Aluminio AlSi7Mg: Composición, Propiedades, Guía de Temple y Aplicaciones

Descripción General Completa

AlSi7Mg es una aleación de aluminio-silicio-magnesio que pertenece a la familia de aleaciones de fundición Al–Si y se encuentra típicamente en formas fundidas, ya sea por fundición a presión o gravedad, bajo la designación EN AC‑AlSi7Mg. Ocupa el espacio de las aleaciones de aluminio fundido en lugar de las series laminadas 2xxx–7xxx, y se compara con mayor frecuencia con materiales de grado A356/A357 en la práctica norteamericana.

El elemento principal de aleación es el silicio (~6.5–7.5 % en peso), con el magnesio como elemento secundario (~0.2–0.5 % en peso), además de pequeñas cantidades de Fe, Cu, Mn, Ti y otros como impurezas controladas o microaleantes. El endurecimiento se produce principalmente a través del tratamiento térmico de solubilización seguido de el envejecimiento por precipitación de intermetálicos Mg2Si (endurecible por tratamiento térmico); la estructura de solidificación y el espaciamiento secundario de brazos dendríticos también juegan un papel fundamental en la resistencia en estado fundido.

Entre sus características clave se encuentran excelente colabilidad y fluidez para geometrías complejas, buena combinación de resistencia y ductilidad tras tratamientos tipo T6, resistencia razonable a la corrosión en ambientes atmosféricos y buena conductividad térmica comparada con muchas otras aleaciones de aluminio. La soldabilidad y conformabilidad son moderadas: las aleaciones de fundición pueden soldarse con procedimientos adecuados, pero son menos dúctiles en estado fundido que las aleaciones trabajadas, limitando el conformado en frío extensivo.

Las industrias típicas incluyen automotriz (fundiciones estructurales, carcasas, componentes de ruedas y suspensión), maquinaria general, bombas y válvulas, equipos marinos y algunos recintos electrónicos o piezas fundidas disipadoras de calor. Los ingenieros eligen AlSi7Mg porque equilibra la colabilidad y la resistencia post-tratamiento térmico manteniendo costos competitivos frente a aleaciones más aleadas o trabajadas, y porque ofrece un desempeño predecible y reproducible en la práctica de fundición.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente (relativo para fundiciones)	Excelente	Recocido total o alivio de tensiones en estado fundido; mejor ductilidad, menor resistencia
T4	Baja–Media	Media–Alta	Buena	Buena	Tratado en solución y envejecido naturalmente; resistencia intermedia con mejor ductilidad que T6
T5	Media	Media	Regular	Buena	Enfriado desde fundición y envejecido artificialmente; común para piezas de producción rápida
T6	Alta	Media	Regular–Pobre	Moderada	Tratado en solución, enfriado y envejecido artificialmente; máxima dureza y resistencia para diseño
T7	Media–Alta	Media	Regular	Moderada	Sobreenvejecido para mejorar estabilidad térmica y reducir susceptibilidad a corrosión por tensión
F	Variable	Variable	Variable	Variable	Estado fabricado sin control específico de tratamiento térmico; propiedades dependen del proceso

La selección del temple controla la microestructura: el tratamiento en solución disuelve fases solubles y homogeneiza la matriz, mientras que el envejecimiento artificial precipita partículas finas de Mg2Si para aumentar el límite elástico y la resistencia a la tracción. Las condiciones fundidas (O/F) ofrecen la mejor ductilidad y conformabilidad para un conformado limitado, mientras que el temple T6 proporciona la máxima resistencia a costa de algo de tenacidad y conformabilidad.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	6.5–7.5	Elemento principal de aleación; mejora la fluidez y reduce la contracción; forma fases eutécticas
Fe	0.1–0.6	Impureza; niveles elevados promueven intermetálicos frágiles (β‑Al5FeSi) que reducen la ductilidad
Mn	0.05–0.35	Controla la morfología de los intermetálicos de hierro; pequeñas adiciones refinan la microestructura
Mg	0.2–0.5	Elemento de endurecimiento por precipitación (Mg2Si); controla la respuesta al envejecimiento
Cu	0.05–0.2	A menudo limitado; aumenta resistencia pero puede reducir resistencia a la corrosión si es elevado
Zn	≤0.2	Minoritario; típicamente limitado para reducir efectos indeseados
Cr	≤0.1	Control de grano/refinamiento; limita recristalización en algunas prácticas
Ti	≤0.2	Refinador de grano en fundiciones (a menudo se añaden TiB en fundiciones)
Otros	Resto Al	Elementos trazas controlados bajo límites especificados en normas

