Las aleaciones de aluminio para forja son aleaciones de aluminio destinadas en su mayoría a ser procesadas mediante técnicas de forja ( laminación , extrusión , estampación , forja , etc.).
De acuerdo con las pautas de la Aluminium Association (Washington DC 2006, EE. UU.), Las aleaciones de aluminio se designan mediante un sistema numérico de cuatro dígitos. Estos identifican la composición química de la aleación. Este grupo de cuatro dígitos a veces va seguido de una letra que indica una variante nacional.
La norma europea EN 573-1 indica que este conjunto de 4 dígitos debe ir precedido para las aleaciones destinadas a ser forjadas por el prefijo EN, las letras "A" (aluminio), "W" (para productos forjados , forjados en inglés) y un guión "-".
Ejemplo: EN AW-4007.
Rara vez se utiliza la notación completa. Para simplificar, solo se utilizará la designación de cuatro dígitos en el resto del artículo. Esta es la notación más utilizada.
| Serie | Designacion | Elemento de aleación principal | Fase principal presente en la aleación |
|---|---|---|---|
| Serie 1000 | 1XXX | 99% de aluminio mínimo | - |
| Serie 2000 | 2XXX | Cobre (Cu) | Al 2 Cu - Al 2 CuMg |
| Serie 3000 | 3XXX | Manganeso (Mn) | Al 6 Mn |
| Serie 4000 | 4XXX | Silicio (Si) | - |
| Serie 5000 | 5XXX | Magnesio (mg) | Al 3 Mg 2 |
| Serie 6000 | 6XXX | Magnesio (Mg) y Silicio (Si) | Mg 2 Si |
| Serie 7000 | 7XXX | Zinc (Zn) | MgZn 2 |
| Serie 8000 | 8XXX | Otros elementos | - |
| Serie 9000 | / | No utilizado | - |
Ejemplo: el contenido de hierro (Fe) de las aleaciones 7075 (máximo 0,50%) y 7175 (máximo 0,20%).
Las aleaciones de aluminio destinadas a la elaboración se pueden clasificar en dos familias según el tipo de transformación o tratamiento que permita obtener las características mecánicas y de resistencia a la corrosión :
| / | Aleaciones templadas o endurecidas por envejecimiento o tratadas térmicamente |
Aleación de endurecimiento por trabajo o endurecimiento sin temple o sin tratamiento térmico |
|---|---|---|
| Serie | 2000 6000 |
1000 3000 |
La denominación de las aleaciones de aluminio se da en la norma europea EN 515 (Aluminio y aleaciones de aluminio - Productos forjados - denominación de estados metalúrgicos).
Las piezas de aleación de aluminio obtenidas por deformación se clasifican como metalúrgicas. Hay 5 estados estandarizados, clasificados por una letra:
La letra H va seguida de 2 o, en algunos casos, 3 dígitos.
Ejemplos: 5086 H16, 5083 H112.
El primer número indica el tipo de rango termomecánico. La segunda figura da el grado de endurecimiento y por lo tanto el grado de característica mecánica. Este segundo dígito suele tener los siguientes valores:
El posible tercer dígito designa una variante.
| Expresar | Limitado a la ruptura ( MPa ) |
Fuerza de producción ( MPa ) |
Alargamiento a la rotura (%) |
Dureza Brinell |
|---|---|---|---|---|
| H12 | 125 | 95 | 4 | 39 |
| H14 | 145 | 120 | 2 | 48 |
| H16 | 165 | 145 | 3 | 52 |
| H18 | 185 | 165 | 2 | 58 |
La letra T va seguida de una secuencia de 1 a 5 dígitos.
El primer número indica el tipo de tratamiento térmico. Los más clásicos son:
Los siguientes números indican variantes. Si la secuencia numérica termina con:
Ejemplos: 2014 T651, 2014 T62.
Tratamiento T7, exceso de ingresosPara los estados T7, el segundo dígito indica el grado de ingresos excesivos. Esta cifra oscila entre 9 (ingresos bajos) y 3 (ingresos máximos).
Las características mecánicas disminuyen pasando de 9 a 3. Por el contrario, aumenta la resistencia a la corrosión.
El resto del artículo menciona varios ejemplos de aleaciones. La lista no es exhaustiva.
Asimismo, las características mecánicas que se indican se dan únicamente a modo de ejemplo con el fin de localizar órdenes de magnitud. Los modos de transformación y / o tratamiento térmico pueden modificar significativamente estos valores. Para valores precisos y correspondientes exactamente a un caso dado, es necesario consultar las normas o la información del fabricante.
Estrictamente hablando, no es una aleación ya que se trata de matices, en principio sin la adición de elementos. Sin embargo, los diferentes tonos de la serie 1000 se distinguen por la presencia de impurezas más o menos significativas. A menudo, el tercer dígito indica el grado de pureza dando el valor del primer decimal que se agregará al 99% (ejemplo: la aleación 1050 contiene 99,5% de aluminio).
