Aluminio ADC12: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Resumen Completo

ADC12 es una aleación de aluminio fundido con alto contenido de silicio y cobre, clasificada dentro de la familia de aleaciones para fundición y comúnmente referenciada bajo las normas JIS (Japanese Industrial Standards) como ADC12. No pertenece a la nomenclatura de las series laminadas 1xxx–7xxx, sino que se describe mejor como una aleación de fundición Al-Si-Cu desarrollada para aplicaciones de fundición a presión y fundición en arena.

Los principales elementos de aleación son silicio (Si) en niveles relativamente altos, cobre (Cu) en cantidades moderadas, con hierro (Fe) y pequeñas adiciones de manganeso (Mn), magnesio (Mg), zinc (Zn) y elementos traza como titanio (Ti) y cromo (Cr). El alto contenido de silicio forma una fase eutéctica/silicio primario dura que contribuye a la resistencia y al desgaste, mientras que el cobre proporciona endurecimiento por precipitación y mayor resistencia a temperaturas elevadas.

ADC12 se fortalece principalmente mediante una combinación de control microestructural (eutéctico de Si y fases intermetálicas) y endurecimiento por precipitación limitado por fases con Cu después de tratamiento de solución y envejecimiento artificial. La aleación muestra buena resistencia en estado fundido para componentes estructurales ligeros, resistencia moderada a la corrosión, conductividad térmica y eléctrica razonable para su clase, y mecanizabilidad aceptable; la conformabilidad y soldabilidad están más limitadas en comparación con las aleaciones de aluminio laminadas.

Las industrias típicas que utilizan ADC12 incluyen la automotriz (moldes, carcasas, cajas de transmisión, soportes), electrodomésticos, cajas eléctricas, y algunos componentes marinos e industriales generales fundidos. Los ingenieros seleccionan ADC12 cuando se requiere un material rentable para fundición a presión que equilibre fundibilidad, estabilidad dimensional, resistencia mecánica y mecanizabilidad para componentes de esfuerzo medio y producción en volumen elevado.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
F (Estado fundido/fabricado)	Bajo–Medio	Baja–Moderada	Limitada	Deficiente–Moderada	Condición estándar de fundición a presión con porosidad típica y microestructura eutéctica
O (Recocido)	Bajo	Mayor	Mejorada	Moderada	Raro en ADC12; mayor ductilidad a costa de resistencia
T5 (Envejecido artificialmente tras enfriamiento desde fundición)	Medio–Alto	Baja–Moderada	Limitada	Deficiente–Moderada	Común en componentes de fundición a presión para estabilizar dimensiones y aumentar resistencia
T6 (Tratamiento térmico de solución + envejecimiento artificial)	Alto	Baja	Deficiente	Deficiente	Logra mayor resistencia si las piezas pueden tratarse por solución y templarse eficazmente
T4 (Tratamiento térmico de solución + envejecido natural)	Medio	Baja–Moderada	Limitada	Deficiente	Menos común por la dificultad de obtener solución completa en fundiciones complejas

El temple cambia notablemente el desempeño mecánico y la usabilidad práctica en piezas fundidas a presión. Las condiciones como fundido y T5 son las más comunes en la práctica industrial porque equilibran estabilidad dimensional, tensiones residuales y resistencia alcanzable sin requerir tratamientos térmicos complejos en grandes conjuntos fundidos.

Cuando se persiguen los temple T6 o basados en tratamiento de solución, es posible lograr incrementos en resistencia a tracción y límite elástico, pero depende fuertemente del espesor de sección, porosidad y la capacidad para obtener tasas uniformes de solución y templado; las fundiciones de paredes delgadas pueden no responder de forma uniforme al tratamiento T6.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	10.0 – 13.0	Elemento principal de aleación; forma silicio eutéctico y fases duras que mejoran resistencia y desgaste
Fe	0.6 – 1.3	Impureza que forma intermetálicos; exceso de Fe reduce ductilidad y aumenta fragilidad
Mn	0.05 – 0.45	Controla la morfología de algunos intermetálicos; pequeñas adiciones refinan la estructura de grano
Mg	0.05 – 0.45	Niveles bajos; puede contribuir a un ligero endurecimiento por solución sólida y respuesta al envejecimiento
Cu	2.0 – 3.5	Favorece el endurecimiento por precipitación y resistencia a altas temperaturas; reduce resistencia a la corrosión
Zn	≤ 0.25	Normalmente impureza menor; contenido alto no común en ADC12
Cr	≤ 0.10	Modificador de la estructura de grano; limita la fisuración en caliente en algunas fundiciones
Ti	≤ 0.20	Refinador de grano usado en la práctica de fusión y producción de lingotes
Otros (Ni, Pb, Bi, Sr, Zr)	Balance según límites especificados	Aditivos traza o impurezas controlados según especificación; Al balance típicamente > 85%

