Aluminio A383: Composición, Propiedades, Guía de Templado y Aplicaciones

Descripción General

A383 es una aleación de aluminio para fundición a presión perteneciente a la familia Al–Si–Cu de aleaciones para fundición, en lugar de la serie trabajada 1xxx–7xxx. Se describe mejor como una aleación de fundición Al–Si hipoeutéctica con adiciones significativas de cobre destinadas a aumentar la resistencia y la templeabilidad tras el tratamiento térmico. Los principales elementos de aleación son silicio para la fundibilidad y fluidez, cobre para la resistencia y respuesta al envejecimiento, y pequeñas cantidades de Fe, Mn y Mg que influyen en la formación de intermetálicos, resistencia y control de porosidad. Los mecanismos de fortalecimiento son principalmente el endurecimiento por precipitación (cuando se realiza tratamiento de solución y envejecimiento artificial) combinado con la fina distribución de fases ricas en Si producida por la solidificación rápida en procesos de fundición a presión.

Las características clave de A383 incluyen un equilibrio entre resistencia estática moderada a alta, buena precisión dimensional e impermeabilidad a la presión en piezas fundidas a presión, y una resistencia a la corrosión aceptable en ambientes atmosféricos. La aleación se puede soldar razonablemente bien prestando atención a la selección del material de aporte y a los controles de precalentamiento/postcalentamiento, y presenta una maquinabilidad aceptable en estado fundido debido a su microestructura predecible. Las industrias típicas que utilizan A383 son la automotriz (carcasas estructurales, cuerpos de bombas), productos de consumo (carcasas eléctricas) y equipos industriales donde se requieren fundiciones complejas de paredes delgadas con resistencia moderada. Los ingenieros seleccionan A383 cuando se necesita una combinación de producibilidad en fundición a presión, resistencia mejorada post-fundición mediante tratamiento térmico y uso rentable del material frente a aleaciones trabajadas de mayor costo o alternativas más resistentes a la corrosión pero menos fundibles.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alto	Excelente	Excelente	Condición blanda, similar a recocida; raramente usada para piezas finales fundidas a presión pero útil para alivio de tensiones y retrabajo.
F (estado fundido)	Moderado	Baja–Moderada	Buena	Buena	Condición estándar fundida a presión; la microestructura refleja la solidificación de fundición.
T5	Moderado–Alto	Baja	Regular	Buena	Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente; común para componentes fundidos para aumentar la resistencia.
T6	Alto	Baja	Regular–Pobre	Buena	Tratado por solución, templado y envejecido artificialmente; proporciona la resistencia y dureza más altas alcanzables para A383.
T7	Moderado	Baja–Moderada	Regular	Buena	Condición sobremadurada para mejorar la estabilidad dimensional y resistencia a la relajación de tensiones a temperatura elevada.

El temple tiene un efecto importante en el rendimiento mecánico porque el sistema Al–Si–Cu responde al tratamiento de solución y envejecimiento artificial con la precipitación de fases ricas en Cu. El estado fundido (F) ofrece buen detalle dimensional y acabado superficial pero resistencia máxima limitada, mientras que T5/T6 aumentan la resistencia a la tracción y al límite elástico mediante endurecimiento por precipitados a costa de cierta ductilidad. La selección del temple es un compromiso entre la producibilidad en estado fundido, objetivos finales de resistencia y costos de procesamiento post-fundición; los templados tratados térmicamente requieren estrictos controles de temperatura de solución, severidad del templado y ciclos de envejecimiento para alcanzar propiedades consistentes.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	8.0 – 11.0	Agente principal de resistencia y fluidez; controla la fracción eutéctica y comportamiento de contracción.
Fe	0.6 – 1.6	Impureza que forma intermetálicos ricos en Fe; niveles altos reducen la ductilidad y aumentan la tendencia a fisuración en caliente.
Mn	0.1 – 0.5	Captura el Fe formando intermetálicos menos dañinos, mejora moderadamente la resistencia.
Mg	0.05 – 0.40	Contribuye al endurecimiento por precipitación (Mg2Si) cuando está presente; típico bajo para A383.
Cu	1.6 – 3.0	Elemento principal para endurecimiento por envejecimiento; incrementa la resistencia pero puede reducir la resistencia a la corrosión.
Zn	0.05 – 0.5	Elemento residual con efecto menor de fortalecimiento, limitado a bajos niveles.
Cr	0.05 – 0.25	Controla la estructura de grano y mejora la resistencia a la recristalización, reduce fisuración en caliente.
Ti	0.02 – 0.15	Refinador de grano; añadido en pequeñas cantidades para refinar los granos primarios de aluminio.
Otros (incluyendo Ni, Pb, Sn)	≤ 0.15 cada uno; balance Al	Elementos traza mantenidos bajos; las impurezas totales están controladas para mantener fundibilidad y rendimiento mecánico.

