Aluminio AlSi10Mg: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

AlSi10Mg es una aleación de aluminio para fundición y fabricación aditiva que pertenece a la familia Al-Si-Mg en lugar de las clásicas series trabajadas 1xxx–7xxx. Su composición nominal se centra en aproximadamente 9–11% de silicio con pequeñas adiciones de magnesio (típicamente 0.25–0.45%) y niveles controlados de Fe, Cu, Mn y Ti para equilibrar la fundibilidad y el desempeño mecánico.

El principal mecanismo de fortalecimiento es el endurecimiento por precipitación termoestable: un tratamiento de solución disuelve las fases que contienen Mg y un enfriamiento rápido seguido de un envejecimiento artificial controlado precipita agrupamientos de Mg2Si y estructuras modificadas de silicio que incrementan la resistencia. En muchas aplicaciones de fabricación aditiva y fundición, las microestructuras en estado as-fabricado y la rápida solidificación promueven una dispersión fina de silicio que puede igualar o superar la resistencia de los tratamientos T6 convencionales.

Entre las características clave se incluyen una favorable relación resistencia-peso, buena fundibilidad y conductividad térmica relativa a muchas aleaciones de Al, y una resistencia a la corrosión aceptable en la mayoría de ambientes tras un tratamiento superficial adecuado. La soldabilidad y maquinabilidad son generalmente buenas para aleaciones Al-Si, aunque el contenido de silicio incrementa el desgaste de las herramientas y reduce la ductilidad en tratamientos de máxima resistencia.

Los sectores típicos incluyen el automotriz (carcasas y piezas estructurales fundidas), motorsport y aeroespacial (soportes y carcasas ligeras), electrónica (disipadores de calor y carcasas), y la fabricación aditiva para prototipos y producciones en series pequeñas. Los ingenieros eligen AlSi10Mg cuando se requiere una combinación de baja densidad, buena fundibilidad o compatibilidad con fabricación aditiva, y resistencia termoestable, aceptando una menor conformabilidad frente a aleaciones trabajadas con bajo contenido de silicio.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Recocido / alivio de tensiones, máxima ductilidad para conformado
F / As-cast / As-built	Baja–Moderada	Moderada	Buena	Buena	Condición típica fundida o fabricada aditivamente antes del tratamiento térmico
T5	Moderada–Alta	Moderada–Baja	Regular	Buena	Enfriado desde alta temperatura y envejecido artificialmente; común en piezas AM
T6	Alta	Baja	Pobre–Regular	Buena	Tratado en solución, templado y envejecido artificialmente; máxima resistencia
T651	Alta	Baja	Pobre–Regular	Buena	T6 más alivio de tensiones por estirado; usado para estabilidad dimensional crítica
T7	Moderada	Moderada	Regular	Buena	Sobreenvejecido para mayor estabilidad, tenacidad y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC)

El temple tiene una fuerte influencia en el equilibrio entre resistencia y ductilidad: el tratamiento en solución seguido de envejecimiento (T6) maximiza la resistencia a la tracción y límite elástico a costa de la elongación y la conformabilidad. El envejecimiento a temperatura más baja (T5) se usa frecuentemente para componentes AM para reducir distorsiones mientras se recupera resistencia, y el recocido (O) se aplica cuando el conformado o mecanizado exigen máxima ductilidad.

La historia del tratamiento térmico también afecta la resistencia a la fatiga y la homogeneidad microestructural; en muchas aplicaciones de fundición y fabricación aditiva se especifica un ciclo optimizado T6 o T5 para minimizar la segregación en fundición y estabilizar la morfología del silicio para propiedades mecánicas y térmicas orientadas.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	9.0–11.0	Elemento principal de aleación; reduce el rango de fusión y mejora fluidez y resistencia al desgaste
Fe	0.4–0.8	Elemento impureza; forma intermetálicos que reducen ductilidad y pueden afectar la maquinabilidad
Mn	0.05–0.45	Controla la morfología de los intermetálicos de Fe y mejora la resistencia de forma modesta
Mg	0.25–0.45	Elemento endurecedor por envejecimiento (forma Mg2Si); controla el fortalecimiento por precipitados
Cu	0.05–0.20	Generalmente bajo; aumenta resistencia pero puede reducir resistencia a la corrosión si es alto
Zn	≤0.2	Minoritario, en general residual; efecto limitado en fortalecimiento
Cr	≤0.05	Adición traza para refinar la estructura de grano y controlar intermetálicos
Ti	≤0.15	Refinador de grano para microestructuras de fundición y AM
Otros / Residuales	≤0.15 total	Elementos traza e impurezas; controlados para rendimiento consistente

