Aluminio A5086: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Integral

A5086 es una aleación de aluminio-magnesio de la serie 5xxx, caracterizada por tener el magnesio como elemento principal de aleación y el aluminio como base. Pertenece al grupo no tratable térmicamente, donde la resistencia se desarrolla principalmente mediante endurecimiento por deformación y trabajo en frío controlado en lugar del endurecimiento por precipitación. La aleación presenta una combinación favorable de resistencia de moderada a alta, muy buena resistencia a la corrosión en ambientes marinos y atmosféricos, y excelente soldabilidad, manteniendo una formabilidad razonable en estados de templado más blandos. Las industrias típicas que utilizan A5086 incluyen construcción naval, estructuras marinas, tanques criogénicos, recipientes a presión y componentes de transporte donde se requiere resistencia a la corrosión y tenacidad por encima de la máxima resistencia que ofrecen las aleaciones tratables térmicamente.

A5086 se elige con frecuencia cuando se requiere un aluminio duradero y soldable con excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y cuando el diseño se basa en el trabajo en frío para ajustar la resistencia. En comparación con las aleaciones tratables térmicamente, sacrifica algo de resistencia máxima alcanzable por un mejor desempeño en ensamblajes corrosivos y soldados. La aleación es preferida donde la confiabilidad estructural y la resistencia a la corrosión localizada son determinantes para la selección del material, y donde los procesos de fabricación incluyen juntas soldadas de gran tamaño y operaciones de conformado considerables. Su equilibrio de tenacidad, tolerancia al daño y vida útil en ambientes agresivos la mantienen relevante tanto para aplicaciones de ingeniería tradicionales como modernas.

Variantes de Estado

Estado	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Comentarios
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Condición completamente recocida para máxima ductilidad
H111	Baja–Moderada	Alta	Muy buena	Excelente	Ligero endurecimiento por deformación; conformado de uso general
H116	Moderada	Moderada	Buena	Muy buena	Estado grado marino con mejorada resistencia a la corrosión
H32	Moderada–Alta	Moderada	Regular	Muy buena	Endurecido por deformación y parcialmente recocido para mayor resistencia
H34	Alta	Menor	Limitada	Muy buena	Endurecimiento por deformación más intenso para piezas estructurales
H36	Máxima (trabajo endurecido)	Menor	Escasa–Limitada	Muy buena	Máximo endurecimiento por deformación comercialmente disponible

El estado controla fuertemente el equilibrio entre resistencia y ductilidad en A5086 mediante la variación de la cantidad de trabajo en frío permanente y cualquier etapa térmica estabilizadora. Los estados más blandos como O y H111 se usan donde hay un amplio conformado y se requieren operaciones de estirado, mientras que las series H32–H36 se seleccionan para propiedades mayores de límite elástico y resistencia a la tracción sin tratamiento térmico.

Composición Química

Elemento	Rango %	Comentarios
Si	≤ 0.40	Control de impurezas; Si excesivo puede formar intermetálicos que reducen la ductilidad
Fe	≤ 0.40	El hierro es impureza; límites bajos para evitar intermetálicos gruesos
Mn	0.20–0.70	Mejora la resistencia y controla la estructura de grano; contribuye a la respuesta de endurecimiento
Mg	3.5–4.5	Elemento principal de endurecimiento; controla el comportamiento a la corrosión y el endurecimiento por solución sólida
Cu	≤ 0.10	Bajo en cobre para preservar la resistencia a la corrosión; cobre alto aumenta la susceptibilidad a ataques localizados
Zn	≤ 0.25	Presente en menor cantidad; manteniéndose bajo para evitar corrosión por tensión en ciertos ambientes
Cr	0.05–0.25	Pequeñas adiciones refinan la estructura de grano y mejoran la resistencia a grietas por corrosión bajo tensión
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano cuando se añade intencionalmente; de otro modo limitado como impureza
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Otros en baja cantidad; aluminio es el balance (~ resto)

El magnesio domina el comportamiento mecánico y la resistencia a la corrosión al proporcionar endurecimiento por solución sólida e influir en el potencial electroquímico de la matriz. El cromo y manganeso están presentes para controlar la estructura de grano y mitigar ciertos modos de corrosión y recristalización durante la fabricación. El estricto control de hierro, silicio, cobre y zinc es necesario para mantener ductilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión en ambientes marinos.

