Aluminio AlF357: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

AlF357 es una aleación de aluminio para fundición, endurecible por tratamiento térmico, con silicio y magnesio (normalmente agrupada con la familia Al–Si–Mg y frecuentemente referenciada como grados A357/AlSi7Mg). Se produce habitualmente en componentes de molde permanente o colada a presión donde se requieren alta integridad en la fundición, elevadas resistencias mecánicas y buen desempeño a fatiga. Los principales elementos de aleación son el silicio (Si) para proporcionar fundibilidad y fluidez, el magnesio (Mg) para permitir el endurecimiento por precipitación (Mg2Si), y niveles controlados de hierro (Fe) y cobre (Cu) para ajustar la resistencia y la tenacidad. El fortalecimiento se logra principalmente mediante tratamiento de solución seguido de temple y envejecimiento artificial (T6/T5), pudiendo obtenerse respuestas adicionales mediante modificaciones químicas y horarios de tratamiento térmico.

Entre sus características clave se incluyen una resistencia estática y a fatiga relativamente alta para una aleación de fundición, buena estabilidad dimensional después del tratamiento térmico y una resistencia razonable a la corrosión en ambientes atmosféricos. La soldabilidad es aceptable, aunque requiere atención en la selección del material de aporte y el control de porosidad; la formabilidad en el sentido de aleaciones forjadas es limitada, debido a que AlF357 está optimizado como aleación para fundición. Industrias típicas que utilizan AlF357 incluyen la automotriz (fundiciones estructurales, componentes de ruedas, soportes de suspensión), aeroespacial (fundiciones estructurales no críticas y accesorios), equipos marinos y carcasas para maquinaria industrial. Los ingenieros seleccionan AlF357 cuando una combinación de fundibilidad, resistencia endurecible y resistencia a fatiga ofrece un mejor equilibrio costo-rendimiento que las aleaciones forjadas o grados de aluminio fundido más económicos.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Pobre (frágil en comparación con aleaciones forjadas)	Buena	Annealed o alivianado de tensiones en estado colado; máxima ductilidad en aleaciones de fundición
T5	Media-Alta	Moderada	Limitada	Buena	Enfriado desde la colada y envejecido artificialmente; común para endurecimiento en estado colado
T6	Alta	Baja-Moderada	Limitada	Regular	Tratado en solución, templado y envejecido artificialmente; máxima resistencia
T7	Media	Moderada	Limitada	Regular	Sobreenvejecido para mejorar estabilidad térmica y resistencia a la corrosión bajo tensión
T651	Alta	Baja-Moderada	Limitada	Regular	Tratado en solución, alivianado de tensiones por estirado, y luego envejecido; mejor control dimensional

La selección del temple para AlF357 afecta fuertemente los compromisos de rendimiento: T6 ofrece la mayor resistencia y mejor vida a fatiga a costa de la ductilidad y cierta maquinabilidad, mientras que T5 se usa cuando restricciones de presupuesto o flujo de proceso impiden el tratamiento en solución. Los temple T7 y estabilizados se eligen cuando los componentes deben conservar sus propiedades tras exposición a temperaturas elevadas en servicio o cuando se prioriza una menor susceptibilidad a la corrosión bajo tensión y estabilidad dimensional.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	6.5 – 7.5	Elemento principal de aleación para fundibilidad y resistencia; forma eutéctico con Al
Fe	0.05 – 0.45	Hierro bajo y controlado reduce intermetálicos frágiles; mayor Fe reduce ductilidad
Mn	0.05 – 0.25	Modificador menor; puede refinar la morfología de intermetálicos
Mg	0.25 – 0.50	Proporciona endurecimiento por precipitación (Mg2Si) durante el envejecimiento
Cu	0.0 – 0.30	Aumenta resistencia y respuesta al envejecimiento, pero puede reducir la resistencia a la corrosión
Zn	0.0 – 0.15	Residual típico; efecto de fortalecimiento despreciable aquí
Cr	0.0 – 0.10	Refinador de grano/inhibidor de recristalización en algunas fundiciones
Ti	0.02 – 0.15	Añadido para refinamiento de grano, especialmente en fundidos elingotes
Otros	Resto Al	Elementos traza controlados según práctica de fundición; niveles de impurezas bajos mejoran ductilidad y vida a fatiga

El silicio define las características de fundición y la estructura eutéctica, mientras que el magnesio permite el endurecimiento endurecible por tratamiento térmico con precipitados de Mg2Si. El hierro bajo y los elementos traza controlados mejoran la tenacidad y la resistencia a fatiga al minimizar partículas intermetálicas gruesas y promover una microestructura fina durante la solidificación y el tratamiento térmico.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a tracción de AlF357 se caracteriza por un aumento marcado en límite elástico y resistencia última tras un adecuado tratamiento en solución y envejecimiento artificial, siendo las condiciones T6 las que producen las mayores resistencias para esta familia de aleaciones. La elongación en T6 se reduce en comparación con el estado colado o recocido, pero sigue siendo aceptable para muchas fundiciones estructurales debido al eutéctico relativamente fino y la química de impurezas controladas de la aleación. La dureza sigue la misma tendencia que las propiedades a tracción y comúnmente se usa en taller para verificar la eficacia del tratamiento térmico.

