10–20%) | Buena | Excelente | Endurecido por deformación hasta resistencia intermedia |
| T5 | Medio-Alto | Moderada (8–15%) | Aceptable | Buena | Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente |
| T6 | Alto | Moderado-Bajo (8–12%) | Limitada | Buena | Tratado por solución y envejecido artificialmente para resistencia máxima |
| T651 | Alto | Moderado-Bajo (8–12%) | Limitada | Buena | Tratado por solución, aliviado de tensiones mediante estirado y luego envejecido artificialmente |
| T6511 | Alto | Moderado-Bajo (8–12%) | Limitada | Buena | Similar a T651 con procedimientos de enderezado diferentes |
| H111 / H112 | Medio | Variable (10–20%) | Buena | Excelente | Temple comercial para perfiles extruidos con revenido parcial |
El temple tiene un efecto significativo en el equilibrio entre resistencia y manufacturabilidad para el 6067; los temple O y H1x brindan la mejor ductilidad y son preferidos para operaciones severas de conformado. Los temple con envejecimiento máximo (T6/T651) maximizan las resistencias a tracción y límite elástico, pero reducen la doblabilidad y aumentan la sensibilidad al ablandamiento en la zona afectada térmicamente durante la soldadura.
Composición Química
| Elemento | Rango % | Notas |
|---|---|---|
| Si | 0.4–0.8 | Forma precipitados Mg2Si; controla la resistencia y comportamiento a la extrusión |
| Fe | 0.3–0.7 | Elemento impureza; Fe excesivo reduce ductilidad y promueve intermetálicos |
| Mn | 0.05–0.20 | Adiciones bajas para controlar la estructura de grano y mejorar tenacidad |
| Mg | 0.6–1.1 | Elemento principal de fortalecimiento en combinación con Si |
| Cu | 0.15–0.4 | Pequeña adición para aumentar resistencia y mejorar respuesta al envejecimiento |
| Zn | 0.0–0.25 | Generalmente baja; mayores cantidades pueden alterar envejecimiento y corrosión |
| Cr | 0.05–0.25 | Controla estructura de grano y reduce susceptibilidad a recristalización |
| Ti | 0.04–0.15 | Refinador de grano para fundiciones/extrusiones y estabiliza microestructura |
| Otros (cada uno) | ≤0.05 | Elementos residuales (Ni, Pb, Sn) controlados; total otros ≤0.15–0.20 |
El sistema Al-Mg-Si en 6067 está ajustado para que Mg y Si formen una población controlable de precipitados Mg2Si durante el envejecimiento; pequeñas adiciones de Cu y Cr modifican la química y distribución de precipitados para incrementar el límite elástico y mejorar la estabilidad a temperaturas elevadas. Los elementos en trazas y las impurezas máximas permitidas se mantienen bajas para preservar la tenacidad, conformabilidad y soldabilidad.
Propiedades Mecánicas
El comportamiento a tracción del 6067 es característico de las aleaciones 6xxx tratables térmicamente: un claro esplateau de fluencia en temple con envejecimiento máximo seguido de endurecimiento progresivo por deformación. En condición recocida, la aleación exhibe alta elongación y bajo límite elástico, pasando a resistencias a fluencia y última mucho mayores después del tratamiento de solución, temple y envejecimiento artificial.
La dureza se correlaciona estrechamente con el temple y el estado de precipitación; las condiciones con envejecimiento máximo (T6/T651) producen valores de dureza altos para aleaciones 6xxx, mientras que condiciones O/H son marcadamente más blandas y dúctiles. El comportamiento a fatiga es razonable para cargas cíclicas; la resistencia a fatiga suele ser una fracción de la resistencia a tracción última y es sensible al acabado superficial, tensiones residuales y soldaduras.