La química está ajustada para lograr fundibilidad, controlar la contracción y porosidad, y permitir el endurecimiento por precipitación con Cu como el principal elemento formador de edades. El silicio gobierna la fluidez y la morfología del eutéctico, que afecta fuertemente la elongación y la vida a fatiga. El cobre eleva el límite elástico y la resistencia a la tracción alcanzables después del tratamiento térmico, pero representa un compromiso frente a la resistencia general a la corrosión, por lo que pueden requerirse sellados y recubrimientos para ambientes agresivos.

Propiedades Mecánicas

A383 exhibe un comportamiento típico de tracción para fundiciones a presión donde las muestras en estado fundido muestran resistencia máxima moderada y ductilidad limitada debido al silicio eutéctico y los intermetálicos. El tratamiento térmico por solución seguido de envejecimiento artificial (T6) eleva significativamente tanto el límite elástico como la resistencia a la tracción mediante precipitación de fases ricas en Cu, aunque suele reducir la elongación. La dureza sigue la misma tendencia, con valores Brinell o Vickers que aumentan sustancialmente después del envejecimiento por una distribución más fina de precipitados y menor ablandamiento por solución sólida.

El desempeño a fatiga está muy ligado a la calidad de la fundición: porosidad, inclusiones y defectos superficiales dominan la vida útil. Las secciones delgadas se enfrían más rápido, refinando la microestructura y mejorando la resistencia, pero también aumentando el riesgo de soldadura en frío o fallos por fundición si la canalización no está optimizada. Los diseñadores deben contar con la sensibilidad a muescas y a menudo aplican granallado, mecanizado superficial o tratamientos térmicos locales para mejorar la resistencia a la fatiga en componentes sometidos a cargas cíclicas.

Propiedad	O/Recocido	Temple clave (ej. T6)	Notas
Resistencia a tracción (MPa)	160 – 240	260 – 360	Amplio rango dependiendo del espesor de sección, porosidad y química exacta; T6 entrega valores máximos.
Límite elástico (0.2% de prueba, MPa)	70 – 140	160 – 260	El límite elástico aumenta marcadamente con el envejecimiento; el diseño debe usar valores conservadores medidos en fundiciones representativas.
Elongación (%)	3 – 12	1.5 – 6	La elongación disminuye con la resistencia; en secciones finas y T6 suele estar en el extremo inferior del rango.
Dureza (HB)	50 – 90	80 – 130	La dureza se correlaciona con la resistencia y es útil para un control rápido de la consistencia del tratamiento térmico.

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.70 g/cm³	Densidad típica de aleaciones de aluminio; útil para estimaciones de masa de fundiciones.
Rango de fusión	~577 – 640 °C	La presencia de Si eutéctico reduce el punto de liquidus; el comportamiento de solidificación en fundición a presión depende de la aleación y tasa de enfriamiento.
Conductividad térmica	~100 – 150 W/m·K	Inferior al aluminio puro debido a aleantes y fases ricas en Si; todavía buena para disipación de calor general.
Conductividad eléctrica	~25 – 40 %IACS	Reducida respecto al aluminio puro por la aleación, especialmente Cu y Si.
Calor específico	~880 – 900 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio; relevante para ciclos térmicos y cálculos de templado.
Coeficiente de expansión térmica	~21 – 24 µm/m·K	Expansión térmica relativamente alta comparada con aceros; importante para estructuras unidas y piezas acopladas.