El silicio establece una estructura eutéctica que mejora el comportamiento de la fundición y el desempeño mecánico en estado fundido, mientras que el magnesio permite el endurecimiento por precipitación mediante Mg2Si cuando se aplica tratamiento en solución y envejecimiento. Los niveles controlados de hierro y manganeso determinan la morfología de intermetálicos frágiles y, por ende, influyen críticamente en la ductilidad y en la resistencia a fatiga. Elementos menores como Ti y Cr se emplean para el refinamiento de grano y controlan características de solidificación en ambientes productivos.

Propiedades Mecánicas

AlSi7Mg muestra un rango amplio de comportamiento mecánico según el método de fundición, espesor de sección y temple. En estado recocido o fundido la resistencia a la tracción es modesta, pero la ductilidad es relativamente alta para una aleación de fundición, con un comportamiento al fractura sensible a la porosidad y morfología de intermetálicos. Tras tratamiento en solución y envejecimiento artificial (T6), la resistencia a la tracción y el límite elástico aumentan marcadamente debido a los precipitados finos de Mg2Si, sacrificando algo de elongación a cambio de mayores niveles de resistencia útil.

El límite elástico en condición T6 comúnmente permite diseños usando valores equivalentes a aleaciones trabajadas de resistencia media, aunque deben considerarse defectos incorporados en la fundición y efectos de tamaño de sección en diseños críticos para fatiga y fractura. La dureza se correlaciona con el temple: la dureza Brinell o Rockwell aumenta significativamente de O/T4 a T6, mejorando resistencia al desgaste en aplicaciones de cojinetes o deslizantes. El desempeño a fatiga depende mucho de la condición superficial, la porosidad y la finura microestructural; tratamientos de granallado, refinamiento de estructura de solidificación y control de porosidad por hidrógeno mejoran notablemente el comportamiento S–N.

El espesor y la geometría de sección influyen en la velocidad de enfriamiento y espaciamiento de brazos dendríticos, afectando las propiedades mecánicas: fundiciones de paredes delgadas enfrían rápido, produciendo microestructuras más finas y mejor resistencia, mientras que secciones gruesas enfrían lentamente y suelen requerir prácticas específicas de tratamiento en solución para evitar núcleos blandos y propiedades inhomogéneas.

Propiedad	O/Recocido	Temple Principal (T6)	Notas
Resistencia a la Tracción	150–210 MPa	260–340 MPa	Valores T6 dependen de calidad de fundición y contenido de Mg; rangos típicos para diseño
Límite Elástico	70–140 MPa	200–260 MPa	Límite elástico aumenta ~2×–3× de recocido a T6 en fundiciones buenas
Elongación	6–18%	4–12%	Elongación disminuye con incremento de resistencia y defectos de fundición
Dureza (HB)	40–70 HB	80–110 HB	Dureza Brinell aumenta con envejecimiento; influye tamaño de sección y porosidad

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	~2.68 g/cm³	Típica de aleaciones Al–Si de fundición; ligera variación según adiciones
Rango de Fusión	~555–615 °C	Solidus y líquido dependen del contenido de Si y microaleantes; características eutécticas cerca de 577 °C
Conductividad Térmica	~100–140 W/m·K	Inferior al Al puro, pero buena para piezas fundidas disipadoras de calor
Conductividad Eléctrica	~30–38 % IACS	Reducida respecto a Al puro por aleación; adecuada para algunas aplicaciones conductoras
Calor Específico	~870–910 J/kg·K	Similar a otras aleaciones de aluminio; dependiente de temperatura
Coeficiente de Expansión Térmica	22–24 ×10⁻⁶ /K	Expansión térmica lineal típica a temperatura ambiente; crítica para diseño de uniones

