Las piezas de fundición de aluminio se someten a un tratamiento térmico para aumentar su resistencia, mejorar su estabilidad dimensional o adaptarlas mejor a condiciones de uso exigentes. El proceso no es único: se trata de una familia de ciclos con diferentes temperaturas y resultados distintos. El ciclo más adecuado para tu pieza depende de la aleación, del proceso de fundición y de los requisitos concretos del plano. Esta guía abarca los tres pasos, los estados de temple T4-T7, las temperaturas típicas y qué procesos de fundición pueden someterse con seguridad a cada tratamiento, para que puedas especificar el ciclo adecuado a la primera.
¿Por qué se someten a tratamiento térmico las piezas de fundición de aluminio?
Piezas de fundición de aluminio En su estado de fundición, presentan una resistencia útil, aunque limitada. El tratamiento térmico disuelve los elementos de aleación en la matriz de aluminio y, a continuación, permite que se precipiten de nuevo en forma de partículas finas que bloquean el movimiento de las dislocaciones. De este modo, se consigue una mayor resistencia a la tracción, una mejor dureza y unas dimensiones más estables tras el mecanizado.
No todas las piezas fundidas lo necesitan. Una carcasa que no soporta carga a temperatura ambiente puede estar en perfectas condiciones tal y como sale de la fundición, y pagar por un ciclo que no necesita es un gasto innecesario. Especifica el tratamiento térmico cuando el diseño no pueda cumplir los requisitos de resistencia o estabilidad tal y como sale de la fundición.
Cómo funciona el tratamiento térmico: solución, temple y envejecimiento
El tratamiento térmico del aluminio se lleva a cabo en tres etapas:
- Tratamiento de soluciones — Calentar la pieza fundida hasta alcanzar una temperatura aproximada de entre 480 y 540 °C, de modo que los elementos de aleación se disuelvan por completo en la matriz de aluminio.
- Templado — Enfriar rápidamente la pieza, normalmente en agua caliente, en un baño de polímeros o con aire forzado, para fijar esos elementos en la solución.
- Envejecimiento — Recalentar a una temperatura de entre 150 y 200 °C durante un tiempo determinado para que se formen precipitados finos y se refuerce el material.
La etapa de solución prepara la composición química, el enfriamiento rápido la fija en su lugar y el envejecimiento se encarga de el endurecimiento. Hay dos detalles importantes en la planta de producción. El tiempo de transición entre el enfriamiento rápido y el envejecimiento está cronometrado: se suele contar con un margen de 15 a 20 segundos antes de que el efecto del enfriamiento rápido comience a degradarse, por lo que el baño de enfriamiento rápido debe situarse junto al horno. Además, las piezas fundidas apiladas demasiado apretadas se calientan de forma desigual, por lo que la forma de cargarlas forma parte de las especificaciones.
Explicación de los tipos de temperamento: T4, T5, T6, T7
La designación del estado de temple indica a qué procesos se ha sometido la pieza fundida. Cada estado de temple presenta un equilibrio diferente entre resistencia, ductilidad y estabilidad, por lo que la elección debe figurar en las especificaciones del material y no quedar a discreción del proveedor.
| Temperamento | Pasos seguidos | Resultado típico | Uso habitual |
|---|---|---|---|
| T4 | Solución + enfriamiento rápido + envejecimiento natural | Buena ductilidad, resistencia moderada | Piezas conformadas o enderezadas tras la fundición |
| T5 | Solo envejecimiento artificial | Resistencia moderada, baja distorsión y riesgo de ampollas | Piezas fundidas a alta presión (A380, ADC12) |
| T6 | Solución + temple + envejecimiento artificial | Máxima resistencia para la mayoría de las aleaciones tratables térmicamente | Piezas fundidas estructurales de arena, por gravedad y a baja presión (A356, A357) |
| T7 | Solución + temple + sobreenvejecimiento | Resistencia ligeramente inferior, mayor estabilidad dimensional | Entornos con altas temperaturas o corrosivos |
El T4 se templa y, a continuación, se deja envejecer a temperatura ambiente durante varios días. Ofrece una buena ductilidad y una resistencia moderada, lo que lo hace adecuado para piezas que deben someterse a procesos de conformado o enderezado tras la fundición.