El silicio es el elemento dominante de aleación deliberada y gobierna el comportamiento de fundición, la composición eutéctica y la dureza de las fases ricas en Si. El magnesio es la especie activa para el endurecimiento por envejecimiento que forma precipitados finos que contienen Mg, habilitando los regímenes de fortalecimiento T6/T5. Adiciones controladas de Mn, Ti y bajos niveles de Fe y Cu se emplean para ajustar la morfología de los intermetálicos, reducir la susceptibilidad a fisuras calientes y optimizar la microestructura as-fundida/AM para posteriores tratamientos térmicos y rendimiento mecánico.

Propiedades Mecánicas

En carga a tensión, AlSi10Mg exhibe una resistencia última a la tracción relativamente alta en condiciones T6/T5 mientras muestra generalmente una elongación reducida comparada con aleaciones trabajadas de bajo silicio. Los límites elásticos aumentan sustancialmente tras el tratamiento en solución y envejecimiento artificial debido a la precipitación de finas fases que contienen Mg y a la interacción con las partículas de silicio. La elongación a la fractura depende fuertemente del temple y la microestructura; el estado O o as-fundido proporcionan la ductilidad más alta, mientras que T6 entrega la máxima resistencia a costa de menor elongación.

La dureza sigue una tendencia similar: el material recocido y as-fundido presenta valores Brinell/HRB más bajos, mientras que T6/T5 muestra incrementos significativos por endurecimiento de precipitados y fortalecimiento por dispersión de silicio. El comportamiento a fatiga se ve influenciado por la condición superficial, la porosidad (crítica en piezas fundidas y AM) y el temple; material tratado T6 puede mostrar buena resistencia a fatiga en alto ciclo si se minimizan porosidad y defectos superficiales. El espesor y tamaño de sección impactan la respuesta mecánica por diferentes velocidades de solidificación e historiales de enfriamiento; las secciones delgadas suelen tener microestructura más fina y mayor resistencia as-fundido mientras que secciones gruesas pueden ser más blandas y propensas a porosidad de contracción.

Propiedad	O / Recocido	Temple Clave (p. ej., T6)	Notas
Resistencia a la tracción (UTS)	160–220 MPa	300–380 MPa	Valores T6 dependen del espesor de sección y especificaciones del tratamiento térmico
Límite elástico (Prueba 0.2%)	80–140 MPa	240–320 MPa	El límite crece notablemente con envejecimiento; en AM estado as-built puede alcanzar valores intermedios
Elongación (A%)	8–15%	2–8%	La ductilidad disminuye en tratamientos máximos; la fractura suele ser transgranular a través de partículas de Si
Dureza (HB)	40–65 HB	90–140 HB	La dureza se correlaciona con la densidad de precipitados y morfología del Si

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.67–2.70 g/cm³	Comparable con otras aleaciones de aluminio; excelente resistencia específica
Rango de fusión	~570–585 °C	Rango influenciado por eutéctico debido a ~10% Si; depresión de sólido/líquido frente a Al puro
Conductividad térmica	100–140 W/m·K	Inferior al Al puro pero aún buena para disipación de calor; depende de temperatura y porosidad
Conductividad eléctrica	~30–40% IACS	Reducida respecto a Al puro debido a adiciones de aleación y dispersión microestructural
Calor específico	~900 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Expansión térmica (20–200°C)	~22–24 ×10⁻⁶ /K	Coeficiente similar a otras aleaciones de Al; considerar en ensamblajes multimateriales