La química de la aleación sitúa al Si y Cu como los principales factores de desempeño: el silicio proporciona una red eutéctica dura y mejora la fluidez durante la fundición, mientras que el cobre permite un endurecimiento adicional por precipitación tras tratamiento térmico. El hierro y otras impurezas influyen en la morfología de los intermetálicos y afectan ductilidad y resistencia a la fatiga. La aleación está equilibrada para optimizar llenado del molde, minimizar fisuras por solidificación y producir una microestructura que se mecaniza y envejece de forma predecible.

Propiedades Mecánicas

ADC12 presenta un comportamiento a tracción altamente dependiente del método de fundición, espesor de sección, porosidad y tratamiento térmico. La aleación en estado fundido o T5 presenta resistencia a tracción moderada-alta para un aluminio fundido (comúnmente en un rango de 200–300 MPa) con ductilidad relativamente baja comparada con aleaciones laminadas. La naturaleza frágil de la microestructura rica en Si limita la elongación, especialmente en secciones más gruesas donde la porosidad y la contracción juegan un papel importante.

El comportamiento al límite elástico sigue el desempeño a tracción; ADC12 puede desarrollar un límite elástico apreciable en condiciones T5/T6 debido a precipitados con Cu y envejecimiento microestructural. La dureza aumenta significativamente desde el estado recocido al envejecido a medida que las fases con Cu y el Si refinado se distribuyen en la matriz. La resistencia a fatiga está influenciada por defectos de fundición e intermetálicos; el acabado superficial, la porosidad y el tratamiento térmico controlan fuertemente los límites de endurecimiento por fatiga.

El espesor tiene un efecto pronunciado porque la velocidad de enfriamiento durante la solidificación controla el tamaño de partículas de silicio, niveles de porosidad y la capacidad para lograr un tratamiento de solución uniforme. Las secciones delgadas generalmente alcanzan mayor resistencia y menor porosidad, pero pueden ser más propensas a fisuras por solidificación.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (p. ej., T5/T6)	Notas
Resistencia a tracción (MPa)	120 – 160	200 – 300	Amplio rango debido a proceso de fundición, porosidad y espesor de sección
Límite elástico (MPa)	60 – 110	160 – 240	Mayor en condiciones envejecidas con precipitación de Cu; varía con sección y defectos
Elongación (%)	4 – 10	1 – 6	La elongación disminuye conforme aumenta la resistencia; fases duras de Si limitan ductilidad
Dureza (HB)	40 – 70	80 – 120	La dureza aumenta con envejecimiento artificial y tratamiento de solución

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.75 – 2.80 g/cm³	Típica para aleaciones de fundición Al-Si; ventaja de masa sobre el acero
Rango de fusión	Solidus ~ 510 – 540 °C, Liquidus ~ 560 – 585 °C	Intervalo amplio de fusión/solidificación debido a aleación y comportamiento eutéctico
Conductividad térmica	~100 – 130 W/m·K	Menor que Al puro pero adecuada para muchas aplicaciones de gestión térmica
Conductividad eléctrica	~20 – 35 % IACS	Reducida por Si y Cu comparada con aluminio puro
Calor específico	~0.88 – 0.92 J/g·K	Comparable con otras aleaciones de aluminio para cálculos térmicos transitorios
Coeficiente de expansión térmica	~22 – 24 µm/m·K	Expansión típica del aluminio; relevante para ensamblajes de tolerancias estrictas

Las propiedades físicas de ADC12 lo hacen atractivo cuando el peso ligero y la fundibilidad son prioritarios. Las ventajas de densidad permiten ahorro de masa frente a materiales ferrosos, mientras que las conductividades térmica y eléctrica, aunque reducidas respecto al aluminio puro, permanecen útiles en carcasas y ciertas aplicaciones térmicas. El rango de fusión y características de solidificación regulan el diseño del molde, canales de alimentación y estrategias de enfriamiento durante la fundición.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Temple Común	Notas
Chapa	Disponibilidad limitada; calibres delgados poco comunes	No típico; propiedades variables	O, T5 (si se produce)	ADC12 rara vez se suministra como chapa laminada en frío; las chapas derivadas de fundición tienen ductilidad limitada
Placa	Limitada; típicamente placas fundidas	Variable según espesor y tratamiento térmico	O, T5/T6	Las placas gruesas fundidas presentan mayor porosidad y menor tenacidad
Extrusión	No típico	N/A	N/A	ADC12 no se utiliza normalmente para extrusión; se prefieren aleaciones forjadas
Tubo	Limitado (tubos fundidos o fabricados)	Variable	O, T5	Formas tubulares son raras; la fabricación suele ser por procesos secundarios
Barra/varilla	Barras mecanizadas a partir de lingotes; forjados poco comunes	Buena maquinabilidad en material macizo	O, T5	Comúnmente suministrado como fundiciones o bloques mecanizados para operaciones secundarias

