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

Visión General Completa

AlSiMg designa la amplia familia de aleaciones de aluminio aleadas principalmente con silicio (Si) y magnesio (Mg). En forma trabajada en caliente, esta familia coincide en gran medida con la serie 6xxx (Al-Mg-Si), que son aleaciones endurecibles por precipitación y tratables térmicamente; en la práctica de fundición, la etiqueta AlSiMg también se refiere a aleaciones fundidas Al-Si modificadas con Mg para mejorar la resistencia y la respuesta al tratamiento térmico. El mecanismo metalúrgico definitorio para las aleaciones Al-Si-Mg trabajadas es el endurecimiento por edad mediante la formación de precipitados metaestables Mg2Si tras el tratamiento de solución y el envejecimiento artificial; las variantes de fundición obtienen resistencia a partir de una morfología refinada de silicio, además de la resistencia potenciada por Mg y un endurecimiento por precipitación limitado.

Las características técnicas clave incluyen una combinación de resistencia moderada a alta, buena resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos, amplia extrudabilidad y conformabilidad, y soldabilidad confiable cuando se emplean correctamente los materiales de aporte y los procedimientos posteriores a la soldadura. Comparadas con las series 2xxx o 7xxx de alta resistencia, las aleaciones AlSiMg sacrifican la máxima resistencia pico a favor de una mejor resistencia a la corrosión y una fabricación más sencilla. Las industrias típicas que emplean aleaciones AlSiMg incluyen componentes de carrocerías y estructuras automotrices, extrusiones arquitectónicas, accesorios marinos, carcasas electrónicas y disipadores térmicos, además de ciertos componentes aeroespaciales donde se requiere un equilibrio entre resistencia, peso y resistencia a la corrosión.

Los ingenieros eligen AlSiMg cuando se necesita una aleación tratable térmicamente que ofrezca buena relación resistencia-peso, excelente extrudabilidad y la capacidad de alcanzar niveles de resistencia diseñados mediante procesamiento térmico. La versatilidad de esta familia —disponible en chapa, placa, extrusiones y piezas fundidas— junto con su compatibilidad con procesos de anodizado y recubrimiento, mantiene a las aleaciones AlSiMg como preferidas para estructuras sensibles al costo y piezas estructurales de servicio medio donde la manufacturabilidad y la resistencia a la corrosión son prioritarias.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (20–35%)	Excelente	Excelente	Totalmente recocido; máxima ductilidad
H14	Bajo‑Medio	Moderada (10–20%)	Buena	Excelente	Endurecido por deformación; conformado limitado
T4	Medio	Moderada (12–18%)	Buena	Buena	Tratado en solución y envejecido naturalmente
T5	Medio	Moderada (10–16%)	Buena	Buena	Enfriado tras conformado en caliente y envejecido artificialmente
T6	Alto	Más baja (8–14%)	Regular‑Buena	Buena	Tratado en solución y envejecido artificialmente; resistencia máxima
T651	Alto	Más baja (8–14%)	Regular‑Buena	Buena	T6 con alivio de tensiones por estirado
T7	Medio	Moderada (10–16%)	Buena	Buena	Sobreenvejecido para mejorar estabilidad y tenacidad a la fractura

Los templados controlan la microestructura y, por lo tanto, los compromisos entre resistencia, ductilidad y conformabilidad. La condición recocida suave (O) proporciona la mejor conformabilidad a temperatura ambiente para embutidos profundos y dobleces complejos, mientras que T6/T651 se usan cuando se requiere resistencia máxima y estable después del tratamiento térmico.

La ruta del tratamiento térmico y cualquier trabajo en frío intermedio afectan significativamente la recristalización, tamaño y distribución de precipitados y el estado de tensiones residuales; los diseñadores deben seleccionar el temple según las operaciones de conformado requeridas, la carga final y el ambiente corrosivo.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.2–1.6	Permite la precipitación de Mg2Si; mayor Si refina la microestructura de fundición
Fe	0.1–0.7	Impureza; forma intermetálicos que reducen ductilidad y resistencia a la corrosión
Mn	0–0.50	Controla la estructura de grano y puede formar dispersoides que afectan la resistencia
Mg	0.3–1.2	Principal elemento de aleación para el endurecimiento mediante precipitados Mg2Si
Cu	0–0.5	Aumenta la resistencia pero puede reducir la resistencia a la corrosión y la respuesta al tratamiento térmico
Zn	0–0.25	Generalmente bajo; exceso de Zn puede causar problemas galvánicos
Cr	0–0.35	Controla precipitados en límites de grano y mejora tenacidad/estabilidad
Ti	0–0.15	Refinamiento de grano en productos fundidos y trabajados en caliente
Otros	Balance Al	Aditivos traza y residuos; Zr/Sc pueden estar presentes en variantes de alto desempeño