El desempeño a fatiga es un factor decisivo para seleccionar AlF357; la combinación de alta resistencia a tracción y prácticas de fundición de calidad (baja porosidad, diseño adecuado de canalizaciones y picos de colada) entrega una vida a fatiga superior en comparación con grados estándar de fundición Al–Si. El espesor y tamaño de sección afectan significativamente tanto las propiedades mecánicas como la respuesta al tratamiento térmico; las secciones gruesas pueden no homogeneizarse completamente durante el tratamiento en solución y, por lo tanto, mostrarán menores resistencias desarrolladas y menor elongación en comparación con secciones delgadas.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (T6)	Notas
Resistencia a la Tracción	150 – 240 MPa	300 – 380 MPa	Valores T6 dependen del espesor de sección y eficacia del tratamiento en solución
Límite Elástico	70 – 130 MPa	230 – 300 MPa	Límite elástico offset; aumento pronunciado tras envejecimiento
Elongación	8 – 18%	4 – 10%	La elongación disminuye al aumentar resistencia y restricción de sección
Dureza	40 – 70 HB	90 – 120 HB	Dureza correlaciona con el estado de precipitación y la morfología del silicio

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.65 g/cm³	Típico para aleaciones de fundición Al–Si; buena relación resistencia-peso
Rango de Fusión	~555 – 595 °C	Rango eutéctico y de solidificación influenciado por contenido de Si
Conductividad Térmica	~120 – 150 W/m·K	Menor que el Al puro, pero adecuada para muchas aplicaciones de disipación térmica
Conductividad Eléctrica	~30 – 45 %IACS	Reducida en comparación con Al puro debido a aleación y contenido de silicio
Calor Específico	~0.90 J/g·K (900 J/kg·K)	Calor específico típico en aleaciones de aluminio
Expansión Térmica	~20 – 23 µm/m·K	Coeficiente influenciado por el contenido de Si; importante para diseño dimensional

Las propiedades físicas hacen a AlF357 atractivo cuando se requiere una combinación de conductividad térmica moderada y baja densidad. Las características de fusión y solidificación permiten fundiciones de alta calidad con contracción y solidez previsibles cuando se aplican prácticas de fundición adecuadas.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento Mecánico	Templados Comunes	Notas
Chapa	Limitado / solo secciones delgadas	Inconsistente — no típico	T5 / estado colado	No es una forma principal; procesamiento en aleación forjada es poco común
Placa	Limitado	Dependiente de la sección	T5/T6	Fundiciones de placas gruesas pueden tratarse térmicamente pero requieren ciclos largos de solución
Extrusión	Rara	No estándar para esta química de fundición	No aplica	AlF357 no está diseñada para procesos convencionales de extrusión
Tubo	Limitado (fundido o semi-sólido)	Dependiente del espesor de pared	T5/T6	Generalmente producido como manga fundida o mecanizado desde lingote; no es tubo estirado
Barra/Poste	Lingotes fundidos / forjados	Puede tratarse térmicamente a T6	T5/T6	Lingotes fundidos y formas forjadas maquinables disponibles para piezas CNC

AlF357 es principalmente una aleación de fundición, y las formas de producto más comunes son componentes de molde permanente, colada a presión, y fundiciones en arena, o lingotes para mecanizado. Las diferencias en vías de procesamiento (molde permanente vs. colada a presión vs. fundición en arena) afectan fuertemente la microestructura, niveles de porosidad y propiedades mecánicas alcanzables; los diseñadores deben considerar tamaño de sección, tasa de enfriamiento y tratamiento térmico subsiguiente al especificar geometría del componente y rendimiento esperado.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	A357 / AlSi7Mg	USA	Designación común de fundición ASTM/AA; AlF357 suele referenciarse a esta composición química
EN AW	EN AC-AlSi7Mg	Europa	Equivalente europeo para fundición bajo nomenclatura EN 1706
JIS	ADC12 (no exacto) / AlSi7Mg	Japón	ADC12 tiene mayor contenido de Cu y no es una correspondencia directa; consultar especificaciones JIS para variantes con bajo Cu
GB/T	AlSi7Mg	China	Grado chino de fundición que coincide estrechamente con la química de A357

