Aluminio EN AW-3003: Composición, Propiedades, Guía de Templado y Aplicaciones

Resumen Completo

EN AW-3003 es un miembro de la serie 3xxx de aleaciones de aluminio trabajadas, una familia aluminio-manganeso diseñada para ofrecer resistencia moderada y una superior resistencia a la corrosión. La serie 3xxx obtiene su principal elemento de fortalecimiento a partir de las adiciones de manganeso, típicamente alrededor de 1.0–1.5 % en peso, lo que produce una dispersión uniforme de partículas intermetálicas y proporciona endurecimiento por solución sólida y refinamiento de grano sin depender del endurecimiento por precipitación.

3003 es una aleación no susceptible de tratamiento térmico, que se fortalece por deformación plástica; el fortalecimiento se logra mediante trabajo en frío más que por precipitación térmica. Sus características clave incluyen resistencia moderada adecuada, excelente conformabilidad en estados recocidos, muy buena resistencia a la corrosión en ambientes atmosféricos y amplia compatibilidad con procesos comunes de soldadura.

Industrias que utilizan frecuentemente EN AW-3003 son la construcción para cubiertas y revestimientos, electrodomésticos y utensilios de cocina, conductos HVAC, manejo de productos químicos donde no se espera picado agresivo, y fabricación general de chapa metálica. Los ingenieros seleccionan 3003 cuando se requiere una combinación de bajo costo, buena conformabilidad y resistencia razonable, y cuando no es necesaria la superior resistencia galvánica o al picado de sistemas con aleaciones más altas.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Conformabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Baja	Alta	Excelente	Excelente	Totalmente recocido, ideal para embutición profunda y conformado
H12	Moderada	Moderada	Buena	Excelente	Endurecimiento parcial por deformación para rigidez moderada
H14	Moderado-Alto	Moderada	Buena	Excelente	Temple común por trabajo en frío para aplicaciones en chapa
H16	Alta	Baja-Moderada	Regular	Excelente	Mayor endurecimiento para mayor límite elástico
H18	Muy Alta	Baja	Regular-Mala	Excelente	Máximo endurecimiento por trabajo en frío
H22 / H24	Moderada	Moderada	Buena	Excelente	Trabajado en frío y parcialmente recocido; equilibrio entre conformabilidad y resistencia

El temple tiene un impacto de primer orden en el equilibrio mecánico entre resistencia y ductilidad porque 3003 se fortalece por endurecimiento por deformación y no por envejecimiento. El producto recocido (O) ofrece la mejor conformabilidad para embutición profunda y doblados complejos, mientras que los temple H intercambian elongación por mayor límite elástico y resistencia a la tracción útil para paneles estructurales y rigidizadores.

Composición Química

Elemento	Rango %	Notas
Si	0.0 – 0.6	Impureza del procesamiento; pequeñas cantidades reducen la fluidez en fundición pero efecto limitado en productos trabajados
Fe	0.0 – 0.7	Forma intermetálicos que pueden reducir la ductilidad en altas concentraciones
Mn	1.0 – 1.5	Elemento principal de aleación que proporciona fortalecimiento y resistencia a la corrosión
Mg	0.0 – 0.2	Pequeñas cantidades pueden aumentar ligeramente la resistencia; Mg alto no presente en 3003
Cu	0.05 – 0.20	Aditivo menor; mejora la resistencia modestamente pero puede reducir la resistencia a la corrosión si es excesivo
Zn	0.0 – 0.10	Solo trazas
Cr	0.0 – 0.05	Elemento traza para controlar estructura de grano en algunas especificaciones
Ti	0.0 – 0.15	Suele estar presente como refinador de grano en pequeñas cantidades
Otros	Equilibrio Al + residuos	Impurezas traza típicas y elementos microaleantes intencionados

La química de la aleación se centra en el manganeso como principal contribuyente a la resistencia y resistencia a la corrosión, manteniendo el cobre y hierro en niveles bajos a moderados para preservar la ductilidad y limitar la formación de intermetálicos. Se pueden añadir pequeñas cantidades de Ti o Cr para controlar el tamaño de grano en el proceso, mientras que Si y Fe se controlan para evitar efectos adversos sobre la conformabilidad y la calidad superficial.