Los contenidos de Si y Mg son los principales parámetros para ajustar la resistencia: combinados producen precipitados Mg2Si durante el envejecimiento que dominan las propiedades de límite elástico y resistencia a la tracción. Los elementos menores e impurezas como Fe y Cu influyen en la tenacidad, maquinabilidad y comportamiento frente a la corrosión; niveles bajos de Fe mejoran la ductilidad y el acabado superficial, mientras que Cu incrementa la resistencia a costa de cierta disminución en la resistencia a la corrosión. Las variantes fundidas de AlSiMg comúnmente tienen mayor Si (hasta ~12% en algunas aleaciones de fundición) y tolerancias diferentes a impurezas comparado con las aleaciones trabajadas 6xxx.

Propiedades Mecánicas

El AlSiMg trabajado (familia 6xxx) presenta una curva característica de resistencia a la tracción con endurecimiento por edad: partiendo de un límite elástico relativamente bajo en condición recocida o T4, el límite elástico y la resistencia última aumentan sustancialmente después del envejecimiento artificial conforme se forman finos precipitados Mg2Si. El límite elástico en condición T6 típicamente alcanza el rango práctico de diseño para componentes estructurales de servicio medio, mientras que la elongación disminuye respecto a estados recocidos; los modos de fractura suelen ser dúctiles con cierta coalescencia de microvoides, salvo que existan intermetálicos gruesos. El desempeño a fatiga es favorable para piezas con acabado superficial adecuado y cuando se controla la limpieza metalúrgica; la vida útil es sensible a defectos superficiales, trabajo en frío y concentradores de tensiones.

El espesor influye en la respuesta mecánica debido a que las velocidades de enfriamiento tras el tratamiento de solución y el temple pueden variar; las secciones más gruesas se enfrían más lentamente, lo que puede reducir la sobresaturación y el endurecimiento por envejecimiento posterior, disminuyendo la resistencia alcanzable y aumentando la susceptibilidad a la formación de precipitados gruesos. La dureza refleja el comportamiento a tracción y se reporta comúnmente en valores Brinell o Vickers; las durezas típicas T6 para aleaciones comunes de la serie 6xxx están en rangos compatibles con operaciones de mecanizado y conformado, pero requieren control del proceso para evitar sobreenvejecimiento.

La tenacidad a la fractura y la sensibilidad a muescas dependen de la limpieza de la aleación y el temple. Las aleaciones fundidas AlSiMg presentan un perfil mecánico diferente: mayor contenido de silicio mejora en algunos casos el desgaste y el mecanizado, pero reduce la ductilidad, con menor elongación y diferente comportamiento en la iniciación de grietas por fatiga comparado con aleaciones trabajadas.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (por ejemplo, T6)	Notas
Resistencia a la tracción	110–160 MPa	200–320 MPa	Rango depende de la aleación específica (e.g., 6061 vs 6063) y espesor de sección
Límite elástico	55–120 MPa	120–280 MPa	El límite aumenta sustancialmente tras el T6; los valores admisibles deben considerar el temple
Elongación	20–35%	8–14%	Ductilidad reducida en templados de envejecimiento máximo; mayor en estados recocidos y T4
Dureza	30–50 HB	70–130 HB	La dureza se correlaciona con la distribución de precipitados y la química de la aleación

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.68–2.70 g/cm³	Densidad típica del aluminio; varía insignificativamente con la aleación
Rango de fusión	~555–650 °C	Solidus/liquidus varían con el contenido de Si y otras adiciones de aleación
Conductividad térmica	130–160 W/m·K	Menor que el Al puro; depende de la aleación y el temple
Conductividad eléctrica	25–45 % IACS	Reducida respecto al Al puro debido a la aleación; varía con el temple y el trabajo en frío
Calor específico	~900 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio a temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	22–24 µm/m·K	Coeficiente para diseño estructural térmico

Las aleaciones AlSiMg conservan gran parte del favorable rendimiento térmico y eléctrico del aluminio, haciéndolas atractivas para aplicaciones de disipación térmica mientras proporcionan resistencia mejorada. Las reducciones en conductividad térmica respecto al aluminio puro son modestas y generalmente aceptables para piezas estructurales que también funcionan como difusores de calor.