El tratamiento T5 omite la etapa de solución y pasa directamente al envejecimiento artificial. El aumento de resistencia es moderado, pero los riesgos de deformación y formación de ampollas se mantienen bajos, lo que convierte al T5 en el tratamiento estándar para las piezas fundidas a alta presión en A380 y ADC12. En el caso del A380, las cifras lo demuestran: la resistencia a la tracción pasa de unos 310 MPa en estado de fundición a 345-360 MPa en T5 y hasta aproximadamente 380 MPa en T6, mientras que el límite elástico aumenta de 130 MPa a 190-210 MPa. Sin embargo, no todas las aleaciones de fundición a presión responden bien al tratamiento T6; la porosidad y el contenido de silicio limitan la mejora.
El ciclo T6 es el ciclo completo (solución, temple y envejecimiento artificial). Proporciona la mayor resistencia para la mayoría de las aleaciones tratables térmicamente y es la opción estructural estándar para los moldes de arena, de gravedad y piezas fundidas a baja presión en A356 o A357. Cuando el plano requiere una pieza de fundición de aluminio que soporte carga, el T6 suele ser la solución.
El tratamiento T7 sigue el ciclo completo, pero se sobrecalienta la pieza, manteniéndola a la temperatura de envejecimiento durante más tiempo o a una temperatura más elevada que en el ciclo T6. De este modo, se sacrifica ligeramente la resistencia máxima a cambio de una mayor estabilidad dimensional y resistencia a la corrosión bajo tensión. Elige el tratamiento T7 cuando la pieza se caliente mucho o se encuentre en un entorno corrosivo.
Temperaturas y horarios habituales
Las temperaturas típicas del tratamiento de solución se sitúan en el intervalo de 480-540 °C, mientras que el envejecimiento artificial se realiza a 150-200 °C. Los fabricantes de hornos indican rangos ligeramente más amplios (entre 454 y 566 °C para la solución y entre 100 y 218 °C para el envejecimiento), mientras que la práctica habitual en las fundiciones suele situarse en el punto medio. La norma de la aleación y el horno del responsable del tratamiento térmico son los que tienen la última palabra.
| Aleación | Proceso | Ciclo típico | Resultado |
|---|---|---|---|
| A356 | Arena / gravedad / baja presión | T6: solución a ~535 °C + temple + envejecimiento a ~155-160 °C | Alta resistencia, buena elongación |
| A357 | Arena / gravedad / baja presión | T6: solución a ~540 °C + temple + envejecimiento a ~155 °C | La aleación de aluminio fundido de mayor resistencia que se utiliza habitualmente |
| A380 | Fundición a presión | T5: solo edad, sin solución | Aumento moderado, sin riesgo de ampollas |
| ADC12 | Fundición a presión | T5: solo edad | Al igual que el A380, ofrece un mejor flujo en paredes delgadas |
Las temperaturas y los tiempos de mantenimiento dependen de la aleación y del horno, por lo que el responsable del tratamiento térmico debe comprobar que el ciclo se ajusta a las especificaciones antes de introducir las piezas.
Tratamiento térmico mediante el proceso de fundición
El proceso de fundición determina el grado de intensidad con el que se puede realizar el tratamiento térmico, ya que la microestructura (especialmente la porosidad) queda definida antes de que intervenga el horno.
| Proceso de fundición | ¿Se puede someter a tratamiento térmico? | Temperamentos típicos | Restricción principal |
|---|---|---|---|
| Fundición en arena | Sí | T4, T6, T7 | Se somete habitualmente a tratamiento térmico; el tratamiento T6 es habitual en los grados A356 y A357 |
| Gravedad (molde permanente) | Sí | T4, T6, T7 | Buena respuesta; el T6 es habitual en las piezas estructurales |
| Fundición a baja presión | Sí | T4, T6, T7 | Pertenece a la misma gama que «Gravity»; ideal para piezas a prueba de presión |
| Fundición a presión | Limitado | T5 (T6 en determinadas aleaciones) | El gas atrapado se expande durante el tratamiento de la solución, lo que provoca la formación de ampollas. |
Las piezas fundidas en arena, por gravedad y a baja presión pertenecen a la misma familia de aleaciones tratables térmicamente (A356 y A357) y suelen someterse al tratamiento T6. Sus niveles de porosidad son lo suficientemente bajos como para que un ciclo de solución no provoque la aparición de ampollas en la superficie.
