Aluminio EN AW-5251: Composición, Propiedades, Guía de temple y Aplicaciones

Resumen Integral

EN AW-5251 es un miembro de la familia de aleaciones de aluminio-magnesio de la serie 5xxx, caracterizada por tener el magnesio como principal elemento de aleación. Esta serie es conocida por sus aleaciones no tratables térmicamente, endurecibles por deformación, donde la resistencia se obtiene principalmente mediante trabajo en frío en lugar de tratamientos térmicos de solución y precipitación.

Los elementos principales de aleación típicos en EN AW-5251 incluyen magnesio (elemento principal de fortalecimiento), trazas de manganeso para el control de la estructura de grano, y pequeñas cantidades de hierro y silicio como residuos. La aleación equilibra una resistencia moderada con muy buena resistencia a la corrosión, especialmente en ambientes atmosféricos y marinos moderados, junto con buena soldabilidad y aceptable conformabilidad en temple más suave.

La aleación se utiliza en industrias que requieren una combinación de formabilidad, resistencia a la corrosión y resistencia moderada sin necesidad de tratamiento térmico, tales como componentes de carrocería automotriz, paneles arquitectónicos, accesorios marinos y algunas carcasas electrónicas. Los diseñadores prefieren EN AW-5251 cuando se necesita una aleación rentable, soldable, con mejor resistencia que el aluminio comercial puro y mejor desempeño marino comparado con algunas aleaciones de la serie 3xxx.

En comparación con aleaciones tratables térmicamente de alta resistencia, EN AW-5251 ofrece un procesamiento más simple (sin etapas de solución y envejecimiento) y un comportamiento más predecible en estructuras soldadas porque no sufre el mismo grado de fragilización en la zona afectada por el calor (ZAC) que ciertas aleaciones endurecibles por precipitación. Esto la hace atractiva para conjuntos soldados, lámina formada y extrusiones donde la resistencia a la corrosión en servicio es importante.

Variantes de Temple

Temple	Nivel de Resistencia	Elongación	Formabilidad	Soldabilidad	Notas
O	Bajo	Alta (20–35%)	Excelente	Excelente	Recocido completo, máxima ductilidad para embutición profunda
H12	Bajo–Moderado	Moderada (10–20%)	Muy buena	Muy buena	Endurecimiento ligero por deformación, adecuado para conformado moderado
H14	Moderado	Moderada–Baja (8–15%)	Buena	Muy buena	Cuartohard, equilibrio entre formabilidad y resistencia
H16	Moderado–Alto	Baja–Moderada (6–12%)	Regular	Muy buena	Medio duro, típico para paneles expuestos
H18	Alto	Baja (4–10%)	Limitada	Muy buena	Completo duro, para aplicaciones de chapa de alta rigidez
H22	Moderado	Moderada–Baja	Buena	Muy buena	Endurecido por deformación y luego estabilizado; mejor estabilidad dimensional
H24	Moderado–Alto	Baja–Moderada	Regular	Muy buena	Endurecido por deformación y envejecido artificialmente (estabilizado) para mejor límite elástico
H111	Bajo–Moderado	Alta	Excelente	Excelente	Levemente trabajado tras recocido, buena formabilidad con algo de resistencia

El temple en aleaciones de la serie 5xxx es principalmente resultado del trabajo en frío más que de secuencias clásicas de tratamientos térmicos. El temple O entrega máxima ductilidad para estampado y embutición profunda, mientras que el aumento en los números H indica mayor trabajo en frío y mayor resistencia a costa de elongación y formabilidad.

Los temple estabilizados (H22/H24 y H111) se usan comúnmente cuando se espera conformado seguido de exposición térmica ligera o soldadura, ya que proporcionan propiedades mecánicas más consistentes con menor riesgo de ablandamiento indeseado durante la fabricación.