Para el diseño térmico, los ingenieros deben considerar el coeficiente de expansión térmica al unir AlSiMg con materiales heterogéneos; la expansión diferencial puede crear tensiones térmicas en ensamblajes y uniones.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Uniforme; el espesor afecta la respuesta al envejecimiento	O, H14, T4, T5, T6	Ampliamente utilizada para paneles de carrocería, arquitectura, fachadas
Placa	>6.0 mm hasta 150 mm	Menor temple en secciones gruesas	O, T6 (limitado)	La resistencia en sección gruesa se reduce por enfriamiento lento
Extrusión	Perfiles de hasta varios metros	Excelente resistencia direccional	T5, T6, T651	La extrudabilidad es una ventaja clave de las aleaciones 6xxx
Tubo	Pared 0.5–20 mm	Calidad estructural/rendimiento estándar	O, T4, T6	Comunes tubos soldados y sin costura
Barra/Tvarilla	Diámetro 3–150 mm	Isótropo en sección transversal	O, T6	Usado para componentes mecanizados y elementos de fijación

La forma afecta la microestructura: los perfiles extruidos se benefician de la recristalización dinámica y pueden ser envejecidos artificialmente para obtener propiedades constantes, mientras que placas/forjas requieren un control cuidadoso del temple para alcanzar las resistencias diseñadas. La chapa y extrusiones delgadas se enfrían rápidamente y generalmente alcanzan propiedades máximas tipo T6, mientras que la placa más gruesa puede requerir métodos de diseño alternativos o templados de sobreenvejecimiento para asegurar estabilidad.

Las opciones de fabricación — laminado, extrusión, fundición — también afectan el acabado superficial, limpieza interna y tensiones residuales, todos ellos influyen en procesos posteriores como soldadura, anodizado y mecanizado.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	Serie 6xxx (p. ej., 6061, 6063)	EE.UU.	Aleaciones representativas de Al‑Mg‑Si trabajadas usadas en aplicaciones estructurales/extrusión
EN AW	AlSiMg (fundición) / EN AW‑6060 / EN AW‑6082 (trabajado)	Europa	"AlSiMg" aparece en grados de fundición; EN AW‑60xx son equivalentes comunes trabajados
JIS	A6061, A6063	Japón	Grados JIS para típicas aleaciones Al‑Mg‑Si usadas en extrusiones y estructuras
GB/T	6061, AlSi9Mg (fundición)	China	Normas chinas cubren tanto 6xxx trabajados como series fundidas AlSiMg

No existe una equivalencia única uno a uno para la denominación AlSiMg: puede referirse tanto a una familia de aleaciones trabajadas 6xxx como a una gama de aleaciones de fundición Al‑Si modificadas con Mg. Las normas de productos trabajados (p. ej., 6061/6063/6082) especifican composiciones y propiedades mecánicas estrictas, mientras que los grados fundidos AlSiMg están designados para uso en fundición y presentan perfiles mecánicos/corrosión diferentes.

Los ingenieros deben revisar especificaciones normativas específicas y designaciones de temple T para equivalencia directa, en lugar de confiar solo en el nombre familiar AlSiMg durante la adquisición.

Resistencia a la Corrosión

Las aleaciones AlSiMg exhiben típicamente buena resistencia a la corrosión atmosférica gracias a la capa protectora natural de óxido de aluminio, y responden bien al anodizado para mejorar la protección superficial y el acabado estético. En ambientes moderadamente corrosivos y atmósferas industriales, su desempeño es comparable con otras aleaciones 6xxx, con resistencia favorecida por menores niveles de cobre y una selección de temple adecuada; la corrosión por picaduras y en grietas sigue siendo una preocupación en ambientes ricos en cloruros si hay defectos superficiales o compromisos en los recubrimientos.

El desempeño marino es aceptable para muchos herrajes estructurales y extrusiones, pero para exposición prolongada en agua de mar o zonas de salpicaduras, los diseñadores suelen preferir aleaciones 5xxx con mayor contenido de Mg o aplicar recubrimientos sacrificatorios y protección catódica debido a que los índices de corrosión localizada y la presencia de cloruros pueden acelerar el ataque. La susceptibilidad a la corrosión bajo tensión (SCC) de las aleaciones de la familia 6xxx es generalmente baja en comparación con las 2xxx o 7xxx, pero los templados de sobreenvejecimiento y altas tensiones residuales a tracción pueden aumentar el riesgo; por ello, la selección adecuada del temple y el tratamiento térmico posterior a soldadura o alivio de tensiones son importantes.