La conductividad térmica y capacidad calorífica de AlSi10Mg lo hacen atractivo para componentes que requieren gestión térmica conjunta con bajo peso, aunque la conductividad es inferior al aluminio puro y a aleaciones mejores con menos aleantes. El rango de fusión reducido comparado con Al puro es ventajoso para fundición y fabricación aditiva, permitiendo temperaturas de fundición más bajas y gradientes térmicos reducidos en muchos procesos. La expansión térmica y conductividad deben considerarse en ensamblajes que combinen materiales disímiles para evitar deformaciones y tensiones térmicas durante el servicio.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño típico	Comportamiento de resistencia	Temple comunes	Notas
Fundiciones (arena, gravedad)	Secciones desde unos pocos mm hasta >100 mm	Variable; gruesas en secciones espesas	Como fundido, T6	Muy usadas en carcasas automotrices e industriales
Fundición a presión	Secciones delgadas a moderadas (1–10 mm)	Buena, microestructura fina en paredes delgadas	Como fundido, T5/T6	La fundición a presión ofrece mejor acabado superficial y estructura eutéctica más fina
Fabricación aditiva (fusión por lecho de polvo)	Geometrías complejas, espesor de pared 0.5–10 mm	Microestructura fina, alta resistencia en estado como construido	Como construido, T5, T6	La solidificación rápida genera comportamiento mecánico único; comúnmente se aplica tratamiento térmico
Extrusión (limitada)	Perfiles de hasta varias decenas de mm	Limitada debido al enfoque en fundición	T4/T6 similar	Rara; principalmente producida en forma fundida o en polvo
Barra/Vara	Pequeños diámetros desde consolidación de polvo	Depende del procesamiento	T6	Usualmente producida por procesamiento secundario o metalurgia de polvos

AlSi10Mg se suministra predominantemente en forma de fundiciones (por gravedad, fundición a presión) o como polvo para fabricación aditiva más que en grandes productos laminados. La fundición y la fabricación aditiva condicionan la microestructura y el contenido de defectos; la fundición a presión y la solidificación rápida de la fabricación aditiva proporcionan una dispersión de silicio más fina y mayor resistencia en estado como construido. La forma del producto determina los temple factibles, tamaños de sección alcanzables y pasos de procesamiento secundario como mecanizado, tratamiento térmico y acabado superficial.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
EN / ISO	AlSi10Mg / EN AC-AlSi10Mg	Europa / Internacional	Designación europea común de fundición conforme a EN 1706 y normas ISO
AA / ASTM	(sin equivalente AA directo)	EE. UU.	A356 es similar pero con menos Si (≈7%) y diferente Mg; no hay número de aleación AA exacto para AlSi10Mg
JIS	A3560/A357?*	Japón	Normas japonesas de fundición con grados Al-Si-Mg similares pero con límites ligeramente distintos
GB/T	AlSi10Mg	China	Norma china de fundición equivalente, ampliamente usada en cadenas de suministro locales

Las normas de distintas regiones pueden diferir en límites máximos de impurezas, requisitos de tracción y prácticas permitidas de tratamiento térmico; la designación EN/ISO AlSi10Mg es una referencia común para Europa y muchos proveedores globales. Grados comparativos como A356 (AlSi7Mg) o AlSi12Cu (ADC12) ilustran las compensaciones composicionales y de desempeño: A356 tiene menos Si y por tanto diferente fundibilidad y equilibrio fuerza/ductilidad, mientras que ADC12 tiene niveles mayores de silicio y cobre que afectan comportamiento mecánico y corrosión. Al comprar piezas internacionalmente, verifique la norma precisa y criterios de aceptación mecánica en lugar de confiar solo en el nombre común.

Resistencia a la Corrosión

AlSi10Mg muestra buena resistencia a la corrosión atmosférica general debido en gran parte a la película pasiva de óxido de aluminio y al contenido relativamente bajo de cobre en la aleación. En atmósferas interiores típicas y ligeramente industriales, su desempeño es similar al de otras aleaciones fundidas Al-Si bajas en cobre y suele beneficiarse de tratamientos superficiales como anodizado o recubrimientos de conversión para mejorar la durabilidad.

En ambientes marinos o con cloruros, la aleación es moderadamente susceptible a corrosión localizada por picaduras y grietas; se recomiendan protecciones superficiales adecuadas, recubrimientos sacrificiales o aislamiento catódico para exposiciones prolongadas. La susceptibilidad a la corrosión por tensión es menor que en aleaciones Al-Zn-Mg de alta resistencia, pero puede ocurrir bajo esfuerzos tensiles combinados con ambientes agresivos con cloruros, particularmente en temple de edadación máxima si no se sobreenvejece adecuadamente para resistencia a SCC.