Propiedades Mecánicas

A5086 exhibe una combinación de ductilidad y resistencia que depende fuertemente del estado y nivel de trabajo en frío; el material recocido (O) ofrece alta elongación pero las resistencias al límite elástico y a la tracción más bajas, mientras los estados H32–H36 proporcionan resistencia al límite elástico progresivamente mayor con disminución de la elongación. El comportamiento a tracción se caracteriza típicamente por un exponente de endurecimiento por deformación moderadamente alto en el rango plástico inicial, proporcionando buena absorción de energía y tolerancia al daño bajo sobrecarga. La resistencia a la fatiga es generalmente buena para una aleación de aluminio, pero la vida a fatiga es sensible al acabado superficial, calidad de la soldadura y concentradores de esfuerzo; las uniones soldadas reducen significativamente la resistencia a fatiga en comparación con el metal base.

La dureza escala con el endurecimiento por deformación y se correlaciona con aumentos en resistencia a tracción y límite elástico; se espera un salto significativo en dureza Vickers o Brinell al pasar de O a H34/H36. El espesor afecta tanto la resistencia como la ductilidad debido a restricciones durante el trabajo en frío; se endurece menos uniformemente en secciones más gruesas y puede mostrar elongaciones efectivas menores. La exposición térmica durante la soldadura o calentamientos localizados puede ablandar las zonas en estado H en la zona afectada por el calor (ZAAC), reduciendo el límite elástico localmente y requiriendo consideraciones de diseño para la reducción de resistencia en ZAAC.

Propiedad	O/Recocido	Estado Clave (H32/H116)	Comentarios
Resistencia a la tracción	Típica 120–200 MPa	Típica 260–340 MPa	La resistencia última aumenta con el endurecimiento por deformación; amplio rango dependiendo de estado y espesor
Límite elástico	Típico 35–80 MPa	Típico 170–270 MPa	El límite elástico aumenta fuertemente con el estado H; H116 es un estado marino equilibrado
Elongación	Típica 25–35%	Típica 8–20%	El recocido ofrece la mayor elongación; los estados muy trabajados en frío exhiben menor ductilidad
Dureza	Baja (HV ~25–40)	Moderada–Alta (HV ~60–90)	La dureza sigue la resistencia y el trabajo en frío; los valores dependen de la escala y el estado

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Comentarios
Densidad	~2.66 g/cm³	Típico de aleaciones aluminio-magnesio; proporciona buena relación resistencia-peso
Intervalo de fusión	~590–650 °C	Solidus/liquido dependen de la composición exacta; la aleación funde por debajo del líquido del Al puro debido al Mg
Conductividad térmica	~130–140 W/m·K (a 25 °C)	Alta conductividad la hace útil para disipación térmica y componentes de enfriamiento
Conductividad eléctrica	~30–35 % IACS	Menor que el Al puro debido a la aleación, pero aceptable para muchas aplicaciones eléctricas/térmicas
Calor específico	~0.90 kJ/kg·K	Útil para cálculos de gestión térmica y análisis de calentamientos transitorios
Coeficiente de expansión térmica	~23–25 µm/m·K (20–100 °C)	Coeficiente similar a otras aleaciones de aluminio; importante en ensamblajes con metales diferentes