Composición Química

Elemento	% Rango	Notas
Si	≤ 0.25	Impureza controlada por el proceso; puede reducir ligeramente la ductilidad
Fe	≤ 0.40	Formador típico de intermetálicos; en exceso puede degradar la resistencia a la corrosión
Mn	≤ 0.40	Control de microestructura; mejora la resistencia y el comportamiento de recristalización
Mg	2.0–3.0	Principal reforzador por solución sólida y contribuyente a la resistencia a la corrosión
Cu	≤ 0.10	Mantenido bajo para evitar susceptibilidad a la corrosión bajo tensión
Zn	≤ 0.25	Residuo menor; niveles mayores no característicos de esta serie
Cr	≤ 0.15	Agregado en algunas variantes para controlar la estructura de grano y limitar la recristalización
Ti	≤ 0.15	Refinador de grano en productos fundidos y algunas formas trabajadas
Otros (cada uno)	≤ 0.05	Otros elementos presentes como impurezas o adiciones controladas

El contenido de magnesio es el factor dominante que controla el límite elástico y la resistencia a la tracción en EN AW-5251, mediante el fortalecimiento por solución sólida y su interacción con dislocaciones. El manganeso y el cromo en bajas cantidades refinan la estructura de grano y mejoran la retención de la resistencia durante la exposición térmica, mientras que el hierro y el silicio son residuos que forman partículas intermetálicas e influyen en el comportamiento frente a fatiga y picaduras.

La composición está deliberadamente restringida para limitar elementos (notablemente cobre y zinc) que aumentarían la susceptibilidad a la corrosión por tensión o reducirían la resistencia general a la corrosión, haciendo de la 5251 una opción fiable para aplicaciones expuestas.

Propiedades Mecánicas

EN AW-5251 exhibe un comportamiento típico de la serie 5xxx en tracción: dúctil en condición recocida y progresivamente más resistente con el trabajo en frío mientras la elongación disminuye. En el temple O, la aleación presenta una gran elongación uniforme y una baja relación límite elástico/resistencia a la tracción, lo que la hace favorable para operaciones de conformado que requieren grandes deformaciones plásticas. Bajo temple H típicos la resistencia al límite elástico aumenta sustancialmente mientras la ductilidad en tracción se limita, con inicio de estricción localizada más temprano.

La dureza se correlaciona con el trabajo en frío y es una métrica útil en proceso para localizar objetivos de temple tras laminado o estirado. El desempeño a fatiga es sensible a la condición superficial, espesor y presencia de partículas intermetálicas; superficies pulidas o anodizadas mejoran sustancialmente la vida a fatiga respecto a acabados laminados.

El espesor tiene un efecto significativo sobre la resistencia y la formabilidad — los calibres más delgados se laminan en frío desarrollando mayor endurecimiento durante la secuencia de conformado y son más fáciles de soldar sin distorsión en bordes.

Al diseñar componentes, los ingenieros deben tener en cuenta la naturaleza no tratable térmicamente de la aleación: la resistencia máxima se consigue por deformación mecánica y estabilización, no por envejecimiento térmico. Para ensamblajes soldados, el ablandamiento localizado puede ocurrir cerca de la ZAC pero generalmente es menos severo que en aleaciones endurecibles por precipitación si se elige el temple adecuado y el electrodo de aportación compatible.

Propiedad	O/Recocido	Temple Clave (H14/H24 Típico)	Notas
Resistencia a la tracción	120–155 MPa	200–260 MPa	Los valores dependen fuertemente del trabajo en frío y espesor
Límite elástico	50–90 MPa	140–210 MPa	El límite elástico aumenta notablemente con el endurecimiento por deformación; H24 muestra límite estabilizado
Elongación	20–35%	6–16%	La ductilidad disminuye a medida que el temple endurece; el recocido ofrece la mejor formabilidad
Dureza (HB)	30–45 HB	60–95 HB	La dureza correlaciona con la resistencia y el nivel de trabajo en frío

Propiedades Físicas

Propiedad	Valor	Notas
Densidad	2.68–2.70 g/cm³	Típica de aleaciones trabajadas Al–Mg
Rango de fusión	~570–650 °C	Rango solidus/liquidus de la aleación; usar márgenes conservadores en diseño
Conductividad térmica	120–150 W/m·K	Ligeramente inferior al aluminio puro debido a adiciones de aleación
Conductividad eléctrica	~28–38 % IACS	Reducida respecto al Al puro conforme aumenta el magnesio
Calor específico	~900 J/kg·K	Típico para aleaciones de aluminio a temperatura ambiente
Coeficiente de expansión térmica	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Importante para ensamblajes adhesivados y juntas multimaterial

Las constantes físicas sitúan a EN AW-5251 cerca de otras aleaciones Al–Mg en comportamiento térmico y eléctrico; el magnesio reduce la conductividad comparado con aluminio puro, pero mantiene un excelente desempeño térmico global para aplicaciones de dispersión de calor. Los diseñadores deben considerar la expansión térmica al combinar la 5251 con materiales disímiles, especialmente en juntas estructurales y ensamblajes adhesivados.