Las piezas fundidas a alta presión son la excepción. La solidificación rápida atrapa pequeñas burbujas de gas en el interior del material, y un ciclo de solución completo hace que se expandan, lo que debilita la pieza y puede provocar la aparición de ampollas en la superficie. Por eso las piezas de A380 y ADC12 se someten al tratamiento T5 en lugar del T6, y por eso un diseñador que desee una pieza con tratamiento térmico completo T6 debería especificar, en su lugar, una fundición en arena, por gravedad o a baja presión.
Costes y riesgos del tratamiento térmico
El tratamiento térmico no es gratuito ni está exento de riesgos. Los principales costes son el propio ciclo del horno, los dispositivos de sujeción y cualquier operación de enderezado o rectificado que sea necesaria debido a la deformación. Los principales riesgos son la deformación y, en el caso de las piezas de fundición a presión, la formación de ampollas.
La deformación es el problema de calidad más habitual. La velocidad de inmersión en el baño de enfriamiento rápido es importante: las recomendaciones habituales oscilan entre 0,15 y 3 m/s, dependiendo del espesor de la sección, y el uso de agentes de enfriamiento rápidos a base de polímeros, junto con una sujeción adecuada, reduce el riesgo. En el caso de las piezas de precisión, hay que prever un margen de mecanizado o una etapa de enderezado tras el tratamiento térmico.
Menos evidente: el tratamiento térmico modifica la superficie y puede afectar al acabado, por lo que conviene realizarlo antes del mecanizado final y antes del recubrimiento o la anodización, cuando la adherencia sea importante.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Se pueden someter a tratamiento térmico todas las piezas de fundición de aluminio?
No. Solo las aleaciones tratables térmicamente (las series 2xx, 6xx y 7xx, además de aleaciones de fundición como la A356 y la A357) responden al endurecimiento por precipitación. Las aleaciones de fundición a presión con alto contenido en silicio, como la A380, pueden someterse a envejecimiento (T5), pero por lo general no pueden someterse a tratamiento de solubilización (T6) sin riesgo de formación de ampollas.
¿Por qué se utiliza el T5 en lugar del T6 para las piezas de fundición a presión?
Las piezas de fundición a presión retienen gas durante la solidificación rápida. Un ciclo completo de solubilización calienta la pieza a una temperatura lo suficientemente alta como para que ese gas se expanda, lo que provoca la aparición de ampollas en la superficie y daños internos. El proceso T5 omite la etapa de solubilización, por lo que refuerza la aleación sin riesgo de que se formen ampollas.
¿El tratamiento térmico deforma las piezas de fundición de aluminio?
Sí, puede ocurrir. El temple genera gradientes térmicos que deforman las secciones delgadas, y las piezas con un espesor de pared irregular son las que corren mayor riesgo. Las fijaciones, los medios de temple poliméricos y la inmersión controlada reducen la deformación; un margen de mecanizado tras el tratamiento térmico constituye una medida de seguridad práctica.
¿Cuál es la diferencia entre T6 y T7?
Ambos pasan por el ciclo completo. El T7 incorpora un envejecimiento adicional, sacrificando ligeramente la resistencia máxima a cambio de una mayor estabilidad dimensional y resistencia a la corrosión bajo tensión. Elige el T7 para piezas que se calientan mucho o que están expuestas a entornos corrosivos.
Conclusión
El tratamiento térmico convierte una pieza fundida de uso general en una pieza estructural, pero solo cuando la aleación, el proceso y el estado de endurecimiento se combinan adecuadamente. El T6 sigue siendo la opción más habitual para las fundiciones en arena, por gravedad y a baja presión en las aleaciones A356 y A357; el T5 es la solución más práctica para las fundiciones a alta presión; y el T7 es adecuado para servicios en condiciones de alta temperatura y corrosivas. Especifique el estado de templado en la fase de diseño y confirme el ciclo según la norma de la aleación. Si no está seguro de qué ciclo se adapta a su pieza, envíe el plano y las condiciones de servicio a nuestros ingenieros para que le proporcionen un fundición en arena o tratamiento térmico posterior a la fundición recomendación.