Las constantes físicas demuestran que A5086 conserva muchas de las propiedades favorables del aluminio, como baja densidad y alta conductividad térmica, mientras que la aleación reduce la conductividad eléctrica y aumenta la resistencia mecánica. Los datos de expansión térmica y conductividad son centrales para el diseño en ensamblajes con materiales disímiles o donde se producen ciclos térmicos, ya que la expansión diferencial puede inducir esfuerzos o fatiga. El rango de fusión y solidificación es relevante para procesos de soldadura y fundición, requiriendo cuidado para evitar el crecimiento excesivo del grano y controlar las propiedades en la ZAAC.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Chapa	0.5–6.0 mm	Propiedades mecánicas uniformes; más fácil de conformar en frío	O, H111, H116	Ampliamente utilizada en paneles, placas de casco y ensamblajes conformados
Placa	6–150+ mm	Menor posibilidad de trabajo en frío; las propiedades varían según el programa de laminación	H32, H34, H36	Secciones gruesas para componentes estructurales; laminación pesada controla la orientación del grano
Extrusión	Perfiles de varios metros	La resistencia depende del trabajo posterior a la extrusión	H111, H32	Las extrusiones permiten secciones transversales complejas; el calor generado puede afectar el temple
Tubo	Diámetros pequeños a grandes; espesor de pared variable	Rendimiento mecánico influenciado por conformado y envejecimiento	H111, H32	Tubos sin costura y soldados usados en aplicaciones estructurales y de presión
Barra/Barrilla	Diámetros hasta 200 mm	Normalmente endurecidos por deformación o recocidos	O, H111, H32	Usados para componentes mecanizados y accesorios donde se requiere tenacidad

La forma de fabricación influye tanto en las propiedades mecánicas alcanzables como en las opciones de proceso. La chapa y aplicaciones de calibre fino permiten un conformado en frío significativo y endurecimiento por deformación para alcanzar objetivos de resistencia sin perder conformabilidad. La placa y las secciones gruesas presentan desafíos para un endurecimiento uniforme y pueden requerir tempers más fuertes o estrategias alternativas de unión para manejar el ablandamiento en la ZAT. Las extrusiones y tubos se forman en caliente y suelen ser sensibles al espesor; se emplean trabajos en frío o procesos de enderezado posteriores para establecer los tempres deseados.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A5086	EE.UU.	Designación de Aluminum Association para la química de la aleación y formas comerciales del producto
EN AW	5086	Europa	EN AW-5086 comúnmente usada en especificaciones europeas con límites de composición similares
JIS	A5086	Japón	La industria japonesa generalmente equipara a AA/EN para aprovisionamiento y normas
GB/T	5086	China	Las designaciones chinas GB/T se alinean estrechamente con las químicas AA/EN y tempres típicos

Las normas regionales describen generalmente la misma base química pero pueden diferir en tolerancias permitidas, tempres especificados o requisitos de ensayo para propiedades mecánicas. Las compras y especificaciones deben referenciar la norma local correspondiente para captar tolerancias, protocolos de prueba y criterios de aceptación en la cadena de suministro. Diferencias menores en límites máximos de impurezas o designaciones de temper pueden impactar en la soldabilidad, resistencia a la corrosión y aceptación de certificaciones en distintos mercados.

Resistencia a la Corrosión

A5086 presenta excelente resistencia a la corrosión atmosférica y es especialmente adecuada para servicios marinos y offshore debido a su alto contenido de magnesio y control cuidadoso de impurezas. En agua de mar y zonas de salpicadura forma una película estable de óxidos e hidróxidos que limita el picado profundo, y ciertos tempres (H116) están diseñados para mejorar la resistencia a la corrosión intergranular y localizada. La susceptibilidad a la corrosión por tensión aumenta con tensiones de tracción y condiciones microestructurales particulares; los tempres controlados y un diseño adecuado para evitar esfuerzos residuales tensiles elevados son importantes para minimizar el riesgo de SCC.