Los rangos de fusión y ablandamiento indican que la soldadura y cualquier ciclo térmico posterior deben manejarse para evitar ablandamiento local excesivo; el control de entrada de calor y el fijado para limitar la distorsión son prácticas estándar para paneles con tolerancias ajustadas.

Formas del Producto

Forma	Espesor/Tamaño Típico	Comportamiento de Resistencia	Temple Común	Notas
Chapa	0.3–6.0 mm	Muestra fuerte dependencia del espesor; calibres delgados se trabajan en frío fácilmente	O, H12, H14, H24	Más común para paneles de carrocería, fachadas y cubiertas marinas
Placa	6–50 mm	Menor ductilidad en placas más gruesas; usada donde se requiere rigidez	H16, H18	Frecuentemente utilizada para componentes estructurales donde la rigidez a la flexión es clave
Extrusión	Secciones transversales hasta varios cientos de mm²	Las propiedades dependen de la relación de extrusión y el trabajo en frío subsecuente	O, H111, H14	Buen desempeño para perfiles con resistencia moderada y geometrías complejas
Tubo	Diámetros 6–200 mm, pared 0.5–6 mm	Opciones soldadas y sin costura; las propiedades varían según el proceso de fabricación	O, H14, H16	Usado en líneas de fluido, pasamanos y elementos estructurales
Barra/Varilla	Diámetros hasta 50 mm	Producido por extrusión o trefilado; la resistencia aumenta con el trefilado	O, H12, H14	Típico para accesorios fabricados y piezas mecanizadas

Las rutas de procesamiento para chapa y placa difieren en los calendarios de laminación y en los pasos subsecuentes de trabajo en frío; las chapas se procesan rutinariamente en rollos y luego se cortan y forman, mientras que las placas se laminan para secciones más gruesas con diferentes historias térmico-mecánicas. Las extrusiones requieren atención a la temperatura del bloque y al diseño del dado para controlar el acabado superficial y las tensiones residuales; el estirado y el envejecimiento (estabilización) post-extrusión son comunes para reducir la distorsión.

Las formas tubulares soldadas y las barras mecanizadas suelen producirse a partir de la misma aleación base pero se procesan para obtener diferentes templas; elegir el temple intermedio correcto y el margen de mecanizado puede reducir desperdicios y retrabajos en entornos de producción.

Grados Equivalentes

Norma	Grado	Región	Notas
AA (Aluminum Association)	5251	EE.UU.	Designación forjada común alineada con la química y propiedades de EN AW-5251
EN AW	5251	Europa	Nomenclatura europea estándar para aleación Al–Mg forjada
JIS	— (el más cercano: A5052)	Japón	No existe un equivalente JIS exacto; A5052 es frecuentemente considerado el más cercano comercialmente
GB/T	5251	China	La norma china comúnmente lista 5251 como la aleación correspondiente; verificar certificación del fabricante

Los equivalentes directos uno a uno no siempre son exactos debido a que las normas regionales permiten límites de impurezas y prácticas de certificación ligeramente diferentes. La referencia cruzada debe hacerse utilizando requisitos específicos de propiedades químicas y mecánicas en lugar de solo por número de aleación.

Al sustituir, los ingenieros deben comparar rangos de resistencia a la tracción/límite elástico, templas disponibles y tratamientos superficiales; 5052 y 5154 son alternativas comúnmente usadas con contenidos de Mg ligeramente distintos y por lo tanto diferentes compromisos entre resistencia y corrosión.

Resistencia a la Corrosión

EN AW-5251 ofrece muy buena resistencia a la corrosión atmosférica típica de las aleaciones Al–Mg, formando una capa estable de óxido protector que limita la corrosión general en ambientes urbanos e industriales. El contenido de magnesio mejora la resistencia a la corrosión por picaduras en atmósferas con cloruros frente a muchas aleaciones de las series 1xxx y 3xxx, haciendo que 5251 sea una elección frecuente para aplicaciones arquitectónicas exteriores y marinas.