AlSi7Mg combina densidad relativamente baja con conductividad térmica razonable, haciéndolo adecuado cuando la reducción de peso y la transferencia térmica son requeridas junto con buena colabilidad. El rango de solidificación y comportamiento eutéctico controlan la tendencia a la porosidad y la alimentación; comprender estas propiedades térmicas es esencial para diseñar alimentadores, moldes enfriadores y programas de tratamiento térmico. La expansión térmica es moderada y debe considerarse al unir con aceros u otros metales para evitar tensiones térmicas en servicio.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Fundiciones en arena / gravedad	Variable, mm hasta cientos de mm	La resistencia varía con el tamaño de la sección	O, T5, T6	Ampliamente utilizado para fundiciones estructurales, adecuado para componentes medianos a grandes
Moldeo permanente / fundición a presión	Paredes delgadas a moderadas (2–20 mm)	Generalmente microestructura más fina, mayor resistencia en estado fundido	T5, T6	Acabado superficial excelente y control dimensional; común en piezas automotrices
Lingote / tocho	Hasta varios cientos de mm	Homogenizado para procesamiento posterior	O, T4	Materia prima para remelting, forja de formas casi netas y fundición secundaria
Extrusión / laminado (limitado)	Factibilidad limitada	No típico; comportamiento de metal labrado inferior	—	AlSi7Mg no se usa ampliamente para extrusiones estándar ni chapa laminada
Barra / varilla (recién solidificada / acabado en frío)	Secciones transversales pequeñas	Variable; a menudo remeltdo y procesado	O, T6	Suministrado para blanks de mecanizado; propiedades mecánicas dependen del proceso

AlSi7Mg se encuentra principalmente como aleación de fundición, y las formas de producto reflejan la práctica de fundición: dominan las fundiciones en arena, piezas por gravedad o molde permanente, y componentes de fundición a presión. Las diferencias en procesamiento (arena vs molde permanente vs fundición a presión) generan microestructuras distintas, distribuciones de porosidad y propiedades mecánicas, por lo que los diseñadores deben seleccionar la forma y tratamiento térmico que coincidan con los requisitos estructurales y de acabado superficial. Aunque es posible un procesamiento limitado de metal labrado mediante remelting y homogenización, las extrusiones tradicionales y el laminado pesado son poco comunes debido a que la química de la aleación y la microestructura eutéctica están optimizadas para fundición.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA / AMS	A356 / AlSi7Mg0.3	EE.UU.	A356 es un equivalente comercial bien conocido con contenido de Mg y límites de impurezas estrictamente especificados
EN	AC‑AlSi7Mg	Europa	Designación europea común para fundición; existen variaciones entre especificaciones de fundición
JIS	ADC12 / equivalentes a A356	Japón	ADC12 es un grado para fundición a presión con mayor contenido de Cu; también se usan aleaciones fundidas equivalentes a A356
GB/T	AlSi7Mg	China	Normas chinas incluyen composiciones similares bajo designaciones AlSi7Mg

Las normas varían en límites permitidos de Mg y Fe y en las definiciones de tratamiento (T6 vs T61, etc.), por lo que la sustitución directa requiere verificar límites de impurezas y prácticas de envejecimiento. Para aplicaciones críticas, los diseñadores deben comparar los límites composicionales específicos de la norma, las restricciones del método de fundición y las prácticas definidas de tratamiento térmico para asegurar intercambiabilidad y predecir el desempeño mecánico y la resistencia a la corrosión.

Resistencia a la Corrosión

AlSi7Mg muestra buena resistencia general a la corrosión atmosférica debido a la formación de una capa delgada y protectora de óxido de aluminio y a la ausencia de grandes cantidades de cobre, que promueve la corrosión localizada. En ambientes marinos o ricos en cloruros, la aleación puede ser susceptible a corrosión por picaduras y en grietas, especialmente si hay porosidad o redes intermetálicas que acentúan sitios anódicos locales.