Las diferencias sutiles entre normas se relacionan principalmente con los límites de impurezas (Fe, Cu, Zn) y la precisión de los rangos de Mg y Si; estos afectan la respuesta al tratamiento térmico y propiedades a largo plazo como la resistencia a la corrosión y la vida a fatiga. Al realizar referencias cruzadas entre normas, verifique la composición exacta y cualquier control de calidad adicional (por ejemplo, máximo de hierro, límites de porosidad por hidrógeno) aplicado por los proveedores.

Resistencia a la Corrosión

AlF357 ofrece buena resistencia general a la corrosión atmosférica, típica de aleaciones de aluminio-silicio-magnesio para fundición. La capa de óxido que se forma de manera natural proporciona protección básica, y el bajo contenido de cobre de la aleación (cuando está controlado) ayuda a mantener la resistencia en ambientes urbanos e industriales ligeros. En ambientes marinos o ricos en cloruros, la aleación es moderadamente susceptible a la corrosión por picado y ataque localizado; se recomiendan tratamientos superficiales, anodizado o recubrimientos adecuados para exposiciones prolongadas.

La corrosión por esfuerzo (SCC) es menos severa en aleaciones de fundición Al–Si–Mg que en algunas aleaciones forjadas de aluminio-cobre de alta resistencia, pero la susceptibilidad aumenta con niveles elevados de tensiones a la tracción y presencia de cloruros. Las interacciones galvánicas son típicas del aluminio: AlF357 es anódico en comparación con aceros inoxidables y aleaciones a base de cobre, por lo que se debe considerar aislamiento eléctrico o ánodos sacrificatorios en conjuntos con metales mixtos. Comparado con las familias forjadas 5xxx y 6xxx, AlF357 cede algo de resistencia a la corrosión a cambio de mayor resistencia en estado fundido y mejor vida a fatiga, pero no alcanza el rendimiento marino de aleaciones 5xxx cuidadosamente optimizadas.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

AlF357 puede soldarse mediante TIG (GTAW) y MIG (GMAW), pero la porosidad de fundición, absorción de hidrógeno y riesgo de agrietamiento en caliente requieren un control cuidadoso. Se utilizan comúnmente aleaciones de aporte aluminio-silicio como ER4043 (Al–Si) para coincidir con las características de humectación y reducir la tendencia a agrietarse; ER5356 (Al–Mg) puede usarse con precaución cuando se requiere metal de aporte más resistente. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede restaurar la resistencia en algunos componentes, pero no elimina defectos inherentes a la fundición; el precalentamiento y desgasificación del baño fundido son importantes para minimizar la porosidad.

Maquinabilidad

Como aleación de fundición Al–Si hipereutéctica, AlF357 tiene buena maquinabilidad: las partículas de silicio generan efecto rompevirutas y estabilidad dimensional, pero aumentan el desgaste de la herramienta en comparación con aleaciones forjadas más blandas. Se recomienda usar herramientas de carburo con filo positivo y alto flujo de refrigerante para controlar el calor y evacuar virutas; las velocidades de corte típicas son mayores que en el acero, aunque dependen del espesor y estado de tratamiento térmico. El acabado superficial y las tolerancias dimensionales se logran fácilmente con fijaciones estables y avances adecuados.

Conformabilidad

El conformado en frío de AlF357 es limitado debido a su microestructura orientada a fundición y ductilidad moderada a baja en condición T6; los radios de curvatura deben ser conservadores pues frecuentemente provocan agrietamiento. El conformado en caliente o forjado de lingotes fundidos cercanos a la forma neta es una ruta más realista cuando la geometría exige deformación significativa. La mejor conformabilidad se observa en estado recocido o como fundido, pero estos estados sacrifican resistencia y raramente se usan para piezas estructurales.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

AlF357 es susceptible a tratamiento térmico mediante tratamiento en solución y envejecimiento artificial. Las temperaturas típicas para el tratamiento en solución son de 510–540 °C, mantenidas el tiempo suficiente para homogeneizar y disolver fases solubles en secciones delgadas, seguido de un enfriamiento rápido para retener una solución sólida sobresaturada. El envejecimiento artificial (precipitación) se realiza usualmente a 155–185 °C para desarrollar precipitados Mg2Si y alcanzar propiedades nivel T6; el tiempo de envejecimiento depende del espesor de la pieza y el balance de propiedades deseado.