Propiedades Mecánicas

El comportamiento a la tracción de EN AW-3003 es característico de una aleación de aluminio ductil trabajada en frío. En condición recocida la aleación muestra límites elásticos y resistencias a la tracción relativamente bajos, pero alta elongación uniforme adecuada para embutición profunda. El trabajo en frío hasta estados temple H eleva sustancialmente el límite elástico y la resistencia a la tracción mientras reduce la elongación total y aumenta la dureza mediante multiplicación de dislocaciones y envejecimiento por deformación.

El límite elástico y la resistencia a la tracción varían con el temple y el espesor; los espesores más delgados típicamente alcanzan fuerzas algo mayores tras el endurecimiento por deformación debido a efectos de trabajo en frío durante el laminado y conformado. La dureza se correlaciona con el temple y el trabajo en frío; las medidas de dureza Brinell o Vickers muestran un aumento progresivo desde el temple O hasta H18. El desempeño frente a fatiga es moderado y está más influenciado por el acabado superficial, espesor y tensiones residuales inducidas por conformado que solo por la composición.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (H14/H16)	Notas
Resistencia a la tracción (Rm)	≈ 80–120 MPa	≈ 150–220 MPa	Los valores varían según espesor y temple H específico
Límite elástico (0.2% Rp0.2)	≈ 35–60 MPa	≈ 120–170 MPa	El trabajo en frío eleva significativamente el límite elástico
Elongación (A50)	≈ 20–35%	≈ 2–12%	El recocido presenta alta conformabilidad; los temple H reducen la ductilidad
Dureza (HB)	≈ 20–35 HB	≈ 40–60 HB	La dureza aumenta con el grado de endurecimiento por deformación

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.73 g/cm³	Típico para aleaciones aluminio–manganeso trabajadas
Rango de fusión	~640–655 °C	Rango aproximado de sólido a líquido
Conductividad térmica	~130–150 W/m·K	Inferior al aluminio puro debido a la aleación; excelente para dispersión de calor
Conductividad eléctrica	~30–40 % IACS	Reducida frente al aluminio comercialmente puro por presencia de Mn y otros solutos
Calor específico	~900 J/kg·K	Típico de aleaciones de aluminio cerca de temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	~23.0–24.0 µm/m·K	Coeficiente de expansión térmica lineal (20–100 °C)

Las propiedades físicas hacen que EN AW-3003 sea adecuado cuando la transferencia de calor y el peso son importantes, pero no es necesaria la máxima conductividad eléctrica posible. La conductividad térmica es suficientemente alta para muchas aplicaciones de disipadores y HVAC, mientras que el coeficiente de expansión térmica moderado debe considerarse en conjuntos multimaterial para evitar movimientos diferenciales.

Formas de Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.2 – 6 mm	Se conforma y endurece de forma predecible	O, H14, H16	Forma más común para paneles de electrodomésticos, cubiertas y revestimientos
Placa	6 – 25 mm	Menor conformabilidad, mayor rigidez	O, H12, H14	Usada para paneles estructurales y envolventes fabricadas
Extrusión	Perfiles personalizados	La resistencia depende del perfil y trabajo en frío	O, H14	Limitada comparado con aleaciones serie 6xxx; usado donde conformabilidad y resistencia a la corrosión son importantes
Tubo	Pared de 0.4 – 6 mm	Buena soldabilidad y conformado	O, H14	Conductos HVAC, líneas de combustible en ambientes no críticos
Barra/Varilla	Ø3 – Ø50 mm	Fortalecimiento limitado a trabajos en frío, no tratable térmicamente	O, H14, H16	Materia prima para forja en frío y mecanizado de piezas y fijaciones

Diferentes formas de producto reflejan las demandas de procesamiento posterior y aplicación: chapa y placa se laminan y suministran en varios temple optimizados para conformado o resistencia, mientras que extrusiones y tubos requieren atención al diseño de dado y enfriamiento post-extrusión para controlar propiedades. Las secciones más gruesas no se endurecen por deformación tan uniformemente como materiales de calibre delgado y pueden requerir recocidos pre o post proceso para lograr la ductilidad deseada.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA	3003	USA	Designación común en normas ASTM/AA
EN AW	3003	Europa	Aleación trabajada equivalente bajo nomenclatura EN
JIS	A3003	Japón	Referencia cercana en sistemas JIS
GB/T	3A21	China	Designación china equivalente a 3003 en muchas especificaciones