Las interacciones galvánicas con materiales catódicos (aceros inoxidables, cobre) pueden acelerar corrosión localizada cuando hay contacto eléctrico directo y un electrolito presente; las estrategias de diseño deben incluir interfaces aislantes o metales similares para mitigar corrientes galvánicas. Frente a aleaciones laminadas 5xxx o 6xxx, AlSi10Mg generalmente ofrece mejor fundibilidad con resistencia a la corrosión aceptable, pero no iguala la excelente resistencia marina de aleaciones Al-Mg cuidadosamente aleadas ni el control de corrosión localizada de algunos productos laminados anodizados.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

AlSi10Mg es soldable mediante procesos comunes de fusión como GTAW (TIG) y GMAW (MIG), usándose frecuentemente aleaciones de aporte adecuadas. Los aportes ricos en silicio como ER4043 (Al-5Si) y alambres de aporte Al-Si-Mg son seleccionados para concordar con el comportamiento de solidificación y minimizar fisuras por calor; ER5356 (Al-Mg) puede usarse donde se desea mayor resistencia y contenido de Mg, pero puede aumentar porosidad y riesgo de rotura en caliente. Porosidad, absorción de hidrógeno y contracción son las principales preocupaciones; limpieza previa, diseño adecuado de juntas y control de la entrada térmica reducen el recocido de la zona afectada y defectos de soldadura.

Maquinabilidad

El mecanizado de AlSi10Mg es en general sencillo comparado con aleaciones ferrosas, pero las partículas de silicio aumentan la abrasividad y promueven desgaste de herramientas, por lo que se recomiendan herramientas con punta de carburo y recubrimiento PVD. Las velocidades de avance y corte suelen ser mayores que en aceros, aplicándose refrigerante robusto para controlar evacuación de viruta y distorsión térmica; las virutas tienden a ser discontinuas debido a las fases frágiles de silicio. El acabado superficial depende fuertemente de la porosidad por fundición o fabricación aditiva, por lo que suelen requerirse pasadas finales y inspección no destructiva en componentes críticos.

Formabilidad

El conformado en frío es limitado en temple de máxima resistencia; los temple O y ligeramente envejecidos ofrecen mejor formabilidad para doblado y estampado. Los radios mínimos de curvatura recomendados dependen del temple y geometría, aunque una guía común es 4–6× espesor de material en condiciones recocidas y radios mayores para material T6 para evitar fisuras en conglomerados de partículas de silicio. Para formas complejas, se aconseja usar fundición cerca del neto o fabricación aditiva más mecanizado posterior en lugar de conformado en frío extenso debido a la menor ductilidad en temple de alta resistencia.

Comportamiento del Tratamiento Térmico

El tratamiento al soluto para AlSi10Mg suele aplicarse cerca de 540–545 °C para homogeneizar microestructura y disolver fases con Mg, con tiempos de retención según espesor de sección para evitar el inicio de fusión en constituyentes de bajo punto de fusión. Se requiere un enfriamiento rápido tras el tratamiento al soluto para mantener el soluto en solución sólida sobresaturada; la severidad del enfriamiento influye en la densidad de precipitados disponibles tras el envejecimiento y por tanto en la resistencia final. El envejecimiento artificial para respuesta tipo T6 se realiza habitualmente a 160–180 °C por varias horas para precipitar conglomerados Mg2Si y estabilizar la morfología de silicio para resistencia máxima.

El templado T5, muy usado en componentes de fabricación aditiva, implica enfriamiento desde la temperatura elevada de proceso y una etapa directa de envejecimiento artificial para producir resistencia moderada con menor distorsión comparado con tratamiento completo al soluto. Se usan tratamientos de sobre-envejecimiento (T7) para mejorar estabilidad dimensional y resistencia a fisuración por corrosión bajo tensión a costa de algo de resistencia máxima. El recocido y ablandamiento total (O) se consigue con exposiciones prolongadas a temperaturas más bajas para coarsen precipitados y esferoidizar silicio, restaurando ductilidad para formación y mecanizado.

