Aluminio A1100: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción Integral

A1100 es una aleación de aluminio de la serie 1000, clasificada como aluminio comercialmente puro con un contenido mínimo de aluminio típicamente alrededor del 99,0%. Pertenece a la familia "11xx", caracterizada por un contenido de aleantes muy bajo y mínimas adiciones intencionales más allá de elementos en trazas.

Los principales elementos de aleación están presentes solo en pequeñas cantidades e incluyen silicio, hierro, cobre, manganeso, magnesio, zinc, cromo y titanio como residuos. Estas adiciones en trazas influyen en el control de impurezas, la estructura de grano y la consistencia mecánica sin convertir el material en una aleación tratable térmicamente.

A1100 es una aleación no tratable térmicamente que obtiene su resistencia casi íntegramente del endurecimiento por deformación (trabajo en frío) y operaciones térmicas seleccionadas de recocido. Sus características clave son la alta conductividad eléctrica y térmica, excelente conformabilidad y resistencia a la corrosión, y en general baja resistencia mecánica en comparación con grados aleados.

Las industrias típicas que usan A1100 incluyen equipos para procesos químicos, eléctrica y electrónica (barras colectoras, láminas y disipadores térmicos), reflectores y elementos arquitectónicos, envases y aplicaciones en contacto con alimentos, así como la fabricación general de chapa metálica. Los ingenieros eligen A1100 cuando se requiere máxima ductilidad, acabado superficial, conductividad y resistencia a la corrosión, a costa de sacrificar resistencia máxima y rigidez comparado con aleaciones 3xxx, 5xxx o 6xxx.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, máxima ductilidad
H12	Bajo-Medio	Alto-Medio	Muy Bueno	Excelente	Cuarto endurecido, aumento modesto de resistencia
H14	Medio	Moderado	Bueno	Excelente	Medio endurecido, común para conformado moderado
H16	Medio-Alto	Moderado-Bajo	Regular	Excelente	Tres cuartos endurecido, mayor resistencia
H18	Alto	Bajo	Limitado	Excelente	Completamente endurecido, máxima resistencia laminada
H22/H24	Bajo-Medio	Bueno	Muy Bueno	Excelente	Endurecido por deformación y luego estabilizado; conserva conformabilidad

La selección de temple para A1100 está dominada por los niveles de endurecimiento por deformación más que por tratamientos de precipitación, dado que la aleación no es endurecible por envejecimiento. El recocido O ofrece la mejor conformabilidad y máxima ductilidad para embutición profunda y operaciones de torneado. Los temple por trabajo en frío (serie H) sacrifican ductilidad a favor de resistencia y se eligen cuando el conformado es limitado o se requiere rigidez adicional sin recurrir a materiales aleados.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	≤ 0.25	Habitualmente presente como residuo; efecto menor en fundibilidad
Fe	≤ 0.95	Principa impureza; afecta resistencia y apariencia superficial
Mn	≤ 0.05	Mínimo; fortalecimiento despreciable
Mg	≤ 0.05	Muy bajo; sin fortalecimiento significativo por solución sólida
Cu	≤ 0.05	Se mantiene bajo para preservar resistencia a la corrosión y conductividad
Zn	≤ 0.10	Residuo; efecto limitado en propiedades mecánicas
Cr	≤ 0.05	Solo en trazas; usado para controlar estructura de grano
Ti	≤ 0.03	Refinador de grano en fundición y procesamiento forjado
Otros	≤ 0.15 total	Otros residuos controlados para cumplir especificación de pureza

El desempeño de A1100 está dominado por su alta fracción de aluminio; las impurezas en trazas y adiciones menores intencionales se controlan para preservar conductividad eléctrica y térmica, y resistencia a la corrosión. El hierro es el principal residuo que puede influir en la anisotropía y acabado superficial, mientras que el titanio en trazas es importante para la refinación de grano durante la fundición y el procesamiento primario.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de A1100 se caracteriza por resistencia última relativamente baja y muy buena elongación en condición recocida. El límite elástico es bajo en el temple O y aumenta proporcionalmente con el trabajo en frío en los temple H; la aleación no muestra respuesta a endurecimiento por envejecimiento. La elongación en temple O es alta y disminuye a medida que el número H aumenta, haciendo que el H18 o completamente endurecido no sean adecuados para embutición profunda pero sí apropiados para componentes rígidos.

