3003 vs. 5052 Aleación de Aluminio: ¿Cuál es la Diferencia?

Aluminio 3003 (aleación Al-Mn-Cu, designación UNS A93003, correspondiente a la norma nacional china GB grado 3003) y aluminio 5052 (aleación Al-Mg-Cr, designación UNS A95052, correspondiente a la norma nacional china GB grado 5052) pertenecen ambas a las aleaciones de aluminio no tratables térmicamente, lo que significa que ninguna puede endurecerse mediante tratamiento térmico. Su resistencia se logra exclusivamente mediante endurecimiento por trabajo en frío, y no puede incrementarse mediante temple y envejecimiento.

Las diferencias esenciales en el rendimiento entre las aleaciones de aluminio 3003 y 5052 derivan de sus sistemas de aleación (la 3003 es una aleación de la serie Al-Mn con manganeso como elemento de aleación principal; la 5052 es una aleación de la serie Al-Mg con magnesio como elemento de aleación principal). Estas diferencias también están reguladas por los estados de temple de procesamiento (recocido, trabajado parcialmente, trabajado en frío, trabajado en frío + recocido parcial) y se distinguen aún más por características como resistencia a la corrosión, tratamiento de superficie y soldabilidad.

Este análisis se basa en conjuntos de datos técnicos de referencia (https://asm.matweb.com/, https://www.makeitfrom.com/, https://www.matweb.com, etc.) e integra indicadores de rendimiento multidimensionales para comparar sistemáticamente las propiedades clave y los límites de aplicación de ambas aleaciones.

Propiedades Fundamentales de las Aleaciones 5052 vs. 3003 (Aplicables a Todos los Estados de Temple)

Antes de profundizar en las diferencias específicas por estado de temple, las siguientes propiedades fundamentales e indicadores clave sirven como referencias constantes para distinguir ambas aleaciones, cubriendo dimensiones esenciales como composición, propiedades físicas, resistencia a la corrosión y costo:

Comparación de Rendimiento por Estado de Temple

El "estado de temple" define el historial de procesamiento de una aleación (recocido, trabajo en frío o recocido parcial) y afecta directamente las propiedades mecánicas y la compatibilidad de procesamiento. Un estado de temple comúnmente comparado es el H24 (estado de temple medio), que implica endurecimiento por trabajo en frío seguido de recocido parcial para equilibrar resistencia y ductilidad. Las siguientes secciones comparan las propiedades por tipo de estado de temple, incluyendo además el rendimiento de procesamiento como soldabilidad, mecanizado y anodizado:

Estado de Temple Recocido (Estado O)

Propósito: Tratamiento de recocido completo para maximizar la ductilidad (minimizar el esfuerzo interno), adecuado para escenarios de procesamiento que requieren deformación grande.

Propiedades Mecánicas:

Rendimiento Clave de Procesamiento:

• Soldabilidad: Ambas aleaciones presentan buena soldabilidad; la 5052 tiene mayor resistencia en la junta soldada.
• Mecanizado: El 3003 tiene mal mecanizado; la 5052 tiene mecanizado regular a malo.
• Anodizado: El 3003 tiende a tener color irregular después del anodizado y generalmente no se usa para aplicaciones de anodizado; la 5052 ofrece excelentes resultados de anodizado con películas de óxido densas y de color uniforme.
• Pulido: La 5052 puede lograr un buen brillo superficial mediante pulido; no hay datos explícitos sobre el rendimiento de pulido del 3003.

Consejos de Aplicación:

El 3003-O, con su excelente rendimiento de estirado profundo (plasticidad superior), es adecuado para escenarios de estirado profundo complejos (ej.: productos estirados profundamente, cuerpos de latas de bebidas) y recipientes de líquidos en entornos húmedos. La 5052-O equilibra ductilidad y resistencia, lo que la hace ideal para componentes formables bajo cargas moderadas (ej.: decoración automotriz no estructural, tuberías flexibles). También puede someterse a anodizado/pulido para mejorar su apariencia, adaptándose a escenarios que requieren alta calidad superficial.