Comportamiento a Alta Temperatura

AlSi10Mg sufre una degradación progresiva de resistencia al aumentar la temperatura por encima de ambiente, con reducciones significativas en límite elástico y resistencia última observadas comúnmente por encima de 150 °C. La exposición prolongada por encima de ~125–150 °C favorece el crecimiento de precipitados y pérdida de efectos de envejecimiento máximo, por lo que los límites de temperatura para servicio suelen fijarse de forma conservadora en aplicaciones estructurales. La oxidación está limitada por la película protectora de óxido de aluminio, pero la exposición a alta temperatura puede promover escamado y oxidación localizada en fases ricas en silicio si no se aplican recubrimientos protectores.

La zona afectada por el calor durante soldadura o recalentamiento localizado puede ablandar la aleación debido a disolución o sobre-envejecimiento de precipitados; se requiere atención al tratamiento térmico post-soldadura o estrategias de diseño que minimicen picos de temperatura locales para preservar integridad mecánica. Para excursiones breves a alta temperatura, la aleación puede comportarse adecuadamente, pero para servicio prolongado a temperaturas elevadas los diseñadores suelen elegir aleaciones de aluminio para altas temperaturas o materiales alternativos.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa AlSi10Mg
Automotriz	Tapas de motor, carcasas de caja de cambios, soportes estructurales	Excelente fundibilidad, buena relación rigidez-peso y disipación térmica
Aeroespacial y Defensa	Soportes, carcasas, pequeños componentes estructurales	Bajo peso con buena resistencia tras tratamiento T6, buena compatibilidad con AM para formas complejas
Marina	Carcasas de bombas, piezas estructurales no críticas	Buena resistencia a la corrosión con recubrimientos protectores y buena fundibilidad
Electrónica	Disipadores de calor, carcasas	Conductividad térmica y capacidad para formar canales integrados complejos mediante AM
Motorsport / Industrial	Componentes ligeros, prototipado	Prototipado rápido y buena relación resistencia-peso tras tratamiento térmico

La adopción de AlSi10Mg está impulsada por su combinación de fundibilidad, compatibilidad con procesos AM y resistencia obtenida tras tratamiento térmico. Destaca cuando se requieren geometrías complejas, estabilidad dimensional después del tratamiento térmico y una resistencia a la corrosión razonable en un componente ligero, reemplazando a menudo fundiciones férricas más pesadas o aleaciones exóticas más costosas.

Consideraciones para la Selección

Para piezas estructurales ligeras que se funden o fabrican mediante fusión de lecho de polvo, elija AlSi10Mg cuando necesite mayor resistencia que el aluminio comercialmente puro pero aún requiera excelente fundibilidad y rendimiento térmico. En comparación con el 1100 (aluminio comercialmente puro), AlSi10Mg sacrifica conductividad eléctrica/térmica y conformabilidad a cambio de una resistencia significativamente mayor y mejor resistencia al desgaste.

Frente a aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, AlSi10Mg ofrece una mayor resistencia alcanzable mediante tratamiento térmico pero típicamente menor ductilidad y algo menor resistencia a la corrosión en ambientes clorurados agresivos; seleccione AlSi10Mg cuando la fundibilidad y la resistencia post tratamiento térmico sean prioridades superiores a la estampación o conformado profundo. En comparación con aleaciones corrientes trabajadas y tratables térmicamente como 6061 o 6063, AlSi10Mg puede tener menor resistencia a la tracción en envejecimiento máximo en algunas condiciones, pero es preferido donde la fundición o geometrías AM y los beneficios del silicio eutéctico superan la mayor resistencia o disponibilidad de perfiles laminados.

Utilice AlSi10Mg cuando la geometría de la pieza o las restricciones de proceso favorezcan la producción por fundición o AM, cuando el tratamiento térmico posterior al proceso sea aceptable y cuando los diseñadores valoren un equilibrio favorable entre manufacturabilidad, propiedades térmicas y peso sobre la formabilidad absoluta o el comportamiento frente a la corrosión en ambientes altamente agresivos.

Resumen Final

AlSi10Mg sigue siendo una aleación de aluminio altamente relevante para la ingeniería moderna debido a su combinación única de fundibilidad y compatibilidad con fabricación aditiva, fortalecimiento mediante tratamiento térmico por precipitación de Mg, y un balance práctico de propiedades térmicas, mecánicas y de corrosión para componentes estructurales ligeros y de gestión térmica.