Estas propiedades físicas controlan el procesamiento térmico, la solidificación de la fundición y el desempeño en servicio. La conductividad térmica moderada y el calor específico gobiernan la extracción rápida de calor en fundición a presión, influyendo en gradientes de microestructura en transiciones de espesor de pared. El coeficiente de expansión térmica y su compatibilidad con materiales acoplados deben ser considerados en el diseño de conjuntos para evitar tensiones térmicas y fugas.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Chapa	No típico	No aplica	No aplica	A383 no se produce rutinariamente como chapa laminada; factibilidad limitada mediante procesos secundarios.
Placa	No típico	No aplica	No aplica	La placa gruesa rara vez se produce; las piezas fundidas reemplazan la fabricación basada en placa para geometrías complejas.
Extrusión	No típico	No aplica	No aplica	La química de la aleación y el procesamiento enfocado en fundición hacen que las extrusiones sean poco comunes para A383.
Tubo	Limitado (formas tubulares fundidas)	Moderado	F, T5	Se pueden producir tubos o manguitos fundidos especiales, pero generalmente requieren mecanizado.
Barra/Báculo	Limitado (lingotes fundidos)	Moderado	F, T6	Es posible mecanizado a partir de barras fundidas o lingotes, pero es menos económico que aleaciones forjadas dedicadas.
Piezas de fundición a presión	Pared delgada hasta ~1–2 mm	Dependiente del temple y sección	F, T5, T6	Forma de producto primaria e intencionada; geometría compleja y alta fidelidad dimensional.

A383 está optimizado para fundición a alta presión donde se priorizan paredes delgadas, núcleos complejos y altas tasas de producción. Las formas forjadas son poco comunes porque la composición y microestructura están configuradas para comportamiento de fundición en lugar de laminado o extrusión. Las diferencias en el procesamiento —como diseño de canales, velocidad de llenado del molde y control de enfriamiento— influyen fuertemente en propiedades mecánicas locales. Las operaciones típicas posteriores incluyen mecanizado, tratamiento térmico y acabado superficial.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A383	EE. UU.	Designación de fundición de la Aluminum Association usada para especificación y compra.
EN	EN AC‑(serie AlSiCu) (aprox.)	Europa	No existe equivalente directo forjado uno a uno; se recomiendan aleaciones EN AC en la familia AlSi9Cu/AlSi10Cu como equivalentes funcionales.
JIS	ADC12 (aprox.)	Japón	ADC12 es una aleación de fundición a presión japonesa ampliamente utilizada con química Al–Si–Cu similar y comportamiento de fundición comparable.
GB/T	AlSi9Cu o ZL104 (aprox.)	China	Grados chinos de fundición en la familia AlSi9Cu comúnmente usados como equivalentes prácticos; la química exacta y tolerancias de propiedades difieren.

La equivalencia entre normas es aproximada porque las familias de aleaciones fundidas se especifican por rangos químicos, procesos de fundición y propiedades finales más que por designaciones idénticas. Los usuarios deben verificar resistencia a la tracción, dureza y respuesta al tratamiento térmico para el lote de especificación exacto, ya que pequeñas diferencias en Cu, Mg y Fe alteran significativamente la respuesta al endurecimiento por envejecimiento y la corrosión. Siempre solicite certificados de ensayo de materiales y, cuando sea necesario, realice pruebas piloto para confirmar desempeño dimensional y mecánico bajo los parámetros de fundición a presión previstos.

Resistencia a la Corrosión

A383 presenta buena resistencia general a la corrosión atmosférica típica de aleaciones fundidas Al–Si debido a la capa superficial protectora de alúmina que se regenera rápidamente tras la exposición. En ambientes industriales o poco corrosivos la aleación se desempeña bien, especialmente cuando las superficies se sellan, pintan o anodizan; sin embargo, las adiciones de cobre disminuyen la resistencia relativa a aleaciones Al–Si más puras, aumentando la susceptibilidad a ataques localizados. En ambientes marinos o con cloruros, A383 es vulnerable a corrosión por picaduras y grietas especialmente en superficies mecanizadas o donde el recubrimiento está dañado; inhibidores de corrosión, ánodos de sacrificio y recubrimientos protectores son estrategias comunes de mitigación.