La dureza sigue la misma tendencia que las propiedades a tracción y se correlaciona estrechamente con el nivel de trabajo en frío; los valores Rockwell y Vickers son modestos en temple O y aumentan con temple H. El desempeño a fatiga es típico de aleaciones de aluminio de baja resistencia: el límite de fatiga no está claramente definido, pero la resistencia a fatiga mejora con el acabado superficial, el trabajo en frío y la reducción de concentradores de tensión. El espesor tiene un fuerte efecto en los valores mecánicos; calibres más delgados son más fáciles de trabajar en frío y pueden mostrar mayor resistencia aparente tras el laminado y endurecimiento de bordes cortados.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (H14 / H18)	Notas
Resistencia a la Tracción	~65–110 MPa	~110–180 MPa	Rango amplio según temple y espesor; H18 se acerca a valores superiores
Límite Elástico	~10–35 MPa	~40–150 MPa	El límite elástico aumenta marcadamente con el endurecimiento; el temple O tiene límite muy bajo
Elongación	~35–45%	~3–20%	Alta ductilidad en O; reducida en temple más duro según nivel de esfuerzo
Dureza	~20–35 HB	~40–60 HB	La dureza sube con el trabajo en frío; los valores dependen de la escala de medición y temple

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.71 g/cm³	Típica para aluminio comercialmente puro
Rango de Fusión	~660 °C (solidus/liquidus cerca de 660 °C)	Comporta como aluminio casi puro; intervalo de fusión estrecho
Conductividad Térmica	~220–235 W/m·K	Alta entre metales estructurales; disminuye ligeramente con impurezas
Conductividad Eléctrica	~45–65 % IACS	Alta conductividad; depende del nivel de impurezas y trabajo en frío
Calor Específico	~0.897 J/g·K (897 J/kg·K)	Calor específico típico a temperatura ambiente
Coeficiente de Expansión Térmica	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Expansión térmica moderada para diseño metálico

Las altas conductividades térmica y eléctrica hacen a A1100 atractivo para aplicaciones de gestión térmica y conductores donde se requiere buena conformabilidad. La densidad moderada combinada con excelente difusividad térmica proporciona una relación favorable resistencia-peso para componentes no estructurales. La expansión térmica debe considerarse en conjuntos con materiales distintos para evitar acumulación de tensiones debido a ciclos térmicos.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.2–6.0 mm	Bajo a medio tras trabajo en frío	O, H14, H16, H18	Muy usada para revestimientos, reflectores y fabricación general
Placa	>6.0 mm	Bajo; difícil de endurecer por trabajo en frío en espesores grandes	O, H22	Menos utilizada; mecanizado y conformado limitados
Extrusión	Espesores de pared variables	Bajo; las extrusiones pueden endurecerse por deformación	O, H12/H14	Limitada comparado con aleaciones 6xxx; usada cuando pureza y conductividad son prioritarias
Tubo	Calibres finos a medios	Bajo; puede soldarse y estirarse	O, H14	Común para aletas de intercambiadores y conductos
Barra/Barrena	Diámetros pequeños a medios	Bajo; mecanizabilidad aceptable	O, H14	Usada para varillas y pasadores donde importan resistencia a corrosión y conductividad

Las chapas y las láminas son las formas más comunes para A1100, especialmente en envases, revestimientos y aplicaciones de transferencia de calor debido a que el laminado produce excelente acabado superficial y calibres delgados. Las extrusiones y barras se producen cuando la conductividad y la resistencia a la corrosión de la aleación son ventajosas, pero para extrusiones estructurales de alta resistencia se prefieren otras aleaciones como 6061 o 6063. La placa y secciones gruesas rara vez se especifican cuando la resistencia es una variable de diseño debido al bajo límite elástico.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A1100	EE.UU.	Designación primaria para aluminio comercialmente puro 99% Al
EN AW	1100 / 1050A*	Europa	Los equivalentes EN son aproximados; AW-1050A y AW-1100 a menudo se usan indistintamente en la práctica
JIS	A1050 / A1100*	Japón	JIS utiliza las familias A1050 y A1100 para aluminio de alta pureza; las composiciones químicas se superponen
GB/T	1100	China	Las designaciones GB/T se alinean estrechamente con AA A1100 en composición y uso previsto