Estado de Temple como Fabricado (Estado H112)

Propósito: Adecuado para componentes de sección gruesa (ej.: láminas, perfiles) sin pasos finales de trabajo en frío (solo se retienen esfuerzos residuales de procesamiento); diseñado para requisitos de componentes de pared gruesa.

Propiedades Mecánicas:

Rendimiento Clave de Procesamiento:

• Impacto del Trabajo en Frío: En este estado de temple no se aplica trabajo en frío adicional. El 3003 retiene plasticidad moderada, mientras que la 5052 (debido a su mayor resistencia) requiere fuerza de conformación controlada para el procesamiento de componentes de pared gruesa.
• Soldabilidad: Adecuada para soldadura de láminas gruesas; la ventaja de la 5052 en terms de resistencia de junta es más pronunciada, lo que la hace ideal para empalmes estructurales pesados.

Consejos de Aplicación:

El 3003-H112 (principalmente láminas delgadas) se usa para componentes de pared gruesa de bajo esfuerzo (ej.: carcazas de intercambiadores de calor, conductos de ventilación). La 5052-H112 (ampliamente usada para láminas gruesas), con su alta resistencia, es adecuada para piezas estructurales de pared gruesa (ej.: láminas navales, bastidores de maquinaria pesada, vasijas a presión).

Estado de Temple Trabajado en Frío (Serie H1: H12–H19)

Propósito: Aumento de la resistencia mediante procesos de trabajo en frío (ej.: laminación, estirado) sin recocido posterior (números de estado de temple más altos indican mayor trabajo en frío, lo que resulta en mayor dureza/resistencia y menor plasticidad).

Propiedades Mecánicas:

Rendimiento Clave de Procesamiento:

• Impacto del Trabajo en Frío: Para el 3003, la plasticidad disminuye significativamente a medida que aumenta el trabajo en frío (de 11% a 1.1% al pasar del estado H12 al H19). Para la 5052, la ductilidad se mantiene regular durante el endurecimiento por trabajo en frío parcial (H12–H14) pero becomes baja durante el endurecimiento por trabajo en frío intenso (H18–H19).
• Mecanizado: En todas las series de estados de temple H1, el 3003 tiende a adherirse a las herramientas de corte y tiene mal mecanizado; la 5052 tiene mecanizado ligeramente mejor que el 3003 pero aún se clasifica como "regular", requiriendo parámetros de corte optimizados.
  

Consejos de Aplicación:

El 3003-H12/H14 (principalmente láminas delgadas) con bajo trabajo en frío es adecuado para componentes ligeros de baja carga (ej.: carcazas de dispositivos electrónicos, soportes de chapa, empaquetado de productos). La 5052-H18/H19 (adecuada para tanto láminas delgadas como gruesas), con sus ventajas en resistencia y rendimiento de fatiga, es ideal para piezas estructurales de alto esfuerzo (ej.: bastidores de bicicletas, vigas anticolisión de puertas automotrices, sujetadores de alta resistencia).

Estado de Temple Trabajado en Frío + Recocido Parcial (Serie H2: H22–H28)

Propósito: Aumento de la resistencia mediante trabajo en frío inicial, seguido de recocido parcial para reducir el esfuerzo interno — equilibrando resistencia y ductilidad (para el mismo número de estado de temple, la serie H2 ofrece mayor ductilidad que la serie H1). El H24 (estado de temple medio) es el estado de temple comparativo más utilizado.

Propiedades Mecánicas:

Rendimiento Clave de Procesamiento:

• Anodizado: La serie H2 de la 5052 ofrece resultados estables de anodizado, lo que la hace adecuada para componentes que requieren acabados decorativos (ej.: carcazas de electrodomésticos, paneles interiores de aviones). La serie H2 del 3003 aún presenta irregularidad de color y rara vez se usa en aplicaciones de anodizado.
• Soldabilidad: El recocido parcial reduce el esfuerzo de soldadura. La serie H2 de la 5052 sigue manteniendo mayor resistencia de junta soldada que el 3003, adaptándose a componentes estructurales que requieren soldadura (ej.: tanques de combustible automotrices, tuberías de aceite).