En inmersión marina o ambientes de salpicadura la aleación se comporta bien, pero puede ocurrir corrosión localizada por picaduras en superficies rugosas o dañadas y en cavidades estancadas. Detalles de diseño como drenaje, evitar cavidades y acabados superficiales apropiados (anodizado, recubrimientos de conversión o pintura) mejoran significativamente la vida útil.

El riesgo de fisuración por corrosión bajo tensión en aleaciones Al–Mg aumenta con mayores niveles de magnesio y tensiones de tracción elevadas; en los niveles de Mg típicos de 5251 el riesgo es moderado y puede mitigarse seleccionando templas de menor resistencia en ensamblajes soldados altamente cargados. Se deben evaluar las interacciones galvánicas: cuando se acopla eléctricamente con materiales más nobles (aceros inoxidables, aleaciones de cobre), 5251 actuará anódicamente y requiere aislamiento o recubrimientos para prevenir corrosión acelerada. Comparado con las aleaciones endurecibles por tratamiento térmico de las series 6xxx y 7xxx, EN AW-5251 generalmente ofrece mejor resistencia general a la corrosión pero menor resistencia máxima alcanzable.

Propiedades de Fabricación

Soldabilidad

EN AW-5251 es altamente soldable mediante procesos comunes de fusión como TIG y MIG, mostrando buenas características de fusión y baja tendencia a grietas en caliente cuando se usan metales de aporte apropiados. Las aleaciones de aporte típicas son Al–Mg con 4–5 % de Mg (p. ej., ER5356) para mantener resistencia a la corrosión y minimizar el ablandamiento de la zona de soldadura. Se debe controlar la entrada de calor para limitar el ablandamiento de la zona afectada por el calor (ZAC), y pueden aplicarse tratamientos pre o post-soldadura (p. ej., trabajo en frío ligero o alivio de tensiones) para estabilizar las propiedades.

Mecanizado

El mecanizado de EN AW-5251 tiene dificultad moderada; se mecaniza más fácilmente que aleaciones endurecidas por envejecimiento de alta resistencia pero es menos fácil de cortar que aleaciones antiguas con plomo. Herramientas de carburo con geometría de filo positivo, corta virutas adecuada y velocidades de corte moderadas producen buenos acabados superficiales. Puede ocurrir endurecimiento por deformación cerca del corte si las velocidades de avance son muy bajas, por lo que se recomienda aplicación consistente de avance y refrigerante para evitar formación de rebabas y vibraciones en la herramienta.

Formabilidad

La formabilidad en condición recocida (O) es excelente, permitiendo embutición profunda, conformado por rollo y operaciones complejas de estampado con radios de curvatura pequeños. A medida que aumenta la dureza (H12–H18), se debe aumentar el radio de curvatura y el rebote elástico se vuelve más pronunciado, por lo que es necesaria la compensación en el utillaje. Para conformado en frío, es recomendable comenzar con el temple más blando disponible que sea práctico para la aplicación y usar pasos progresivos de conformado para minimizar el riesgo de fractura.

Comportamiento al Tratamiento Térmico

EN AW-5251 es una aleación no endurecible por tratamiento térmico; la resistencia mecánica se logra mediante trabajo en frío y control microestructural en lugar de endurecimiento por solución y precipitación. El recocido total para restaurar ductilidad se obtiene calentando en el rango de 350–415 °C y manteniendo el tiempo suficiente para la recristalización, seguido de enfriamiento lento para evitar tensiones residuales. Por ello, las transiciones de temple se describen en términos de niveles de trabajo en frío y ciclos de estabilización (H22/H24) más que con las secuencias clásicas de temple T.

El envejecimiento artificial no es efectivo para aumentar la resistencia en aleaciones 5xxx, pero la exposición térmica controlada a temperaturas moderadas puede alterar la ductilidad y reducir tensiones residuales. Los diseñadores deben evitar temperaturas de servicio y pasos de fabricación que recocinen o endurezcan en exceso piezas trabajadas en frío, salvo que se pretenda un ablandamiento controlado. Para componentes que serán soldados, seleccionar un temple que tolere la exposición térmica parcial (H22/H24, H111) reduce el riesgo de cambios inaceptables en propiedades tras la fabricación.