La equivalencia entre normas es aproximada porque diferentes regiones establecen límites ligeramente diferentes para impurezas y elementos menores permitidos. Al hacer referencias cruzadas, los ingenieros deben verificar las hojas de especificaciones químicas reales y tablas de propiedades mecánicas en lugar de confiar únicamente en los nombres de grado. Para aplicaciones críticas eléctricas, térmicas o de contacto alimentario, se deben solicitar certificados de fabricación para confirmar detalles de composición y temple.

Resistencia a la Corrosión

A1100 exhibe excelente resistencia general a la corrosión atmosférica debido a que forma una película de óxido autorreparable que protege la superficie. Resiste muchos ambientes químicos y se usa comúnmente en equipos de procesos químicos y aplicaciones de contacto con alimentos por esta razón. En ambientes marinos, A1100 tiene un desempeño razonable en exposición atmosférica pero es menos resistente que aleaciones con mayor contenido de magnesio como las series 5xxx en inmersión en agua de mar; la picadura localizada puede ser un problema si las concentraciones de cloruros son altas.

La aleación tiene baja susceptibilidad a la corrosión por esfuerzo debido a sus bajos niveles de resistencia y ausencia de fases microestructurales de alta resistencia que fomentan la SCC. Se deben controlar las interacciones galvánicas: A1100 es anódico frente a muchos aceros inoxidables y aleaciones de cobre y corroerá preferentemente cuando esté acoplado eléctricamente en un electrolito. Los diseñadores suelen usar recubrimientos, materiales de aislamiento o ánodos sacrificatorios para mitigar el ataque galvánico en ensamblajes de metales disímiles.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

A1100 se suelda excepcionalmente bien usando procesos comunes como TIG (GTAW), MIG (GMAW) y soldadura por resistencia debido a su alta pureza y bajo contenido de aleación. Las aleaciones de aporte recomendadas incluyen 1100, 4043 o 5356 según los requisitos de junta y condiciones de servicio; la elección del aporte afecta la resistencia a la corrosión post-soldadura y la ductilidad. Las grietas por calor son raras en A1100, y la suavización de la ZAC no es problema porque la aleación no es tratable térmicamente; las juntas generalmente retienen el comportamiento dúctil del metal base.

Mecanizado

La mecanización de A1100 se considera de regular a buena; la baja resistencia del material reduce las fuerzas de corte pero su alta ductilidad puede producir virutas largas y continuas que requieren control. Se prefieren herramientas de carburo con geometría afilada para cortes interrumpidos, mientras que el acero rápido puede usarse para trabajos ligeros. La práctica típica es usar velocidades de corte moderadas, ángulos de filo positivos y rompevirutas o estrategias de penetración alternada para evitar acumulación de rebaba y asegurar estabilidad dimensional.

Conformabilidad

A1100 está entre las aleaciones de aluminio con mejor conformabilidad, especialmente en temple O donde el embutido profundo, el spun y el plegado complejo son rutinarios. Los radios mínimos de doblado pueden ser muy pequeños en chapa recocida; la regla empírica típica para chapa en temple O es radio interior igual a 0.5–1.0 veces el espesor del material para muchos procesos. Los temperados H con trabajo en frío tienen menor elongación y requieren radios mayores o estrategias de formado incremental; el formado en caliente y los recocidos intermedios se usan para restaurar ductilidad en secuencias complejas de fabricación.