Consejos de Aplicación:

El 3003-H22/H24 (principalmente láminas delgadas) se usa para componentes que equilibran resistencia básica y formabilidad (ej.: disipadores de calor, piezas de refrigeradoras/aires acondicionados, equipos de almacenamiento en frío). La 5052-H26/H28 (adecuada para tanto láminas delgadas como gruesas), con su resistencia y ductilidad equilibradas, es ideal para escenarios que requieren procesamiento posterior mínimo (ej.: componentes de vehículos de transporte, tanques de combustible de aviones, vasijas a presión).

Resumen de Diferencias de Rendimiento

Independientemente del estado de temple, las siguientes diferencias esenciales siguen siendo criterios clave para la selección de materiales, cubriendo rendimiento, procesamiento y costo:

• Resistencia y Resistencia a la Fatiga: La resistencia a la tracción/fluencia de la 5052 es 1.3–2.0 veces la del 3003, y su dureza Brinell es 1.3–1.8 veces mayor. Con superior resistencia a la fatiga, la 5052 es más adecuada para piezas estructurales bajo cargas altas o propensas a la fatiga; el 3003 solo puede satisfacer requisitos de baja carga.
• Ductilidad y Rendimiento de Estirado Profundo: El 3003 ofrece mejor ductilidad en estados de temple recocido (O) y de bajo trabajo en frío (alargamiento máximo a la ruptura del 28%), con excelente rendimiento de estirado profundo para productos estirados profundamente. La 5052 supera al 3003 en ductilidad en estados de temple recocido parcial (H2), adaptándose a necesidades de conformación moderada.
• Compatibilidad de Procesamiento:
  • Tratamiento de Superficie: La 5052 tiene buen rendimiento en anodizado/pulido; el 3003 no es adecuado para anodizado.
  • Soldabilidad: Ambas aleaciones tienen buena soldabilidad, pero la 5052 tiene mayor resistencia de junta.
  • Mecanizado: El 3003 tiene mal mecanizado; la 5052 es ligeramente mejor pero aún se clasifica como "regular".
  • Impacto del Trabajo en Frío: La ductilidad del 3003 disminuye drásticamente después del endurecimiento por trabajo en frío; la 5052 retiene ductilidad regular durante el trabajo en frío parcial.
• Resistencia a la Corrosión y Adecuación Ambiental: Ambas aleaciones tienen buena resistencia a la corrosión. El 3003 es cercano al aluminio puro, adecuado para entornos húmedos (ej.: conductos de ventilación, recipientes de líquidos); la 5052 tiene mayor resistencia a entornos complejos, adaptándose a escenarios exteriores e industriales.
• Costo y Especificaciones: La 5052 cuesta 2.000–3.000 RMB más por tonelada y está disponible en tanto láminas delgadas como gruesas. El 3003 tiene menor costo, se encuentra principalmente en láminas delgadas y tiene aplicaciones limitadas de láminas gruesas.
• Conductividad Térmica y Eléctrica: El 3003 (conductividad térmica: 180 W/m-K; conductividad eléctrica: 44% IACS) es un 22–25% más alto que la 5052, lo que lo hace más adecuado para escenarios de disipación de calor o conducción eléctrica.

Guía de Selección Precisa por Escenario

Integrando las propiedades y los límites de aplicación de ambas aleaciones, la siguiente guía permite la coincidencia rápida de materiales según los requisitos del escenario, cubriendo campos industriales y civiles comunes:

Conclusión

La aleación de aluminio 3003 (serie Al-Mn) enfatiza la ductilidad, la conductividad térmica/eléctrica y es adecuada para escenarios de conformación compleja y disipación de calor de baja carga. La aleación de aluminio 5052 (serie Al-Mg) se centra en la alta resistencia y la resistencia a la corrosión, lo que la hace ideal para aplicaciones de carga media-alta y entornos duros. El rendimiento de ambas aleaciones se ajusta ligeramente con los estados de temple de procesamiento, por lo que la selección de materiales debe alinearse con los requisitos de resistencia, formabilidad y entorno de servicio.