Los grados equivalentes entre normas se basan en una química y rendimiento similares, pero los rangos permisibles y ensayos requeridos pueden diferir. Los compradores deben verificar hojas específicas de norma para límites en impurezas, temple requerido y protocolos de ensayo, ya que estas pequeñas diferencias pueden afectar el acabado superficial, desempeño en estampado y certificación para aplicaciones reguladas.

Resistencia a la Corrosión

EN AW-3003 exhibe buena resistencia general a la corrosión atmosférica gracias a la capa pasiva de óxido de aluminio y al efecto relativamente benigno del manganeso como elemento principal de aleación. Tiene un buen desempeño en exposiciones interiores y rurales/urbanas, y resiste atmósferas industriales leves donde los compuestos de azufre no son agresivos.

En ambientes marinos o con presencia de cloruros, 3003 responde satisfactoriamente para muchos componentes marinos secundarios, pero no es tan resistente a la corrosión por picado y por grietas como las aleaciones de aluminio-magnesio de la serie 5xxx. Para componentes estructurales marinos principales o detalles expuestos a altos niveles de cloruros, generalmente se prefieren aleaciones clase 5xxx (p. ej., 5083, 5052) o recubrimientos protectores.

La susceptibilidad a la corrosión bajo tensión en 3003 es baja debido a que sus resistencias máximas alcanzables son modestas en comparación con aleaciones tratables térmicamente de alta resistencia; sin embargo, la corrosión galvánica localizada puede ser una preocupación cuando se acopla con metales más nobles como cobre o aceros inoxidables sin la debida aislación. La correcta selección de materiales y técnicas de aislamiento reducen el riesgo de ataque galvánico en conjuntos de metales disímiles.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad
EN AW-3003 se suelda fácilmente usando métodos de fusión estándar como GTAW (TIG) y GMAW (MIG) con bajo riesgo de fisuración en caliente. Aleaciones comunes de aporte incluyen ER4043 (Al–Si) y ER4047 para mejor fluidez, y ER5356 (Al–Mg) donde se desea mayor resistencia en la soldadura; la elección depende del diseño de la junta y consideraciones de corrosión post-soldadura. Las zonas afectadas por calor mostrarán un ablandamiento localizado respecto al material base trabajado en frío, pero no sufrirán fragilización por endurecimiento por precipitación ya que la aleación no es tratable térmicamente.

Maquinabilidad
El mecanizado de 3003 es moderado comparado con aleaciones de aluminio de fácil mecanizado; su índice de maquinabilidad es inferior al de aleaciones con Al–Cu o Al–Si debido a virutas dúctiles y tendencia a la formación de rebaba adherida. Se recomienda el uso de herramientas de carburo con geometría afilada, ángulo positivo y adecuada lubricación/refrigeración, ajustando las velocidades del husillo para evitar el smear y favorecer la rotura de virutas. El taladrado y roscado requieren ciclos de avance intermitentes y adecuada evacuación de viruta en orificios profundos.

Formabilidad
La formabilidad es una de las características más fuertes de 3003, especialmente en el temple recocido completo O, donde son posibles el embutido profundo, el estiramiento y el plegado complejo sin agrietamiento. Los radios mínimos de curvatura suelen ser del orden de 1 a 2 veces el espesor del material para el temple O, pero aumentan para los temple H a medida que disminuye la ductilidad; los diseñadores deben validar los radios de conformado para calibres y geometrías específicas. El endurecimiento por trabajo incrementa la resistencia pero limita posteriores operaciones de conformado; se usan recocidos intermedios en secuencias de conformado severas.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

EN AW-3003 no responde al tratamiento térmico de solubilización y envejecimiento artificial porque carece de elementos significativos para endurecimiento por precipitación; se clasifica como no tratable térmicamente. El recocido térmico en el rango aproximado de 350–450 °C se emplea para recristalizar completamente y restaurar la ductilidad tras el trabajo en frío, controlando los tiempos de mantenimiento y velocidades de enfriamiento para evitar deformaciones y conservar la calidad superficial.