Comportamiento ante Tratamiento Térmico

A1100 no es tratable térmicamente; no responde a tratamientos de solución ni envejecimiento artificial para lograr endurecimiento por precipitación. El mecanismo principal de fortalecimiento disponible es la deformación plástica (trabajo en frío) que incrementa la densidad de dislocaciones y eleva la resistencia en temperados H. El recocido (temple O) suaviza la aleación promoviendo la recuperación y recristalización para restaurar ductilidad y aliviar tensiones residuales de formado o soldadura.

Las secuencias típicas de procesamiento involucran recocido → trabajo en frío → estabilización (para algunos temperados H2x) en lugar de ciclos de solución o envejecimiento. Los temperados estabilizados H22/H24 usan un tratamiento térmico suave para reducir efectos de strain-aging y establecer estabilidad dimensional sin endurecimiento por precipitados. Para aplicaciones que requieren mayor resistencia, es necesario seleccionar un temple endurecido por deformación o cambiar a materiales aleados y tratables térmicamente.

Desempeño a Alta Temperatura

A1100 experimenta pérdida significativa de resistencia conforme aumenta la temperatura, con límites prácticos de servicio generalmente por debajo de 150 °C para aplicaciones estructurales. Por encima de estas temperaturas, los procesos de recuperación reducen la resistencia por trabajo en frío y pueden provocar ablandamiento incluso sin recocido deliberado. La oxidación en aire es mínima comparada con aleaciones ferrosas debido al óxido protector, pero la exposición prolongada a alta temperatura puede degradar el acabado superficial y reducir ligeramente las conductividades térmica y eléctrica.

Las zonas afectadas por el calor de la soldadura no sufren disolución de precipitados como en aleaciones endurecibles por envejecimiento, pero es posible ablandamiento local por exposición térmica si la región supera los umbrales de recristalización. Para aplicaciones con temperaturas elevadas o ciclos térmicos, los diseñadores deben considerar la fluencia, deriva dimensional y pérdida de resistencia residual al confiar en condiciones de trabajo en frío.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Razón para Usar A1100
Automotriz	Paneles interiores, reflectores	Excelente conformabilidad y acabado superficial para piezas visibles
Marina	Conductos, accesorios	Buena resistencia a la corrosión en exposiciones atmosféricas marinas
Aeroespacial	Accesorios no estructurales, carenados	Alta conductividad y resistencia a la corrosión con bajo peso
Electrónica	Disipadores, barras colectoras, lámina	Alta conductividad térmica y eléctrica con buena conformabilidad

A1100 sigue siendo una aleación de referencia cuando la conductividad eléctrica y térmica, el acabado superficial y la conformabilidad son más importantes que la alta resistencia estructural. Su facilidad de fabricación y rendimiento consistente en procesos comunes de conformado y unión la convierten en una opción rentable para muchos componentes no críticos en carga.

Consejos para la Selección

Elija A1100 cuando la máxima ductilidad, conductividad y resistencia a la corrosión sean requisitos primarios y el diseño pueda tolerar bajos límites elásticos y resistencias a la tracción. Es típicamente la opción para láminas finas, recubrimiento, disipadores y ambientes químicamente sensibles donde las adiciones de aleación serían perjudiciales.

Comparado con variantes comerciales de mayor pureza (p. ej., 1050 o 1060), A1100 ofrece conductividad y conformabilidad similares pero puede contener impurezas ligeramente mayores que influyen en el acabado superficial y la uniformidad mecánica. En comparación con aleaciones comerciales endurecidas por deformación como 3003 o 5052, A1100 proporciona conductividad superior y ocasionalmente mejor resistencia a la corrosión a costa de resistencia y resistencia a la fatiga significativamente menores. Comparado con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, A1100 se selecciona cuando la conformabilidad, el costo y la conductividad son más importantes que la resistencia estructural elevada y cuando el componente no es crítico para rigidez o servicio con altas cargas.

Resumen Final

A1100 perdura como una aleación práctica donde la pureza, ductilidad, conformabilidad y conductividad se priorizan sobre las máximas propiedades mecánicas. Su procesamiento de bajo costo, respuesta predecible al trabajo en frío y amplia compatibilidad con técnicas comunes de fabricación la convierten en una opción duradera para aplicaciones térmicas, eléctricas y sensibles a la corrosión en ingeniería moderna.