Comportamiento a Alta Temperatura

EN AW-5251 mantiene propiedades mecánicas útiles hasta temperaturas elevadas moderadas, pero las reducciones de resistencia se vuelven significativas por encima de aproximadamente 100–150 °C, y la exposición prolongada sobre ~200 °C no se recomienda para aplicaciones bajo carga. La oxidación es limitada debido a la capa protectora de óxido de aluminio, pero la exposición prolongada a altas temperaturas puede acelerar la difusión de magnesio y el crecimiento de características microestructurales, lo cual disminuye el desempeño mecánico.

Las regiones soldadas y ZAC son sensibles a los ciclos térmicos; aportes calóricos excesivos durante la fabricación o el servicio pueden reducir la resistencia local al límite elástico y aumentar la susceptibilidad al fluencia bajo cargas sostenidas. Para aplicaciones con cargas térmicas o mecánicas cíclicas a temperaturas elevadas, es prudente seleccionar una aleación con mayor estabilidad térmica o diseñar con un margen adicional.

Aplicaciones

Industria	Ejemplo de Componente	Razón para Usar EN AW-5251
Automotriz	Paneles interiores de carrocería, molduras	Buena formabilidad en O/H12; soldabilidad y resistencia a la corrosión
Marina	Cubiertas, accesorios	Composición rica en Mg que mejora la resistencia a picaduras en atmósferas marinas
Aeroespacial	Estructuras secundarias, carenados	Relación resistencia-peso favorable y buen comportamiento a fatiga para piezas no primarias
Electrónica	Carcasas, paneles disipadores de calor	Buena conductividad térmica y resistencia a la corrosión para carcasas exteriores

EN AW-5251 ocupa un espacio útil intermedio donde se requieren resistencia moderada, excelente resistencia a la corrosión y buenas características de fabricación. Su combinación de propiedades soporta un uso amplio en transporte, arquitectura e industrias marinas donde se necesita un material económico, soldable y conformable.

Los diseñadores suelen elegir 5251 para componentes que serán fabricados mediante operaciones estándar de chapa metálica y luego expuestos a ambientes exteriores o costeros sin la complejidad del procesamiento por solución/envejecimiento.

Información para la selección

Se debe seleccionar EN AW-5251 cuando se requiera una mejor resistencia mecánica y resistencia a la corrosión que el aluminio comercial puro (1100), manteniendo una buena conformabilidad y soldabilidad. En comparación con el 1100, el 5251 sacrifica algo de conductividad eléctrica y térmica a cambio de una resistencia al límite elástico y a la tracción significativamente mayor, lo que permite diseños con chapas de menor espesor para la misma rigidez.

En comparación con aleaciones endurecidas por trabajo en frío como 3003 y 5052, el 5251 típicamente ofrece mayor resistencia a un nivel similar o mejorado de resistencia a la corrosión en servicios marinos y atmosféricos. Si se necesita la máxima resistencia a la corrosión relacionada con el Mg o una disponibilidad particular de temple, es recomendable comparar cuidadosamente el 5251 con 5052/5154, ya que las diferencias en química y procesamiento modifican el equilibrio de propiedades.

Comparado con aleaciones tratables térmicamente como 6061 o 6063, el EN AW-5251 es preferible cuando el proceso de fabricación implica soldadura o conformado extensivo sin la posibilidad o el interés de realizar pasos de solución y envejecido. Aunque el 6061 alcanza mayores resistencias máximas tras el tratamiento térmico, el 5251 ofrece un rendimiento más predecible en juntas soldadas y un procesamiento más sencillo para estructuras grandes y conformadas.

Resumen final

El EN AW-5251 sigue siendo una aleación forjada de Al–Mg práctica y de uso generalizado que ofrece un equilibrio entre resistencia a la corrosión, soldabilidad y resistencia moderada sin necesidad de tratamiento térmico. Su versatilidad en formas de chapa, placa y extrusión, junto con un comportamiento predecible en fabricación, lo mantienen relevante para aplicaciones automotrices, marítimas, arquitectónicas e ingeniería general donde se requieren soluciones de aluminio duraderas y rentables.