La susceptibilidad a la corrosión por esfuerzo es menor que la de aleaciones de alta resistencia de las series 2xxx y 7xxx, particularmente cuando no está sobremadurada y cuando se controla la porosidad y el contenido de hidrógeno; sin embargo, tensiones residuales de tracción por fundición o soldadura pueden reducir los márgenes contra corrosión por esfuerzo. Las interacciones galvánicas son un aspecto de diseño: cuando se acopla con metales más nobles (por ejemplo, aceros inoxidables) en un electrolito conductor, AlSi7Mg actuará como ánodo y corroerá preferentemente a menos que se aísle o proteja con recubrimientos.

Comparada con aleaciones labradas 5xxx o 6xxx, AlSi7Mg generalmente ofrece resistencia a la corrosión localizada comparable o ligeramente inferior, pero su microestructura y sensibilidad a la porosidad en fundición hacen que el acabado superficial, el sellado posterior a la fundición o los recubrimientos protectores sean decisivos para el rendimiento a largo plazo, especialmente en exposiciones marinas.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

Las fundiciones AlSi7Mg pueden soldarse mediante técnicas estándar TIG (GTAW) y MIG (GMAW) con atención a la limpieza previa y control de la absorción de hidrógeno. Los consumibles típicos son aleaciones Al-Si como ER4043 para fundiciones ricas en silicio, favoreciendo una solidificación compatible y reduciendo el agrietamiento en caliente; consumibles Al-Mg (ER5356) pueden usarse para mejorar la ductilidad pero pueden aumentar la tendencia a porosidad o agrietamiento del metal de soldadura si no son compatibles. Existe riesgo de agrietamiento en caliente en la soldadura y HAZ, y el ablandamiento y disolución de precipitados en la zona afectada térmicamente pueden reducir localmente la resistencia; piezas críticas pueden requerir tratamiento de solución y envejecimiento después de soldar.

Mecanizado

La mecanizabilidad de AlSi7Mg es moderada y está fuertemente influenciada por la calidad de la fundición y la morfología de las partículas eutécticas de Si. Se recomiendan herramientas de carburo con recubrimientos TiN/TiAlN o carburo sin recubrir para desbaste y acabado; el acero rápido es aceptable para operaciones secundarias. Las velocidades de corte son típicamente más altas que en aceros pero menores que en aleaciones labradas de fácil mecanizado; la formación de viruta tiende a ser discontinua, con partículas abrasivas de Si que aceleran el desgaste de herramienta, por lo que es importante usar refrigerante y optimizar la geometría de la herramienta.

Conformabilidad

Como aleación de fundición, AlSi7Mg ofrece conformabilidad en frío limitada en comparación con aleaciones labradas; el doblado y embutido profundo están restringidos por la porosidad y la red de silicio eutéctico frágil. Los mejores resultados en conformado se logran en condiciones recocidas o tratadas por solución y estiradas, pero aún así la capacidad para radios cerrados es limitada y pueden ocurrir grietas en dobleces agudos. Los diseñadores deben preferir la fundición con forma cercana a la neta para piezas complejas y limitar el conformado posterior a recortes, doblado ligero o mecanizado cuando sea posible.

Comportamiento de Tratamiento Térmico

AlSi7Mg es tratable térmicamente mediante solución y envejecimiento artificial para obtener propiedades tipo T6. Las temperaturas típicas de tratamiento de solución oscilan entre ~525–545 °C durante varias horas según el espesor de sección para disolver fases que contienen Mg y homogenizar la matriz, seguidas de un enfriamiento rápido para retener una solución sólida sobresaturada. El envejecimiento artificial se realiza comúnmente a 155–185 °C por varias horas para precipitar finos dispersoides Mg2Si que aumentan resistencia y dureza.

El temple T5 (enfriamiento desde la fundición + envejecimiento artificial) ofrece un compromiso práctico para producción donde el tratamiento completo de solución no es factible, proporcionando resistencia razonable con menos procesamiento térmico. Los ciclos de sobremaduración T7 se usan para mejorar la estabilidad térmica y reducir la susceptibilidad a corrosión por esfuerzo en componentes expuestos a temperaturas elevadas. El control cuidadoso de los tiempos de inmersión, velocidades de enfriamiento y perfiles de envejecimiento es esencial para evitar fusión incipiente en regiones eutécticas de bajo punto de fusión o formación de precipitados gruesos que degradan las propiedades mecánicas.