El espesor influye en la resistencia alcanzable en temple tipo T6 porque la distribución de solutos y precipitados y la velocidad de temple varían con el tamaño de sección; secciones más gruesas pueden mostrar menor resistencia máxima y mayor dispersión de propiedades en comparación con extrusiones o chapas delgadas.
| Propiedad | O/Recocido | Temple Clave (T6/T651) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la Tracción | 100–160 MPa | 320–360 MPa | Valores típicos; depende del espesor de sección y calendario de envejecimiento |
| Límite Elástico | 35–80 MPa | 280–320 MPa | Los límites elásticos en T6/T651 son mucho mayores debido al endurecimiento por precipitados |
| Elongación | 20–35% | 8–12% | La elongación disminuye con aumento de temple y resistencia |
| Dureza (Brinell) | 30–60 HB | 85–105 HB | La dureza aumenta con el envejecimiento; secciones más gruesas pueden mostrar dureza inferior tras el temple |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | 2.70 g/cm³ | Típica para aleaciones de aluminio 6xxx |
| Rango de Fusión | ~582–652 °C | Rango sólido-líquido dependiente de composición y niveles de impurezas |
| Conductividad Térmica | 140–170 W/m·K | Menor que aluminio puro; disminuye ligeramente con aleación y envejecimiento |
| Conductividad Eléctrica | ~34–42 % IACS | Dependiente del temple y aleación; la conductividad disminuye con mayor Cu/Mg |
| Calor Específico | ~0.90 J/g·K | Cercano al de otras aleaciones Al-Mg-Si a temperatura ambiente |
| Coeficiente de Expansión Térmica | ~23–24 ×10⁻⁶ /K | Coeficiente lineal típico para aleaciones de aluminio a temperatura ambiente |
Estos constantes físicas guían decisiones de diseño para transferencia de calor y análisis de esfuerzos térmicos; la aleación conserva excelente conductividad térmica en comparación con aceros, aunque no tan alta como el aluminio puro. La conductividad eléctrica es moderada y generalmente adecuada para muchos componentes estructurales/electrónicos pero se ve reducida por los elementos de aleación en comparación con aluminio puro.
Formas del Producto
| Forma | Espesor/Tamaño Típico | Comportamiento de Resistencia | Temples Comunes | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Chapa | 0.5–6.0 mm | Uniforme, buena calidad superficial | O, H14, T4, T6 | Usada para paneles conformados y piezas fabricadas |
| Placa | 6–100 mm | Resistencia máxima reducida en placas gruesas | O, T6 (limitado) | Secciones gruesas sensibles al temple; frecuentemente suministrada en variantes T351/T651 |
| Extrusión | Espesor de pared 1–50 mm | Optimizada para resistencia direccional | T4, T5, T6, T651 | Ampliamente usada para perfiles estructurales de alta resistencia |
| Tubo | Ø 10–300 mm | Propiedades específicas a la sección | O, T6 | Sin costura o soldado; usado para tubos estructurales y aplicaciones a presión |
| Barra/Bastón | Ø 5–100 mm | Buena maquinabilidad | O, T6 | Usado para accesorios maquinados, sujetos y pasadores extruidos |
Las chapas y extrusiones delgadas alcanzan más fácilmente propiedades de envejecimiento máximo debido al temple eficiente, mientras que las placas y secciones gruesas suelen requerir envejecimiento modificado o secuencias tipo T651 para controlar distorsión y tensiones residuales. El procesamiento de extrusión se beneficia de las características equilibradas de fluidez de 6067, y la aleación se elige a menudo cuando se necesitan perfiles extruidos más resistentes comparados con 6061 o 6063.
Grados equivalentes
| Norma | Grado | Región | Notas |
|---|---|---|---|
| AA | 6067 | EE.UU. | Primary Aluminum Association / designación ASTM |
| EN AW | 6067 | Europa | La designación EN comúnmente replica los números AA para aleaciones laminadas |
| JIS | A6067 | Japón | Norma japonesa que usa prefijo A con control de composición similar |
| GB/T | 6067 | China | Norma nacional china que generalmente coincide con los rangos de composición AA |
Las listas de grados equivalentes suelen ser el mismo número designado en las principales normas para aleaciones de aluminio laminado, pero los controles de procesamiento, los límites permitidos de impurezas y los requisitos de propiedades mecánicas pueden variar según la especificación. Los compradores deben verificar la especificación de compra (p. ej., ASTM, EN, JIS, GB/T) para obtener los criterios exactos de resistencia a tracción/límite elástico y aceptación, en lugar de confiar únicamente en el número de aleación.
Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión atmosférica del 6067 es buena para una aleación 6xxx tratable térmicamente; la película natural de óxido de aluminio proporciona protección básica y la aleación resiste la corrosión general en atmósferas urbanas e industriales. La corrosión localizada (picado) puede ocurrir en ambientes ricos en cloruros; tratamientos de superficie adecuados, anodizado o recubrimientos son comúnmente especificados para exposiciones marinas o costeras.