Entre estos grados, la aleación 1050 es la más representada. Se utiliza en una gran cantidad de aplicaciones y, a menudo, para aplicaciones de alto consumo: tanque, intercambiador, revestimientos para edificios, embalajes , equipamiento doméstico.
Las denominadas aleaciones refinadas contienen más del 99,99% de aluminio. Encuentran sus principales aplicaciones en la industria electrónica u óptica: condensadores, microprocesadores pero también en la fabricación de piezas de reflexión. En ambos casos, la presencia de impurezas puede provocar errores o averías. Uno de los representantes de esta clase de aleación es 1199.
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1050A | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,25 | 0.40 | 0,05 | 0,05 | / | / | / | 0,07 | 0,05 | / | 0,03 | / | ||
| 1199 | Min. | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,006 | 0,006 | 0,006 | 0,002 | 0,006 | / | / | 0,006 | 0,003 | / | 0,002 | / |
Las concentraciones están en porcentaje en masa.
| 1050 | |
|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,70 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,6 |
| Módulo de elasticidad ( MPa ) (1) | 69.000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado O / H18: 231 |
| Resistividad eléctrica a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado O / H18: 2.8 |
| Capacidad calorífica másica ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 945 |
| Rp0.2 elástico limitado ( MPa ) | 20 (2) |
| Límite último Rm ( MPa ) | 60-95 (2) |
| Alargamiento (%) | 25 (2) |
El elemento de aleación de la familia 2000 es el cobre (Cu). Obtienen sus características mecánicas por endurecimiento estructural. Se caracterizan por buenas características mecánicas, en particular en el estado templado, templado o madurado. Es gracias a estas características mecánicas que fueron elegidas para aplicaciones aeronáuticas. También tienen buena resistencia al calor y para el giro de barras. Sin embargo, tienen una baja resistencia a la corrosión en una atmósfera corrosiva debido a la presencia de cobre.
Estas aleaciones tienen muchas aplicaciones en aeronáutica y mecánica . En general, se utilizan para piezas sometidas a estrés.
2017 (o AU4G), anteriormente llamado duraluminio en Francia, se utiliza por sus buenas habilidades de mecanizado. Fue descubierto por el metalúrgico alemán Alfred Wilm en 1906 gracias al efecto de envejecimiento de una aleación de aluminio y cobre. Poco después de la Primera Guerra Mundial, reemplazó la lona endurecida con un barniz de acetato de celulosa o nitrocelulosa que cubría las alas y el fuselaje de los primeros aviones. Sin embargo, sus características mecánicas son medias.
La aleación 2024 tiene mejores características mecánicas gracias a un mayor nivel de magnesio . Tiene buena resistencia a la tenacidad y la propagación de grietas. El 2024 se usa ampliamente en la construcción de aviones .
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2017A | Min. | 0,20 | / | 3,50 | 0.40 | 0.40 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,80 | 0,70 | 4.50 | 1,00 | 1,00 | 0,10 | / | 0,25 | / | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 2024 | Min. | / | / | 3,80 | 0,30 | 1,20 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,50 | 0,50 | 4,90 | 0,90 | 1,80 | 0,10 | / | 0,25 | 0,15 | 0,20 | 0,05 | 0,15 |
Las concentraciones están en porcentaje en masa.
| / | 2017 | 2024 |
|---|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,79 | 2,77 |
| Intervalo de fusión | 510-640 | 500-638 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,0 | 22,9 |
| Módulo de elasticidad (M Pa ) (1) | 74.000 | 73.000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado Q4: 134 | Estado T3: 120 |
| Resistividad a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado T4: 5.1 | Estado T3: 5.7 |
| Capacidad calorífica másica ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 920 | 920 |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | 260 (2) | 300 (3) |
| Límite último Rm ( MPa ) | 390 (2) | 440 (3) |
| Alargamiento (%) | 9 (2) | 9 (3) |
El elemento de aleación de esta serie es el manganeso (Mn). Para algunas aleaciones de esta familia, el nivel de magnesio (Mg) es relativamente alto, podemos hablar de aleación de aluminio manganeso y magnesio (Al-Mn-Mg). El manganeso tiene el efecto de aumentar las características mecánicas. Para aumentar las características mecánicas, también es posible ajustar la tasa de cobre (hasta 0,20%). Son aleaciones de endurecimiento por deformación. Sus características mecánicas no se obtienen por tratamiento térmico sino por deformación en frío.
Estas aleaciones se caracterizan por características mecánicas relativamente bajas, muy buena conformabilidad, buena soldabilidad y buena resistencia a la corrosión.