El endurecimiento por trabajo es el principal mecanismo de modificación de propiedades: la deformación en frío controlada produce temple H con incrementos previsibles en límite elástico y resistencia a la tracción. Las transiciones de temple siguen designaciones estándar (p. ej., O → H14) logradas por grados especificados de trabajo en frío o por recocidos parciales para alcanzar temple intermedios como H22/H24.

Desempeño a Alta Temperatura

A temperaturas elevadas, EN AW-3003 pierde resistencia progresivamente debido a que la activación térmica permite movimiento de dislocaciones y recuperación; una reducción significativa de resistencia se observa por encima de ~125–150 °C en servicios prolongados. La oxidación se limita a la formación de una capa estable de óxido de aluminio y típicamente no es limitante para exposiciones modestas en temperatura, pero la exposición prolongada a altas temperaturas degradará propiedades mecánicas y estabilidad dimensional.

Las zonas soldadas y áreas fuertemente trabajadas pueden experimentar ablandamiento térmico durante servicio a temperaturas elevadas; los diseñadores deben considerar efectos de fluencia y relajación para cargas sostenidas a temperaturas elevadas y preferir aleaciones con clasificación térmica superior para servicio continuo por encima de los 100–150 °C.

Aplicaciones

Industria	Componente Ejemplo	Por qué se usa EN AW-3003
Automotriz	Protectores térmicos, molduras, conductos HVAC	Buena formabilidad, resistencia a la corrosión, costo efectivo
Marina	Paneles no estructurales, componentes interiores	Resistencia a la corrosión en ambientes marinos atmosféricos
Aeroespacial	Accesorios, carenados (no estructurales)	Buena relación resistencia-peso para componentes secundarios
Electrónica	Disipadores térmicos, carcasas	Buena conductividad térmica combinada con formabilidad
Electrodomésticos	Baterías de cocina, paneles de refrigerador	Acabado superficial, formabilidad y resistencia a la corrosión

EN AW-3003 es preferido para aplicaciones donde se requiere un equilibrio entre bajo costo, manufacturabilidad y resistencia a la corrosión pero donde la máxima resistencia estructural no es esencial. Su versatilidad en chapa, tubo y piezas conformadas lo hace un material básico para muchos fabricantes y OEMs.

Aspectos para la Selección

EN AW-3003 se selecciona cuando la resistencia moderada, excelente formabilidad y buena resistencia a la corrosión atmosférica son requisitos primarios y cuando el costo y la disponibilidad son importantes. Elija el temple O para conformados complejos y embutido profundo, y temple H cuando se requiera mayor rigidez o límite elástico para piezas fabricadas.

Comparado con aluminio comercialmente puro (1100), 3003 ofrece resistencia significativamente mayor a costa de una conductividad eléctrica y térmica ligeramente inferior; use 1100 cuando la máxima conductividad y suavidad sean críticas. Frente a aleaciones de la serie 5xxx como 5052, 3003 sacrifica algo de resistencia a cloruros/picaduras y desempeño más fuerte a favor de una formabilidad más fácil y generalmente menor costo del material, haciendo a 3003 preferible para conformado general y revestimiento. En comparación con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, 3003 proporciona mejor formabilidad en frío y menor costo, pero menor resistencia máxima; prefiera 3003 cuando la complejidad del conformado y la corrosión sean prioritarias sobre las propiedades mecánicas máximas.

Resumen Final

EN AW-3003 continúa siendo una aleación de aluminio ampliamente usada y práctica para ingeniería moderna debido a su combinación de buena formabilidad, resistencia aceptable tras trabajo en frío, excelente soldabilidad y fiable resistencia a la corrosión para muchos ambientes. Su balance de propiedades y costo la convierten en material de primera elección para HVAC, electrodomésticos, revestimientos arquitectónicos y fabricación general de chapa cuando la resistencia última a la tracción no es el principal factor de diseño.