Forjados y aleaciones de aluminio: propiedades, moldeo y tratamientos térmicos tras cementación

Forjados

Forjados: sin tratamientos térmicos —solo trabajadas en frío para aumentar la resistencia. Se dividen en series:

• 1xxx: Aluminio puro (99,9 %) con impurezas de hierro y silicio. Uso: utensilios de cocina.
• 3xxx: elemento principal manganeso (~1,25 %). Objetivo: reforzar el aluminio. Presenta alta resistencia mecánica pero menor resistencia a la corrosión. Usos: revestimientos de edificios, utensilios.
• 5xxx: magnesio (2–7 %). Usado en utensilios de cocina y carrocerías de camiones. Presenta endurecimiento muy rápido, soldabilidad y gran resistencia a la corrosión.

Con tratamiento térmico: pueden reforzarse mediante tratamientos térmicos de endurecimiento por precipitación. Una aleación típica es el duraluminio. Los materiales tratados térmicamente suelen ser más difíciles de colar. El tratamiento térmico aumenta la resistencia mecánica y la dureza.

• 2xxx: aleaciones con cobre. Usadas en la fabricación de estructuras de aviones. Ejemplos: Al-Cu-Mg — buena resistencia a altas temperaturas y comportamiento frente a la corrosión; Al-Cu-Si-Mn — no se ve afectada la resistencia a la corrosión.
• 6xxx: magnesio y silicio (Al-Mg-Si). Ofrecen una buena combinación de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, soldabilidad y conformabilidad. Usadas para perfiles y estructuras.
• 7xxx: zinc, magnesio y cobre. Usadas para fabricar estructuras de aviones. Ejemplo: Al-Zn-Mg — sensible a la corrosión por alivio de tensiones si no se trata adecuadamente.

Moldeo

Las aleaciones de aluminio se pueden mecanizar por arranque de virutas. Presentan buena resistencia al desgaste y buena aptitud para llenar la cavidad del molde. Sin embargo, en algunos casos pueden formar fisuras y mostrar fragilidad por contracción. Tienen temperaturas de fusión relativamente bajas.

Tipos de aleaciones para moldeo:

• Al‑Cu (aluminio‑cobre):
  • Incrementa la resistencia mecánica y la colabilidad.
  • Reduce la resistencia a la corrosión y la ductilidad.
  • Comportamiento según % de cobre:
    • 9–11 %: aplicaciones industriales en aeronáutica y automoción.
    • 4–6 %: favorables para el endurecimiento por precipitación.
    • ~12 %: cuelan bien, pero presentan menor resistencia a la corrosión.
• Al‑Si (aluminio‑silicio):
  • Aumenta la dureza del aluminio y presenta buenas propiedades de moldeo con bajos coeficientes de dilatación.
  • Buena resistencia al desgaste, soldabilidad y resistencia a la corrosión.
  • Sin embargo, es difícil de mecanizar por la precipitación del silicio en forma de agujas o láminas; esto se evita con pequeñas cantidades de Na (sodio) que modifican la morfología del Si.

Tratamientos térmicos después de cementación

Los tratamientos térmicos tras la cementación buscan controlar la dureza y la tenacidad del núcleo y la periferia de la pieza cementada. A continuación se describen los procedimientos típicos:

1. Enfriamiento lento, regeneración y temple del núcleo, revenido del núcleo de periferia y revenido final.

   Aplicable a aceros al carbono y a los de muy baja aleación con tendencia al sobrecalentamiento. Cada núcleo puede quedar de grano grueso y frágil; por ello se somete a un recocido de regeneración seguido de un temple.

2. Enfriamiento lento, regeneración del núcleo y temple simultáneo de este y de la periferia, y revenido final.

   Se aplica a aceros de media aleación y grano fino cuando se desea conseguir máximas características de resistencia. Las piezas cementadas pueden quedar sobrecementadas, lo que las hace frágiles y sin máxima dureza; por ello se realiza este tratamiento combinado.

3. Enfriamiento lento, temple a temperatura comprendida entre A1 y A3 y revenido final.

   Indicado en aceros de alta aleación con poca tendencia al sobrecalentamiento. El temple consiste en calentar el acero a aproximadamente 750 ºC y enfriarlo en agua. Con este tratamiento se obtiene la máxima dureza en periferia y una estructura formada por ferrita y bainita.

4. Temple directo o revenido.

   Aplicado solo a piezas cementadas en baños de sales o en atmósfera gaseosa.

Nota: se han corregido errores ortográficos y de redacción, manteniendo el contenido y la información original.