ADC12 se produce predominantemente como componentes de fundición a presión y fundición en arena, en lugar de productos convencionales en chapa, placa o extrusión. La fundición a presión permite geometrías complejas de paredes delgadas con tolerancias cerradas y acabado superficial adecuado para muchas piezas industriales. A menudo se aplican procesos secundarios como mecanizado, tratamiento térmico y acabado superficial para cumplir con los requisitos finales del producto.

Las diferencias en el procesamiento se relacionan directamente con la idoneidad para aplicaciones: la fundición a presión ofrece alta productividad y complejidad geométrica; la fundición en arena puede producir piezas de mayor tamaño pero con menor rendimiento mecánico y mayor porosidad; los procesos de forja generalmente no se usan porque la composición y microestructura de ADC12 están optimizadas para la fundición.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA (Aluminum Association)	A383 / A413 (aprox.)	EE.UU.	A383/A413 son aleaciones de fundición Al-Si-Cu con composiciones y propiedades ampliamente similares a ADC12
EN AW	EN AC-AlSi12Cu1(Fe) (aprox.)	Europa	Designación europea de fundición que corresponde a ~12% Si, ~1% Cu; límites exactos varían según especificación
JIS	ADC12	Japón	Designación según norma JIS para esta aleación específica de fundición a presión
GB/T	ZL102 / AlSi12Cu (aprox.)	China	Grados chinos fundidos Al-Si-Cu similares pero con variaciones en controles de impurezas y elementos traza

Las designaciones equivalentes aproximan la familia composicional más que ser químicamente idénticas. Las diferencias entre regiones suelen estar en las impurezas permitidas, los límites exactos de Cu y Fe, y los controles de calidad relacionados con el proceso (porosidad, limpieza). Los ingenieros deben revisar hojas de especificación y certificados de lote específicos al sustituir entre JIS ADC12 y equivalentes regionales para asegurar alineación crítica de elementos y propiedades mecánicas.

Resistencia a la Corrosión

ADC12 ofrece resistencia moderada a la corrosión atmosférica típica de las aleaciones de fundición Al-Si; se forma naturalmente una película protectora de óxido de aluminio que provee defensa primaria contra la corrosión uniforme. Sin embargo, la presencia de cobre reduce la resistencia a la corrosión en comparación con aluminio casi puro o aleaciones 5xxx con Mg, especialmente en ambientes con cloruros donde puede ocurrir picado localizado.

En exposiciones marinas o de alta salinidad, ADC12 puede desarrollar corrosión por picado y en grietas, especialmente en superficies fundidas con porosidad o agrupaciones intermetálicas que actúan como sitios de iniciación. Se suelen emplear recubrimientos protectores, selladores o anodizado (cuando es factible) en casos de exposición marina prevista.

El agrietamiento por corrosión por tensión no es un modo de falla principal para ADC12 en la mayoría de condiciones de servicio, pero componentes bajo tensiones sostenidas en atmósferas corrosivas pueden mostrar degradación localizada acelerada debido a fases ricas en Cu. El comportamiento galvánico sitúa a ADC12 en potencial anódico frente a muchos metales de ingeniería comunes; se recomienda aislamiento frente a materiales catódicos como acero inoxidable o ajustes en el diseño para minimizar el contacto bimetálico. En comparación con familias forjadas 5xxx y 6xxx, ADC12 sacrifica algo de robustez a la corrosión por mejores propiedades de fundición y maquinabilidad.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

La soldadura de ADC12 suele ser desafiante porque las microestructuras típicas de fundición a presión contienen porosidad y silicio eutéctico que promueven fisuras en caliente y defectos por falta de fusión. TIG y MIG se pueden usar para reparaciones o fabricaciones cuando la porosidad es baja, pero muchos prefieren fijaciones mecánicas o adhesivas en lugar de soldaduras estructurales completas. Cuando se requiere soldadura, las aleaciones de aporte Al-Si (por ejemplo, ER4043) son comúnmente recomendadas para mitigar fisuras en caliente y proporcionar transiciones metalúrgicas compatibles. Precalentamiento, buen ajuste de junta y tratamientos térmicos post-soldadura pueden reducir tensiones residuales y riesgo de fisuras, aunque el ablandamiento y reducción de integridad en la ZAT cerca de soldaduras siguen siendo preocupaciones.