Desempeño a Alta Temperatura

AlSi7Mg experimenta pérdida progresiva de resistencia a temperaturas elevadas: reducciones significativas en límite elástico y resistencia a la tracción ocurren por encima de aproximadamente 150 °C, con práctica de diseño enfocándose en limitar temperaturas de servicio continuo muy por debajo de este umbral. La fluencia se convierte en un problema para cargas sostenidas a temperaturas elevadas, especialmente en fundiciones de grano grueso o sobremaduradas con redes eutécticas continuas. La resistencia a la oxidación es similar a otras aleaciones de aluminio, con el óxido nativo proporcionando protección; sin embargo, la formación de escamas es insignificante comparada con las aleaciones ferrosas y la oxidación no suele ser un factor limitante.

La soldadura y la entrada local de calor generan ablandamiento de HAZ y posible coarsening microestructural, que reducen la capacidad local a alta temperatura; por lo tanto, el diseño térmico y estrategias post-tratamiento térmico son críticos para componentes sometidos a servicio cíclico o térmico elevado.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Por qué se Usa AlSi7Mg
Automotriz	Carcasas de transmisión, componentes de freno, bujes de rueda	Excelente fundibilidad, buena resistencia tras T6, estabilidad dimensional
Marina	Carcasas de bombas, bujes de hélice, pequeñas piezas de casco	Resistencia razonable a la corrosión y fundibilidad para formas complejas
Aeroespacial	Accesorios estructurales ligeros fundidos, soportes no críticos	Buena relación resistencia-peso para componentes fundidos y tratamiento térmico manejable
Electrónica	Carcasas, envolventes disipadoras de calor	Conductividad térmica y facilidad para formar formas fundidas complejas para gestión térmica

AlSi7Mg se selecciona para aplicaciones donde se requiere eficiencia en fundición cercana a la forma neta y resistencia moderada a alta después del tratamiento térmico junto con resistencia razonable a la corrosión. En muchos casos, la aleación permite fabricación de componentes complejos con menor costo que sería difícil o imposible de lograr con materiales labrados.

Perspectivas para la Selección

AlSi7Mg es un candidato fuerte cuando la fundibilidad, la producción económica cercana a la forma neta y una mejora de resistencia mediante tratamiento térmico son prioridades. Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), AlSi7Mg ofrece mayor resistencia y mejor fundibilidad a costa de menor conductividad eléctrica y cierta reducción en formabilidad, haciéndolo inadecuado para aplicaciones que requieran máxima conductividad o conformado en frío extensivo.

Frente a aleaciones endurecidas por trabajo como 3003 o 5052, AlSi7Mg proporciona típicamente una mayor resistencia máxima después del tratamiento T6, pero puede ofrecer una resistencia a la corrosión ligeramente inferior en ambientes agresivos con cloruros; elija AlSi7Mg cuando el diseño requiera complejidad de fundición y mayor resistencia en lugar de una ductilidad superior o el excelente comportamiento frente a corrosión marina de los grados 5xxx trabajados.

En comparación con aleaciones trabajadas comunes tratables térmicamente como 6061, AlSi7Mg puede ser preferido para geometrías complejas de fundición y cuando la economía de la fundición prevalece sobre la mayor resistencia máxima y mejor acabado superficial del 6061 trabajado; use AlSi7Mg para carcasas fundidas integradas y luego seleccione aleaciones 6xxx cuando se requieran extrusiones a gran escala, tolerancias dimensionales estrictas o un rendimiento superior a fatiga.

Resumen final

AlSi7Mg sigue siendo una aleación de fundición de ingeniería ampliamente utilizada porque combina una excelente capacidad de fundición con una ruta tratable térmicamente que proporciona niveles útiles de resistencia, un rendimiento aceptable frente a la corrosión y propiedades térmicas favorables; esta combinación de atributos la convierte en una opción pragmática para muchos componentes fundidos automotrices, marinos e industriales donde el conformado cercano a la forma final y el control de costos son decisivos.