El estado T5 se logra enfriando desde la fundición y realizando envejecimiento artificial sin paso intermedio de tratamiento en solución, proporcionando mayor resistencia con menor costo de proceso pero propiedades máximas reducidas. Los tratamientos T7 o sobreenvejecidos utilizan envejecimiento más prolongado o a temperatura mayor para mejorar la estabilidad térmica y reducir la susceptibilidad a la corrosión por esfuerzo, a costa de algo de resistencia máxima. Si la aleación se usa en condiciones sin tratamiento térmico, el endurecimiento por deformación no es efectivo debido a la microestructura de fundición; el recocido alivia tensiones residuales y mejora la ductilidad.

Comportamiento a Alta Temperatura

AlF357 comienza a perder una parte significativa de su resistencia T6 por encima de aproximadamente 150 °C, con un ablandamiento progresivo y coarsening de precipitados al aumentar la temperatura; el servicio a largo plazo generalmente se limita a temperaturas inferiores a este rango. La oxidación no es el modo principal de falla a estas temperaturas, pero el sobreenvejecimiento microestructural y crecimiento de precipitados reducen la resistencia a la fatiga, límite elástico y dureza. Las zonas afectadas por el calor de soldadura pueden sufrir ablandamiento localizado y reducción de la resistencia a la fatiga; los diseñadores deben considerar estos gradientes cuando las piezas se sueldan posteriormente al tratamiento térmico.

Para exposiciones intermitentes o de corta duración hasta 200 °C, se pueden conservar algunas propiedades si se especifica la condición T7 sobreenvejecida adecuada, aunque el servicio sostenido a alta temperatura es mejor cubierto por aleaciones especiales diseñadas para esas condiciones.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa AlF357
Automotriz	Fundiciones estructurales, carcasas de transmisión	Buena fundibilidad, alta resistencia T6, resistencia a fatiga
Marina	Carcasas de bombas, soportes estructurales no críticos	Resistencia razonable a la corrosión y fundición costo-efectiva
Aeroespacial	Accesorios, fundiciones estructurales pequeñas	Alta relación resistencia-peso para componentes de carga media
Electrónica	Carcasas y disipadores de calor de fundición	Estabilidad dimensional y conductividad térmica moderada

AlF357 se elige cuando la economía de producción de fundición combinada con una química susceptible de tratamiento térmico produce componentes que cumplen con demandas estructurales y de fatiga sin el costo de fabricación forjada. Ocupa un nicho práctico entre aleaciones de fundición de menor resistencia y materiales forjados más caros y de mayor resistencia para piezas estructurales de carga media.

Consideraciones para la Selección

AlF357 es una opción atractiva cuando los diseñadores requieren geometría de fundición y desempeño nivel T6 en una aleación de aluminio costo-efectiva. Comparado con aluminio comercial puro (1100), AlF357 sacrifica conductividad eléctrica y ductilidad superior a cambio de resistencia sustancialmente mayor y mejor resistencia a fatiga; es menos adecuado cuando la conductividad eléctrica es prioridad. Comparado con aleaciones endurecidas por trabajo comunes como 3003 o 5052, AlF357 típicamente ofrece mayor resistencia tratada y mejor vida a fatiga, pero menor conformabilidad en frío y a veces resistencia a la corrosión reducida en ambientes clorados agresivos. Respecto a aleaciones forjadas susceptibles de tratamiento térmico como 6061/6063, AlF357 puede ofrecer procesos más simples para geometrías complejas de fundición y resistencia competitiva en ciertas secciones, aunque con menor resistencia máxima relativa al peso y diferentes capacidades de forjado/extrusión.

Utilice AlF357 cuando la fundición sea la vía preferida de fabricación, se requieran propiedades mecánicas estilo T6 en forma fundida, y cuando se pueda controlar el espesor de sección y tratamiento térmico para aprovechar el potencial de la aleación. Evite AlF357 cuando se requiera conformado en frío profundo y dúctil, máxima conductividad eléctrica o servicio sostenido a muy alta temperatura como principales requisitos.

Resumen Final

AlF357 sigue siendo relevante porque combina comportamiento predecible de fundición con fortalecimiento mediante tratamiento térmico, entregando alta resistencia a fatiga y estática para componentes fundidos complejos a un costo relativamente bajo. Cuando se selecciona considerando la práctica de fundición, elección de temple y protección contra corrosión, AlF357 ofrece una solución robusta para muchas aplicaciones automotriz, aeroespacial, marina e industrial donde se requiere equilibrio entre geometría fundida y desempeño mecánico.