La aleación más representativa de esta serie es la 3003. La aleación 3004 tiene mejor resistencia mecánica gracias a la adición de magnesio. Algunas aleaciones de esta serie se han desarrollado para ser esmaltadas (por ejemplo, 3009).
Las aplicaciones de estas aleaciones son envases (3004: latas de bebida, latas de hojalata ), calderería gracias a las buenas características en estampación, electrodomésticos, construcción.
| Aleación | / | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3003 | Min. | / | / | 0,05 | 1,00 | / | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,60 | 0,70 | 0,20 | 1,50 | / | / | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
| 3004 | Min. | / | / | / | 1,00 | 0,80 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,30 | 0,70 | 0,25 | 1,50 | 1,30 | / | / | 0,25 | / | / | 0,05 | 0,15 |
| / | 3003 | 3004 |
|---|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,73 | 2,72 |
| Intervalo de fusión | 640-655 | 630-655 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,2 | 23,8 |
| Módulo de elasticidad ( MPa ) (1) | 69.000 | 69.000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado O / H18: 180 | Estado O / H38: 163 |
| Resistividad a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado H18: 4.2 | Estado O / H38: 4.1 |
| Capacidad térmica de masa ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 935 | 935 |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | 120 (2) | 180 (2) |
| Limitado a ruptura Rm ( MPa ) | 140 - 180 (2) | 220-265 (2) |
| Alargamiento (%) | 5 (2) | 2 (2) |
El elemento de aleación de esta serie es el silicio (Si). Las aleaciones de la serie 4000 se utilizan mucho menos que las aleaciones de la otra serie. Las aleaciones de aluminio y silicio son principalmente aleaciones de fundición .
Podemos distinguir :
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4006 | Min. | 0,80 | 0,50 | / | / | / | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 1,20 | 0,80 | 0,10 | 0,05 | 0,01 | 0,20 | / | 0,05 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
| 4043 | Min. | 4.50 | / | / | / | / | / | / | / | / | (*) | / | / | el resto |
| Max. | 6,00 | 0,60 | 0,30 | 0,15 | 0,20 | / | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 |
(*) El contenido de berilio está limitado a un máximo de 0,0008 para electrodos de soldadura.
Las concentraciones están en porcentaje en masa.El elemento de aleación es magnesio (hasta un 5%). Se trata de aleaciones por endurecimiento por deformación.
Estas aleaciones tienen características mecánicas medias que aumentan con el nivel de magnesio. Estas características también aumentarán con la tasa de endurecimiento por deformación.
Tienen buena capacidad de deformación. Esta aptitud disminuye si aumenta el nivel de magnesio. Tienen un excelente comportamiento de soldadura y, como tales, se utilizan en la calderería de soldadura. También tienen buen comportamiento a bajas temperaturas. Tienen un buen comportamiento a la corrosión que justifica su uso en aplicaciones marinas.
Se utilizan en la construcción naval, el transporte, la industria química.
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5005 | Min. | / | / | / | / | 0,50 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,30 | 0,70 | 0,20 | 0,20 | 1,10 | 0,10 | / | 0,25 | / | / | 0,05 | 0,15 | ||
| 5086 | Min. | / | / | / | 0,20 | 3,50 | 0,05 | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0.40 | 0,50 | 0,10 | 0,70 | 4.50 | 0,25 | / | 0,25 | 0,15 | / | 0,05 | 0,15 |
Las concentraciones están en porcentaje en masa.
| / | 5005 | 5086 |
|---|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,70 | 2,66 |
| Intervalo de fusión | 630-655 | 585-642 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,7 | 23,9 |
| Módulo de elasticidad ( MPa ) (1) | 69.000 | 71.000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado O: 205 | Estado O: 126 |
| Resistividad a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado O: 3.3 | Estado O: 5.6 |
| Capacidad térmica de masa ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 945 | 945 |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | 135 (2) | 190 (3) |
| Limitado a ruptura Rm ( MPa ) | 160-222 (2) | 275-330 (3) |
| Alargamiento (%) | 3 (2) | 11 (3) |
Los elementos de aleación de esta serie son magnesio (Mg) y silicio (Si). Esta familia de aleaciones es de gran importancia industrial. Es muy utilizado para perfiles.
Tienen una muy buena aptitud para la deformación (hilado, estampación principalmente) y para el conformado en frío en estado recocido. Sus características mecánicas son medias y son inferiores a las de las aleaciones 2000 y 7000. Estas características se pueden incrementar añadiendo silicio que dará el precipitado endurecedor Mg 2 Si. Tienen una excelente resistencia a la corrosión, en particular a la corrosión atmosférica. Sueldan muy bien (soldadura por arco o soldadura fuerte).
Se pueden dividir en dos grupos:
Cabe destacar también la existencia del 6101 antes llamado Almelec . Esta aleación se ha utilizado ampliamente por su capacidad como conductor eléctrico. Se ha utilizado en particular para la fabricación de líneas de media y alta tensión en Francia.