En comportamiento marino, el 6067 es moderado: tiene mejor desempeño que aleaciones 2xxx y muchas aleaciones de alta resistencia ricas en Cu, pero generalmente es menos resistente que aleaciones 5xxx ricas en Mg en escenarios de inmersión activa en cloruros. La soldadura y daños mecánicos pueden exponer aluminio desnudo y aumentar la susceptibilidad a ataques locales, por lo que se recomienda protección contra corrosión post-soldadura y diseño para evitar grietas o cavidades.
El riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión para aleaciones 6xxx es menor que para aleaciones de alta tensión y alto contenido de Cu, pero no es despreciable bajo altos esfuerzos residuales o aplicados en ambientes cálidos con cloruros. Las interacciones galvánicas favorecen al aluminio como ánodo cuando se une a aceros, cobre o acero inoxidable, por lo que se emplean aislamientos, recubrimientos o ánodos de sacrificio como mitigaciones de diseño típicas.
Propiedades de fabricación
6067 está diseñado para un equilibrio entre extrudabilidad, maquinabilidad y resistencia tratable térmicamente, y estas características de fabricación deben gestionarse seleccionando templas adecuadas y secuencias de postprocesamiento. La entrada de calor durante la soldadura, la severidad del temple después del tratamiento en solución y los métodos de conformado determinan las propiedades finales y la estabilidad dimensional.
Soldabilidad
6067 se suelda bien con procesos comunes por arco (TIG/GTAW, MIG/GMAW) al usar aportes compatibles con el sistema de aleación base. Las opciones típicas de aportes son 4043 (Al-Si) para mejorar el flujo y reducir la tendencia a fisuras por calor o 5356 para mayor resistencia en algunos casos; 4043 se prefiere a menudo para metal base T6 para minimizar fisuras bajo el cordón. La zona afectada por calor experimenta ablandamiento debido a la disolución y sobreenvejecimiento de precipitados, reduciendo la resistencia local y requiriendo tratamientos mecánicos o térmicos post-soldadura si se debe restaurar la resistencia completa.
Maquinabilidad
La maquinabilidad del 6067 es moderada a buena en comparación con otras aleaciones 6xxx; se mecaniza mejor que muchas aleaciones 5xxx con endurecimiento por trabajo, pero no tan bien como aleaciones de corte libre como 2xxx con aditivos de plomo. El mejor resultado se obtiene con herramientas de carburo con recubrimientos TiN o AlTiN y montajes rígidos; velocidades de husillo altas con avances moderados y rompevirutas ayudan a controlar la formación de virutas continuas. El acabado superficial y la capacidad de tolerancias dimensionales son altos al mecanizar material pretemplado o correctamente envejecido.
Conformabilidad
La conformabilidad es mejor en templas O, H111 y H112 donde la ductilidad es máxima; el conformado en frío en condiciones T6 o T5 es limitado y puede requerir recocidos intermedios o tratamiento en solución seguido de re-envejecimiento. Los radios mínimos típicos de radio interior en doblez dependen del temple y el espesor, pero una guía inicial es 1–3× espesor para templas O/H y 3–6× espesor para templas tipo T6. El retroceso elástico es significativo en templas de mayor resistencia y debe considerarse en el diseño de herramientas y matrices.
Comportamiento ante tratamientos térmicos
El tratamiento en solución para 6067 típicamente apunta a la disolución de Mg2Si y otras fases de endurecimiento a temperaturas en el rango de ~520–540 °C para producto laminado, seguido de un temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada. La severidad del temple afecta directamente la resistencia máxima alcanzable; enfriamientos lentos o secciones gruesas disminuyen la sobresaturación y reducen la resistencia final.
Los ciclos de envejecimiento artificial para alcanzar condiciones T5/T6 suelen estar en el rango de 150–185 °C durante tiempos que varían de 4 a 24 horas, dependiendo del compromiso deseado entre resistencia y estabilidad; el sobreenvejecimiento a temperaturas más altas o tiempos prolongados incrementa la tenacidad y la resistencia a la corrosión por tensión a costa de la resistencia máxima. La designación T651 indica condición tratada en solución, descascarillado por estirado y envejecida artificialmente que mejora la estabilidad dimensional para piezas mecanizadas o estructurales.