Se deben considerar las interacciones galvánicas al unir A5086 con metales más nobles como acero inoxidable o cobre; el aluminio será el miembro anódico y corrosión preferentemente salvo que se aísle eléctricamente o se proporcione protección catódica. En comparación con aleaciones de series 2xxx y 7xxx, A5086 ofrece resistencia a la corrosión significativamente superior en ambientes con cloruros, aunque no alcanza la resistencia de algunos grados comerciales de aluminio de alta pureza en atmósferas específicas. El diseño para resistencia a la corrosión debe considerar el temper de la aleación, el acabado superficial y los regímenes de mantenimiento para lograr larga vida útil en ambientes agresivos.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

A5086 tiene excelente soldabilidad con métodos comunes de fusión como MIG/GMAW y TIG/GTAW, y responde bien a procesos en estado sólido como la soldadura por fricción-agitación. Las aleaciones de aporte recomendadas para soldaduras son típicamente 5356 o 5183, elegidas para balancear resistencia y resistencia a la corrosión evitando fisuración en caliente; 5356 es común en aplicaciones marinas por su buena resistencia y ductilidad. Las soldaduras son susceptibles a ablandamiento en la ZAT donde el metal base endurecido local pierde resistencia, requiriendo margen de diseño o trabajo en frío posterior si es necesario.

Maquinabilidad

La maquinabilidad de A5086 es moderada y generalmente inferior a aleaciones de aluminio de fácil mecanizado debido a su mayor resistencia y endurecimiento por trabajo; los índices de maquinabilidad están típicamente en el rango 40–60% respecto a referencias de aluminio puro. Se recomienda el uso de herramientas de carburo y montajes rígidos con rompecabras adecuados para manejar virutas continuas y dúctiles y mantener buen acabado superficial. Velocidades de corte más bajas con avances más altos y herramientas de ángulo positivo pueden mejorar la vida útil de la herramienta y reducir el reborde adherido en operaciones comunes de torneado y fresado.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en condiciones recocidas y con temple ligero, permitiendo embutición profunda, plegado y conformado por estiramiento complejo usados en placas de casco y carrocería. Los radios mínimos de plegado dependen del temple y espesor, pero O y H111 pueden alcanzar radios ajustados debido a alta elongación; los tempres fuertes H32–H36 requieren radios mayores y pueden estar limitados a doblados simples. El trabajo en frío eleva la resistencia eficazmente, y los diseñadores explotan esto para fortalecer localmente después del conformado; sin embargo, el sobretrabajo o doblados severos pueden provocar rebote y fisuración superficial si no se controlan.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

A5086 es una aleación no susceptible a tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación; los tratamientos térmicos se usan principalmente para recocer, estabilizar o recristalizar la microestructura. El recocido (suavizado completo a condición O) se realiza calentando hasta el rango donde ocurre la recristalización seguido de enfriamiento controlado, restaurando ductilidad para operaciones posteriores de conformado. El envejecimiento artificial y las transiciones de temple T no son relevantes para aumentos de resistencia en esta aleación, aunque la exposición térmica durante soldadura puede recocer localmente y reducir resistencia en tempres H.

El endurecimiento por trabajo es el principal medio para incrementar resistencia en A5086; se utilizan laminados en frío controlados, estirados o plegados para obtener tempres H11x–H36. Los tratamientos de estabilización (exposición térmica leve) pueden aplicarse para detener procesos similares al envejecimiento natural o para aliviar tensiones residuales, pero no producen endurecimientos como los vistos en aleaciones de series 6xxx o 7xxx. Los ingenieros de diseño y proceso deben planear secuencias de conformado y soldadura para balancear resistencia deseada y ductilidad retenida, considerando el ablandamiento de la ZAT y posibles retrabajos.