Se deben considerar las interacciones galvánicas al combinar AlSiMg con metales más nobles (por ejemplo, acero inoxidable, aleaciones de cobre); es común usar materiales aislantes o recubrimientos para prevenir la corrosión acelerada. En comparación con la familia 5xxx, AlSiMg (6xxx) generalmente ofrece un mejor equilibrio entre la apariencia anodizada y la estabilidad dimensional, aunque con ductilidad ligeramente menor y resistencia absoluta a la corrosión en agua de mar inferior.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

Las aleaciones trabajadas AlSiMg se sueldan bien con métodos comunes de fusión (TIG, MIG/MAG) obteniendo microestructuras de zona de fusión predecibles; los rellenos más usados son ER4043 (Al‑Si) o ER5356 (Al‑Mg) según se desee balancear resistencia y resistencia a la corrosión. El riesgo de agrietamiento en caliente es bajo para juntas bien preparadas, aunque la segregación de silicio en grados de fundición AlSiMg puede promover agrietamiento en caliente y requerir precalentamiento o diseño modificado de juntas. La zona afectada por el calor se ablanda típicamente respecto al metal base T6 con envejecimiento máximo, por lo que frecuentemente se especifica envejecimiento posterior a la soldadura o uso de templados de sobreenvejecimiento (T7) en aplicaciones estructurales.

Mecanizado

La mecanización de aleaciones AlSiMg se considera moderada a buena; mejora su capacidad de corte con mayor contenido de Si y con distribuciones finas y homogéneas de precipitados. Se utilizan comúnmente herramientas de carburo o carburo recubierto a velocidades moderadas y altas tasas de avance; el aluminio tiende a producir virutas largas y pegajosas con acumulación en filo, por lo que la geometría de la herramienta, lubricación/refrigeración adecuada y rompevirutas son fundamentales. Las aleaciones con mayor Si o morfología de fundición presentan mayor desgaste de herramienta, especialmente cuando el Si aparece como placas duras o partículas eutécticas.

Conformabilidad

La conformabilidad es excelente en templados recocidos y envejecidos naturalmente, y se mantiene buena en estados T4/T5 para muchas operaciones de estampado y conformado por extrusión. Los radios mínimos de doblado dependen del temple, espesor y geometría de la pieza; las pautas típicas para chapa en T4/T6 recomiendan radios internos de 1.5–3× el espesor para conformado moderado y evitar agrietamiento. El trabajo en frío (templados H) aumenta la resistencia mediante endurecimiento por deformación pero reduce la elongación y el control del rebote elástico, por lo que el temple final y las tolerancias dimensionales requeridas deben planificarse conjuntamente con los pasos de conformado.

Comportamiento del Tratamiento Térmico

El tratamiento de solución para AlSiMg (6xxx trabajadas) se realiza cerca del solvus de Mg2Si, comúnmente en el rango 510–550 °C para aleaciones típicas, manteniéndose el tiempo suficiente para disolver partículas de fase y homogeneizar la solución sólida. Un temple rápido a temperatura ambiente es esencial para retener Mg y Si en solución sólida sobresaturada y permitir la precipitación posterior durante envejecimiento artificial; la sensibilidad al temple se incrementa con el espesor de la sección. El envejecimiento artificial (T6) se realiza típicamente a 160–185 °C por varias horas, produciendo precipitados finos y coherentes que elevan límite elástico y resistencia a tracción; los parámetros de envejecimiento se ajustan para balancear resistencia máxima con tenacidad y alivio de tensiones.

Las transiciones de temple T incluyen T5 (enfriado desde trabajo en caliente y luego envejecido), T6 (tratado en solución y envejecido artificialmente), T651 (T6 con enderezado/estirado) y T7 (sobreenvejecido para mayor estabilidad y resistencia a SCC). Las aleaciones fundidas AlSiMg suelen depender más de la modificación con Mg y rutas de tratamiento térmico adaptadas a microestructuras fundidas; los pasos de solución y envejecimiento pueden ajustarse para reducida solubilidad y difusión más lenta en piezas fundidas grandes.