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6060 | Min. | 0,03 | 0,10 | / | / | 0,35 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,60 | 0,30 | 0,10 | 0,10 | 0,60 | 0,05 | / | 0,15 | 0,10 | / | 0,05 | 0,15 | ||
| 6082 | Min. | 0,70 | / | / | 0.40 | 0,60 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 1,30 | 0,50 | 0,10 | 1,00 | 1,20 | 0,25 | / | 0,20 | 0,10 | / | 0,05 | 0,15 | ||
| 6101 | Min. | 0,30 | / | / | / | 0,35 | / | / | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0,70 | 0,50 | 0,10 | 0,03 | 0,80 | 0,30 | / | 0,10 | / | / | 0,05 | 0,15 |
Las concentraciones están en porcentaje en masa.
| / | 6060 | 6082 |
|---|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,70 | 2,71 |
| Intervalo de fusión | 615-655 | 570-645 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,4 | 23,5 |
| Módulo de elasticidad ( MPa ) (1) | 69,500 | 69,500 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado T5: 200 | Estado T6: 174 |
| Resistividad a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado T5: 3.3 | Estado T6: 4.2 |
| Capacidad térmica de masa ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 945 | 935 |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | 110 (2) | 240 (3) |
| Limitado a ruptura Rm ( MPa ) | 150 (2) | 300 (2) |
| Alargamiento (%) | 14 (2) | 8 (3) |
El elemento de aleación de esta serie es el zinc (Zn). En general, tienen muy buenas características mecánicas; estas son las aleaciones de aluminio de alta resistencia. Desafortunadamente, estas muy buenas características mecánicas se obtienen en detrimento de la resistencia a la corrosión .
Para recuperar una buena resistencia a la corrosión, es necesario realizar lo que se denomina sobretemperado o revenido de doble etapa (T7). Este tratamiento se paga con una caída en las características mecánicas.
Estas aleaciones se dividen en dos grupos: la 7000 con la adición de cobre y la 7000 sin la adición de cobre.
Aleaciones 7000 con cobreSon los que tienen mejor resistencia mecánica (en estado T6). El sobretemperado reduce las características mecánicas en aproximadamente un 20%.
La aleación más conocida de este grupo es la 7075 utilizada en aeronáutica , armamento, deporte.
7000 aleaciones sin cobreComparándolos con aleaciones con cobre, tienen peores características mecánicas pero mejor resistencia a la corrosión. Algunos como el 7020 también tienen buenas habilidades para soldar.
| Aleación | - | sí | Fe | Cu | Minnesota | Mg | Cr | O | Zn | Ti | Zr | Zr + Ti | Otros cada uno |
Otro total |
Alabama |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7020 | Min. | / | / | / | 0,05 | 1,00 | 0,10 | / | 4,00 | / | 0,08 | 0,08 | / | / | el resto |
| Max. | 0,35 | 0.40 | 0,20 | 0,50 | 1,40 | 0,35 | / | 5,00 | / | 0,20 | 0,25 | 0,05 | 0,15 | ||
| 7075 | Min. | / | / | 1,20 | / | 2.10 | 0,18 | / | 5.10 | / | / | / | / | / | el resto |
| Max. | 0.40 | 0,50 | 2,00 | 0,30 | 2,90 | 0,28 | / | 6,10 | 0,20 | / | / | 0,05 | 0,15 |
Las concentraciones están en porcentaje en masa.
| / | 7020 | 7075 |
|---|---|---|
| Densidad ( g / cm 3 ) | 2,78 | 2,80 |
| Intervalo de fusión | 605-645 | 475-630 |
| Coeficiente de expansión lineal ( 0 a 100 ° C ) (10 −6 K −1 ) | 23,0 | 23,5 |
| Módulo de elasticidad ( MPa ) (1) | 71.500 | 72.000 |
| Coeficiente de Poisson | 0,33 | 0,33 |
| Conductividad térmica ( 0 a 100 ° C ) ( W m −1 K −1 ) | Estado T5: 140 | Estado T6: 130 |
| Resistividad a 20 ° C ( µΩ cm ) | Estado T5: 4.9 | Estado T6: 5.2 |
| Capacidad térmica de masa ( 0 a 100 ° C ) ( J kg −1 K −1 ) | 920 | 915 |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | 210 (2) | 470 (3) |
| Limitado a ruptura Rm ( MPa ) | 320 (2) | 535 (3) |
| Alargamiento (%) | 14 (2) | 8 (3) |
| Límite elástico RP0.2 ( MPa ) | / | 390 (4) |
| Limitado a ruptura Rm ( MPa ) | / | 475 (4) |
| Alargamiento (%) | / | 7 (4) |
Normas europeas ( CEN ).