La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) no es un modo de falla dominante para A383 bajo temperaturas y niveles de tensión normales de servicio, pero se debe tener precaución en condiciones envejecidas de alta resistencia donde las tensiones residuales y medios corrosivos se combinan. Se deben considerar interacciones galvánicas con metales disímiles: cuando están acoplados al acero o cobre, el comportamiento anódico acelerará el ataque al aluminio a menos que estén aislados o protegidos. Comparado con aleaciones 5xxx con magnesio, A383 tiene menor resistencia general a la corrosión; frente a aleaciones forjadas 6xxx (anodizables), A383 es menos apto para anodizado de alta calidad y por tanto requiere frecuentemente recubrimientos orgánicos para protección a largo plazo.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

A383 puede soldarse con métodos de fusión comunes como MIG y TIG, pero las microestructuras y porosidades de la fundición a presión dificultan obtener soldaduras sin defectos. El precalentamiento y un control cuidadoso de la entrada térmica reducen las tendencias a grietas, y se usan típicamente aleaciones de aporte basadas en 4043 (Al–Si) o 5356 (Al–Mg) según los requisitos de servicio; 4043 suele producir mejor fluidez y menor agrietamiento en fundidos ricos en Si. Las zonas soldadas pueden experimentar ablandamiento en la zona afectada por el calor y alteraciones en el comportamiento frente a la corrosión, por lo que se recomienda diseñar evitando soldaduras sometidas a cargas altas o aplicar tratamientos térmicos post-soldadura.

Mecanizabilidad

A383 en estado fundido se mecaniza razonablemente bien debido a una morfología eutéctica relativamente estable y presencia de partículas frágiles de Si que ayudan a romper las virutas. Los índices de mecanizabilidad suelen citarse entre regular y buena en comparación con 6061; herramientas de carburo con ángulo positivo y velocidades de corte moderadas ofrecen el mejor equilibrio entre vida útil de la herramienta y acabado superficial. Las virutas son típicamente cortas y granuladas; se deben optimizar avances y refrigeración para evitar acumulación en filo y controlar calidad superficial en superficies de sellado.

Conformabilidad

La conformabilidad de A383 es limitada comparada con chapa de aluminio forjado porque la microestructura fundida carece de ductilidad y capacidad de endurecimiento por deformación de las aleaciones laminadas. El doblado y forjado de piezas fundidas son posibles en condiciones recocidas o muy mecanizadas, pero suelen causar agrietamiento en secciones delgadas o concentradores de esfuerzo. La mejor práctica es diseñar las características fundidas en la geometría de la pieza en lugar de intentar conformados posteriores; cuando se requiere conformado, usar temple más blando (O/F) y realizar alivios térmicos o mecánicos de tensiones.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

A383 es una aleación fundida tratable térmicamente debido a su contenido de cobre, y responde a la secuencia estándar de tratamiento de solución y envejecimiento artificial usada en sistemas Al–Si–Cu. El tratamiento de solución se realiza típicamente a temperaturas entre 495–540 °C para disolver fases solubles portadoras de Cu y Si, ajustando tiempos según el espesor de sección para evitar fusión incipiente. El temple debe ser rápido para mantener el soluto en solución sólida sobresaturada; los componentes fundidos a presión a menudo requieren rutas especializadas de enfriamiento para evitar deformaciones y minimizar porosidad retenida.

El envejecimiento artificial para T5/T6 se realiza a aproximadamente 150–200 °C por varias horas para precipitar intermetálicos finos portadores de Cu y Mg que aumentan límite elástico y resistencia a la tracción. El temple T5 (envejecimiento directo tras temple desde fundición) aporta endurecimiento moderado sin el paso completo de solución, mientras que T6 (solución y luego envejecido) entrega resistencia máxima. El sobreenvejecimiento al estado T7 reduce resistencia pico pero mejora estabilidad dimensional y resistencia a ablandamiento a alta temperatura, útil para componentes expuestos a temperaturas de servicio o ciclos térmicos. Para condiciones no tratables térmicamente, el endurecimiento por trabajo controlado y recocidos de alivio de tensiones son los mecanismos disponibles para ajustar propiedades.