Para variantes no tratables térmicamente o sobreenvejecidas, el endurecimiento por trabajo y el recocido siguen siendo los métodos principales para ajustar propiedades; un recocido completo (O) a ~350–420 °C seguido de enfriamiento lento restaura la ductilidad pero elimina el endurecimiento por envejecimiento.

Rendimiento a Alta Temperatura

Las aleaciones AlSiMg disminuyen su resistencia progresivamente con el aumento de la temperatura debido a la disminución de la estabilidad de los precipitados y al debilitamiento de las interacciones con dislocaciones; los límites prácticos de servicio a largo plazo para rendimiento estructural se fijan comúnmente por debajo de 150 °C para evitar ablandamiento significativo y pérdida de propiedades mecánicas. Por encima de ~150–200 °C, el crecimiento de precipitados Mg2Si causa sobreenvejecimiento y reducciones irreversibles en límite elástico y dureza, haciendo estas aleaciones inadecuadas para soportar cargas sostenidas a alta temperatura.

La oxidación es limitada en comparación con los aceros, pero la exposición a temperaturas elevadas puede alterar el grosor y color de la capa de óxido superficial y afectar la adherencia de pinturas y recubrimientos; se deben seleccionar recubrimientos protectores o anodizados estables a temperaturas elevadas. En ensamblajes soldados, la ZAC puede experimentar ablandamiento local y menor resistencia a la fluencia; los diseñadores deben evitar altas temperaturas de servicio en zonas soldadas críticas o especificar tratamiento térmico post‑soldadura y templados sobreenvejecidos para estabilidad.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Razones para Usar AlSiMg
Automotriz	Paneles de carrocería, parachoques, extrusiones estructurales	Equilibrio entre conformabilidad, extrudabilidad y resistencia por envejecimiento
Marino	Herrajes de cubierta, bastidores	Buena resistencia a la corrosión atmosférica y ligereza
Aeroespacial	Herrajes estructurales secundarios, bastidores interiores	Relación favorable resistencia‑peso y compatibilidad con anodizado
Electrónica	Disipadores de calor, carcasas	Conductividad térmica combinada con facilidad de mecanizado y extrusión

Las aleaciones AlSiMg se seleccionan cuando se requiere una combinación de manufacturabilidad y desempeño en servicio; su adaptabilidad a formas de chapa, extrusión y fundición permite un uso multidisciplinario en sectores de vehículos, marítimo y equipos industriales.

Perspectivas de Selección

AlSiMg es una opción de ingeniería cuando los diseñadores necesitan un aluminio tratable térmicamente con buena extrudabilidad y resistencia a la corrosión equilibrada. En comparación con el aluminio comercialmente puro (1100), AlSiMg sacrifica algo de conductividad eléctrica y conformabilidad a cambio de una resistencia al límite elástico y a la tracción mucho mayor, lo que lo hace mejor para piezas estructurales donde aún se requiere cierta conformabilidad.

En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 o 5052, AlSiMg típicamente proporciona una mayor resistencia alcanzable después del envejecimiento con una resistencia a la corrosión similar o ligeramente inferior en ambientes agresivos con cloruros; elija AlSiMg cuando la mayor resistencia estructural y mejor aspecto tras anodizado sean prioridades. Frente a aleaciones tratables térmicamente de mayor resistencia (por ejemplo, series 2xxx o 7xxx) y variantes comunes de la serie 6xxx como 6061/6063, los grados AlSiMg suelen preferirse cuando la facilidad de fabricación, extrudabilidad y rendimiento ante la corrosión son más importantes que la resistencia máxima absoluta; para requisitos de resistencia muy alta, pueden ser necesarias otras familias de aleaciones.

Al seleccionar un grado y estado específico, equilibre los valores requeridos de resistencia a la tracción/límite elástico, el ambiente de servicio esperado (especialmente la exposición a cloruros), la ruta de fabricación (forjado vs fundido) y la disponibilidad en la forma de producto deseada; siempre verifique las especificaciones estándar y la certificación del proveedor para aplicaciones críticas.

Resumen Final

Las aleaciones AlSiMg siguen siendo una clase versátil y ampliamente utilizada de materiales de aluminio porque combinan la resistencia por endurecimiento por precipitación, buenas características de fabricación y una resistencia a la corrosión respetable en una amplia variedad de formas de producto, lo que las convierte en una elección pragmática para muchas aplicaciones en los sectores automotriz, marítimo, arquitectónico y electrónico donde se requiere un desempeño equilibrado y buena manufacturabilidad.