Para templas no tratables térmicamente, el endurecimiento se logra mediante trabajo en frío controlado (templas H) y tratamientos de recuperación/recocido; el recocido total (O) se realiza normalmente cerca de 415 °C para secciones laminadas para restaurar la ductilidad y homogeneizar la microestructura.
Comportamiento a alta temperatura
6067 exhibe una pérdida progresiva del límite elástico y la resistencia a tracción con el aumento de la temperatura; las reducciones significativas en la resistencia de diseño suelen ocurrir por encima de 100–150 °C, y exposiciones prolongadas sobre ~200 °C reducen sustancialmente la eficacia del endurecimiento por precipitación. Aplicaciones a temperatura elevada de corto plazo (intermitentes hasta ~150 °C) son tolerables con cierta retención de propiedades mecánicas, pero la resistencia a la fluencia es limitada en comparación con aleaciones especiales para alta temperatura.
La capa protectora de óxido de aluminio confiere buena resistencia a la oxidación a temperaturas moderadas, aunque la formación de escamas mecánicas no es una preocupación principal para el rango de servicio típico del 6067. Las zonas afectadas por calor cercanas a las soldaduras pueden mostrar desempeño degradado a alta temperatura debido al coarsening de precipitados y gradientes locales de propiedades.
Aplicaciones
| Industria | Ejemplo de componente | Por qué se usa 6067 |
|---|---|---|
| Aeronáutica | Extrusiones estructurales, accesorios, largueros | Alta relación resistencia-peso, buenas características de extrusión, estabilidad de envejecimiento mejorada |
| Marina y transporte | Miembros estructurales de vagones, bastidores para vehículos pesados | Resistencia a la corrosión equilibrada y mayor resistencia para extrusiones soldadas |
| Civil / Arquitectura | Extrusiones para fachadas de alta resistencia, perfiles | Estabilidad dimensional (T651) y acabado superficial atractivo para anodizado |
| Electrónica / Térmico | Soportes para transferencia de calor, carcasas | Conductividad térmica adecuada con alta rigidez y maquinabilidad |
| Maquinaria industrial | Bastidores fabricados de alta resistencia y piezas maquinadas | Buena maquinabilidad y capacidad para alcanzar altos límites elásticos tras envejecimiento |
6067 se elige en aplicaciones donde formas extruidas o piezas maquinadas requieren un nivel de resistencia en envejecido mayor que el que proporcionan 6061/6063, combinado con la resistencia a la corrosión y propiedades de fabricación propias de la familia 6xxx.
Consejos de selección
Seleccione 6067 cuando el diseño requiera mayor límite elástico envejecido en una aleación extrudible y tratable térmicamente, pero se necesite aún una soldabilidad y resistencia a la corrosión razonables. Comparado con 1100 (aluminio comercialmente puro), 6067 ofrece mejor conductividad eléctrica y térmica más excelente formabilidad a cambio de una resistencia y rigidez mucho mayores; use 1100 solo cuando la conductividad y facilidad para conformar sean prioritarias.
Frente a aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, 6067 ofrece mayor resistencia máxima para usos estructurales manteniendo resistencia atmosférica comparable; sin embargo, esas aleaciones ricas en Mg endurecidas por trabajo superan a 6067 en casos severos de inmersión marina y en aplicaciones que requieren geometrías grandes conformadas en frío. En comparación con 6061 o 6063, 6067 se selecciona cuando se necesita mayor resistencia envejecida o mejor estabilidad en extrusiones más gruesas, a pesar del costo potencialmente mayor de la aleación y la conformabilidad algo reducida; 6061 sigue siendo atractivo por su amplia disponibilidad y costo ligeramente menor.
Resumen final
AA 6067 ocupa una posición práctica dentro de la familia 6xxx como una aleación tratable térmicamente de mayor resistencia optimizada para extrusiones y componentes estructurales maquinados donde se requiere un balance refinado entre resistencia, resistencia a la corrosión y desempeño en fabricación. Su capacidad para alcanzar elevadas resistencias envejecidas con soldabilidad aceptable y buena maquinabilidad lo mantiene vigente en aplicaciones aeroespaciales, de transporte e industriales que demandan soluciones estructurales ligeras.