Comportamiento a Alta Temperatura

A5086 mantiene propiedades mecánicas útiles a temperaturas moderadamente elevadas, pero la resistencia y rigidez disminuyen conforme aumenta la temperatura; las propiedades estructurales caen progresivamente por encima de ~100–150 °C. Para servicio continuo sobre este rango, los diseñadores deben considerar factores de reducción y posibles fenómenos de fluencia o relajación según carga y duración de exposición. La oxidación es mínima para aleaciones de aluminio a temperaturas habituales de servicio, pero las películas protectoras pueden alterarse en ciclos térmicos agresivos o condiciones de alta humedad, modificando el comportamiento local de corrosión.

Las zonas soldadas son particularmente sensibles a temperaturas elevadas porque el ablandamiento previo en la ZAT sumado a la exposición térmica puede reducir aún más la resistencia local al límite elástico y a la fatiga. La exposición prolongada cercana al rango de fusión es obviamente inadecuada y causará degradación microestructural grave; para aplicaciones a alta temperatura se prefieren aleaciones alternativas diseñadas específicamente para estabilidad en temperatura elevada. Para temperaturas intermitentes y excursiones cortas, A5086 puede desempeñarse aceptablemente siempre que las tensiones de diseño y detalles de unión sean conservadores.

Aplicaciones

Industria	Componente de Ejemplo	Por qué se usa A5086
Marina	Chapas de casco, superestructura, accesorios	Excelente resistencia a la corrosión en agua de mar y soldabilidad
Transporte	Cuerpos de remolques, vagones ferroviarios	Alta relación resistencia-peso, tenacidad y tolerancia al daño
Aeronáutica	Estructura secundaria, accesorios interiores	Buena resistencia y resistencia a la corrosión para partes no estructurales primarias
Energía / Recipientes a presión	Tanques criogénicos, intercambiadores de calor	Buena tenacidad a bajas temperaturas y conductividad térmica
Electrónica / Térmica	Disipadores de calor, carcasas	Alta conductividad térmica y baja densidad para gestión térmica

La combinación de resistencia a la corrosión, soldabilidad y conformabilidad de A5086 la convierte en una opción preferida para aplicaciones estructurales expuestas a ambientes marinos o exteriores. La capacidad de la aleación para mantener tenacidad a bajas temperaturas también amplía su uso en aplicaciones criogénicas y refrigeradas. Cuando se priorizan uniones diseñadas y durabilidad a largo plazo sobre valores máximos absolutos de resistencia a la tracción, A5086 ofrece un balance pragmático de propiedades y manufacturabilidad.

Consideraciones para la Selección

Elija A5086 cuando la aplicación requiera un aluminio soldable y resistente a la corrosión con buena resistencia proporcionada por el trabajo en frío, y cuando el servicio incluya exposición a agua de mar o atmósferas agresivas. En comparación con aluminio comercialmente puro (1100), A5086 sacrifica algo de conductividad eléctrica y facilidad de conformado por una resistencia considerablemente mayor y mejor resistencia a cargas mecánicas. Frente a las aleaciones 3xxx (por ejemplo, 3003) o 5xxx como 5052, A5086 suele ofrecer mayor resistencia conservando una resistencia a la corrosión comparable o mejor en condiciones marinas.

En comparación con aleaciones de endurecimiento por precipitación como 6061 o 6063, A5086 no alcanzará los mismos picos de resistencia endurecida, pero con frecuencia se prefiere cuando los conjuntos soldados y la exposición prolongada a cloruros son factores determinantes del diseño. Considere el costo, la disponibilidad de temple específico y la secuencia de fabricación: si se esperan soldaduras extensas y exposición al agua de mar, A5086 (H116/H32) suele ser el compromiso óptimo entre resistencia, longevidad y manufacturabilidad.

Resumen Final

A5086 continúa siendo una aleación de aluminio clave en ingeniería cuando se requieren resistencia a la corrosión, soldabilidad y resistencia tolerante al daño sin recurrir al tratamiento térmico. Su química de aleación y opciones de temple permiten a los ingenieros ajustar propiedades mediante trabajo en frío y procesamiento, lo que la convierte en una opción duradera y versátil para aplicaciones estructurales marinas, de transporte y criogénicas.