Maquinabilidad

ADC12 es considerado una aleación fundida con buena a excelente maquinabilidad porque las partículas duras de silicio facilitan la formación de virutas cortas y rompibles y reducen la formación de filo adherido. Herramientas de carburo con recubrimientos TiAlN o similares a velocidades moderadas de torneado son típicas; avance y profundidad de corte dependen de espesor de sección y porosidad. El acabado superficial es generalmente bueno en componentes de fundición a presión, pero se debe prestar atención al control de rebabas y trayectoria de herramienta para evitar desgarrar regiones frágiles eutécticas. La aplicación de refrigerante reduce filo adherido y prolonga la vida útil de la herramienta en mecanizado de alto volumen.

Conformabilidad

Las operaciones de conformado son limitadas para ADC12 debido a la naturaleza frágil de su microestructura rica en silicio y la presencia de porosidad en piezas fundidas. Los radios de doblado deben ser relativamente grandes y el conformado debe realizarse sobre material en condición recocida (O) cuando esté disponible, aunque ADC12 completamente recocida no se suministra comúnmente. El trabajo en frío proporciona beneficio limitado de endurecimiento; por lo tanto, las estrategias de conformado usualmente dependen de diseñar geometrías fundidas para la forma final en lugar de grandes deformaciones post-fundición.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

ADC12 presenta una respuesta limitada pero útil al tratamiento térmico, principalmente mediante tratamientos de solución, temple y envejecimiento artificial dirigidos a precipitados que contienen cobre. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución se encuentran en el rango de 480–535 °C para disolver fases solubles, seguidas de temple rápido para retener una solución sólida sobresaturada; luego el envejecimiento artificial a 150–200 °C precipita fases enriquecidas en Cu que aumentan límite elástico y resistencia a la tracción. Lograr una solución uniforme y velocidades de temple rápidas es difícil en fundiciones complejas y gruesas, por eso los beneficios del tratamiento térmico se realizan mejor en componentes de paredes delgadas o macizos con geometrías adecuadas para tratamiento térmico.

Para muchas aplicaciones productivas, ADC12 recibe un tratamiento tipo T5—envejecimiento artificial sin solución completa—porque proporciona estabilidad dimensional y ganancias moderadas de resistencia con menor riesgo de distorsión. El tratamiento completo T6 es posible pero limitado en la práctica por porosidad, gases atrapados y potencial de distorsión; la respuesta al endurecimiento es también menos dramática que en aleaciones forjadas de alta resistencia tratables térmicamente debido a la influencia dominante del eutéctico de silicio. Para procesos sin tratamiento térmico, el endurecimiento por trabajo es mínimo y el recocido convencional puede aumentar la ductilidad mientras reduce la resistencia para operaciones limitadas de conformado.

Desempeño a Alta Temperatura

ADC12 pierde resistencia progresivamente con el aumento de temperatura; por encima de aproximadamente 125–150 °C la resistencia estructural a largo plazo disminuye notablemente conforme los precipitados coarsen y la matriz se ablanda. Exposiciones a temperatura elevada de corto plazo hasta 200–250 °C pueden ser toleradas dependiendo de carga y márgenes de seguridad, pero no se recomienda carga sostenida a estas temperaturas para componentes estructurales. La oxidación a temperaturas elevadas es moderada debido a la formación de un óxido protector de aluminio, aunque pueden ocurrir degradación superficial y escamas en atmósferas agresivas.

La ZAT cerca de soldaduras y zonas tratadas térmicamente puede mostrar ablandamiento o fragilización según los ciclos térmicos; los intermetálicos con cobre tienden a coarsen con el calor prolongado. Para aplicaciones a alta temperatura, deben considerarse aleaciones alternativas (por ejemplo, Al-Si-Mg o aleaciones especializadas de aluminio o no aluminio) cuando las temperaturas de servicio excedan los límites prácticos de ADC12.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa ADC12
Automotriz	Cajas de transmisión, cuerpos de válvulas, soportes, cubiertas	Excelente fundibilidad a presión para geometría compleja, balance de resistencia y maquinabilidad para producción en masa
Electrodomésticos	Carcasas de motores, marcos	Buen acabado superficial y control dimensional para piezas estéticas y funcionales
Electrónica	Cajas, conectores	Conductividad térmica adecuada y protección EMI