Desempeño a Alta Temperatura

A383 exhibe pérdida de límite elástico y resistencia a tracción con temperatura creciente, con ablandamiento significativo típicamente observado por encima de 150 °C y reducción pronunciada de resistencia sobre 200–250 °C. El estado endurecido por precipitación es especialmente sensible a la temperatura; exposiciones prolongadas a temperaturas moderadamente elevadas pueden conducir a sobreenvejecimiento y reducción permanente de propiedades pico. La oxidación es mínima a estas temperaturas debido a la formación protectora de alúmina, pero a temperaturas de servicio altas coincidentes con ambientes corrosivos, los recubrimientos protectores pueden degradarse y acelerarse la corrosión localizada.

Las zonas afectadas por el calor en componentes soldados o reprocesados pueden mostrar vulnerabilidad adicional bajo servicio a altas temperaturas debido al coarsening de precipitados o disolución de fases fortalecedoras. Para aplicaciones que requieren resistencia sostenida a elevada temperatura, se deben considerar aleaciones alternativas diseñadas específicamente para servicio térmico o proporcionar controles de ingeniería como rupturas térmicas y estrategias de enfriamiento.

Aplicaciones

Industria	Componente de Ejemplo	Por qué se usa A383
Automotriz	Cuerpos de válvulas, carcasas de bombas, cubiertas de transmisión	Buena capacidad de fundición para geometrías complejas de paredes delgadas y mayor resistencia después del envejecimiento.
Marina	Carcasas de bombas, accesorios	Capacidad de fundición y resistencia moderada a la corrosión; económico para accesorios marinos no estructurales con recubrimientos.
Aeroespacial	Pequeñas carcasas, soportes, componentes para utillaje	Precisión dimensional y capacidad para producir formas complejas con resistencia razonable y ahorro de peso.
Electrónica	Enclosures, carcasas para disipadores térmicos	Conductividad térmica y control dimensional en fundición a presión permiten partes integradas para gestión térmica.

A383 se selecciona para componentes donde son necesarias geometrías complejas y paredes delgadas, y donde la capacidad de endurecimiento por envejecimiento de las piezas fundidas ensambladas ofrece una ventaja manufacturera clara frente a la fabricación por forjado. Su combinación de productividad en fundición a presión, capacidad de tratamiento térmico posterior y propiedades mecánicas equilibradas lo convierten en una opción rentable para aplicaciones estructurales y de carcasas de servicio medio.

Consideraciones de Selección

A383 es un candidato fuerte cuando la manufacturabilidad por fundición a presión y la opción de endurecimiento por envejecimiento son los factores principales de selección. Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), A383 sacrifica conductividad eléctrica y formabilidad en frío a temperatura ambiente a cambio de mayor resistencia y mejor comportamiento en fundición. En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, A383 generalmente ofrece mayores resistencias a la tracción y al límite elástico alcanzables tras tratamiento térmico, pero resistencia a la corrosión general algo menor y menor capacidad de conformado en frío. Frente a aleaciones comunes trabajables y tratables térmicamente como 6061 o 6063, A383 proporciona superior capacidad para fundición a presión de forma casi en net shape y paredes delgadas, así como menor costo para piezas complejas, aunque la resistencia máxima y el comportamiento a fatiga pueden ser inferiores en algunas geometrías.

Elija A383 cuando la geometría de la pieza o el costo de producción requieran fundición a presión, cuando sea factible el tratamiento térmico posterior a la fundición y cuando la protección moderada contra la corrosión (con recubrimientos o anodizado donde corresponda) sea suficiente para las condiciones de uso. Para aplicaciones altamente corrosivas o con cargas críticas por fatiga, evalúe aleaciones de mayor rendimiento.