Tratamiento Térmico del Aluminio y sus Aleaciones: Procesos, Beneficios y Aplicaciones

Tratamientos térmicos del aluminio y aleaciones de Al

El aluminio puro no es endurecible por tratamiento térmico. Las aleaciones de Al se clasifican en no endurecibles térmicamente (series 1xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx: endurecimiento solo por trabajo en frío) y endurecibles térmicamente (series 2xxx Al-Cu, 6xxx Al-Mg-Si, 7xxx Al-Zn-Mg, 8xxx Al-Li: endurecimiento por precipitación). Los tratamientos se aplican a estas últimas.

1. Recocido (Annealing) - Designación O

Objetivo: Ablandar material endurecido por deformación en frío (laminado, estirado, forja en frío), aliviar tensiones, recuperar ductilidad para ulterior conformado.

Proceso: Calentamiento a 300-410°C (570-770°F) durante 30 min - 3 h según aleación y sección. Enfriamiento: no crítico (aire, horno, agua). No hay transformación de fase, solo recristalización y crecimiento de grano controlado.

2. Homogeneizado (Homogenizing)

Objetivo: Reducir segregación microquímica (coring) de fundición, disolver fases eutécticas/precipitados gruesos, uniformar composición antes de trabajo en caliente o temple en solución.

Proceso: 480-540°C (900-1000°F), justo por debajo del sólidus, varias horas. Enfriamiento lento (horno) para evitar tensiones y precipitación no deseada.

3. Temple en solución (Solution Heat Treatment) - Designación T4 (tras envejecimiento natural)

Objetivo: Disolver elementos de aleación (Cu, Mg, Si, Zn, Li) en solución sólida α-Al sobresaturada.

Proceso crítico:

• Temperatura precisa: 440-525°C (825-980°F) según aleación. ±5-10°C crítico. Demasiado bajo → disolución incompleta → baja resistencia. Demasiado alto → fusión incipiente (incipient melting), decoloración, grano grueso, propiedades ruinosas.
• Mantenimiento (soaking): 10 min (secciones delgadas) - 12 h (gruesas) para homogeneizar.
• Temple (Quenching): Enfriamiento rápido (agua 60-100°C, polímero, aire forzado para piezas gruesas/complejas) para "congelar" la solución sobresaturada. Retardo > 5-15 s → precipitación en contorno de grano → pérdida de propiedades, corrosión intergranular.

4. Envejecimiento natural (Natural Aging) - Condición T4

Tras temple, la aleación a T° ambiente precipita espontáneamente (días). 90% dureza en 24h, estabilización en 4-5 días. La pieza debe conformarse/maquinar rápidamente tras temple (estado blando T4).

5. Envejecimiento artificial / Temple de precipitación (Artificial Aging / Precipitation Hardening) - Condición T6, T7

Objetivo: Máxima resistencia (T6) o compromiso resistencia/tenacidad/resistencia a corrosión (T7).

Proceso: Calentamiento a 115-240°C (240-460°F) controlado ±5°C durante 6-24 h → Enfriamiento aire. Precipitación controlada de fases metastables (GP zones, θ'', θ', θ en Al-Cu; β'' en Al-Mg-Si; η' en Al-Zn-Mg).

• T6 (Peak aged): Máxima resistencia a fluencia/tracción, menor ductilidad, sensible a corrosión intergranular (ex. 2xxx, 7xxx).
• T7 (Overaged / Stabilized): Tiempo/T° superior → precipitados gruesos, pérdida resistencia (5-15%), ganancia tenacidad y resistencia a corrosión tensión (SCC). Estándar aeroespacial para 7xxx (T73, T74, T76).

Designaciones de temple (Aluminum Association)

El control riguroso de temperatura, tiempo, atmósfera y temple es indispensable; pequeñas desviaciones causan grandes variaciones en propiedades finales.