Magnesio AZ31B propiedades
El magnesio AZ31B es una aleación forjable de magnesio con una densidad de 1,77 g/cm³ (0,0639 lb/in³), que combina alta resistencia mecánica con excelente ligereza. Designada bajo UNS M11311 y fabricada conforme a ASTM, contiene aluminio y zinc como elementos de aleación principales, y se suministra comúnmente en formas de placa, lámina y barra. El AZ31B destaca por su buena maquinabilidad, soldabilidad y relación resistencia-peso, lo que lo convierte en una alternativa atractiva a las aleaciones de aluminio en múltiples sectores industriales.
Composición química
Sección titulada «Composición química»El contenido de magnesio en el AZ31B es de 97% como elemento base.
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Magnesio, Mg | 97 |
| Aluminio, Al | 2,50 – 3,50 |
| Zinc, Zn | 0,60 – 1,40 |
| Manganeso, Mn | 0,20 máx. |
| Silicio, Si | 0,10 máx. |
| Cobre, Cu | 0,05 máx. |
| Calcio, Ca | 0,04 máx. |
| Hierro, Fe | 0,005 máx. |
| Níquel, Ni | 0,005 máx. |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La aleación AZ31B exhibe una densidad de 1,77 g/cm³ (0,0639 lb/in³), una de las más bajas entre los metales estructurales.
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 1,77 g/cm³ / 0,0639 lb/in³ |
Propiedades mecánicas
Sección titulada «Propiedades mecánicas»La resistencia a la tracción del AZ31B en estado extrudido es de 260 MPa (37 700 psi). Los siguientes valores corresponden a material extrudido (condición F) y representan propiedades típicas a temperatura ambiente.
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Resistencia a la tracción | 260 MPa / 37 700 psi |
| Límite elástico (0,2 %) | 200 MPa / 29 000 psi |
| Límite elástico a compresión (0,2 % offset) | 97 MPa / 14 100 psi |
| Resistencia última al aplastamiento | 385 MPa / 55 800 psi |
| Límite elástico al aplastamiento | 230 MPa / 33 400 psi |
| Resistencia a cortadura | 130 MPa / 18 900 psi |
| Módulo de cortadura | 17 GPa / 2470 ksi |
| Módulo de elasticidad | 44,8 GPa / 6498 ksi |
| Coeficiente de Poisson | 0,35 |
| Alargamiento a rotura (en 50 mm) | 15 % |
| Dureza Brinell (carga 500 kg, bola 10 mm) | 49 HB |
| Resiliencia Charpy (probeta V) | 4,30 J / 3,17 ft·lb |
Nota: Las propiedades varían con el estado de tratamiento térmico y el proceso de fabricación. Condiciones como recocido (O) o laminado endurecido (H24) presentan combinaciones de resistencia y ductilidad diferentes; para valores exactos en esos estados se recomienda consultar las normas ASTM aplicables.
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»La conductividad térmica del AZ31B alcanza 96 W/m·K (666 BTU·in/h·ft²·°F).
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Coeficiente de dilatación térmica (0–100 °C / 32–212 °F) | 26 µm/m·°C / 14,4 µin/in·°F |
| Conductividad térmica | 96 W/m·K / 666 BTU·in/h·ft²·°F |
Otras designaciones y equivalentes internacionales
Sección titulada «Otras designaciones y equivalentes internacionales»El AZ31B tiene el número UNS M11311 y cuenta con un equivalente europeo directo EN-MAMgAl3Zn1.
| Norma / Región | Designación |
|---|---|
| ASTM (USA) | AZ31B |
| UNS | M11311 |
| EN (Europa) | EN-MAMgAl3Zn1 |
| ISO | MgAl3Zn1 |
Procesos de fabricación y tratamiento térmico
Sección titulada «Procesos de fabricación y tratamiento térmico»El AZ31B se procesa principalmente a temperaturas entre 300 °C (572 °F) y 400 °C (752 °F). Los métodos más habituales incluyen extrusión, laminación y forja en caliente. La aleación admite tratamiento térmico de recocido (O) a 340–400 °C (644–752 °F) con enfriamiento controlado para eliminar acritud. También pueden aplicarse tratamientos de temple (T4) y envejecimiento (T5) para ajustar el equilibrio resistencia-ductilidad, aunque el endurecimiento por precipitación es modesto en esta composición comparado con aleaciones como AZ80.
Maquinabilidad
Sección titulada «Maquinabilidad»La velocidad de corte típica para el AZ31B con herramientas de acero rápido supera los 100 m/min (328 ft/min). La aleación posee una maquinabilidad excelente, considerada la mejor entre los metales estructurales comunes, generando viruta corta y fragmentada que reduce el desgaste de herramienta. No requiere refrigerantes en la mayoría de las operaciones siempre que se evite la acumulación de calor excesivo. Se obtienen acabados superficiales de alta calidad con bajas fuerzas de corte.
Conformado
Sección titulada «Conformado»El conformado del AZ31B se realiza satisfactoriamente entre 230 °C (446 °F) y 370 °C (698 °F). A temperatura ambiente la ductilidad es limitada debido a la estructura hexagonal compacta, por lo que los procesos de embutición, doblado y estampado requieren calentamiento. El trabajo en caliente dentro del rango indicado permite alargamientos elevados sin agrietamiento. El conformado superplástico también es viable en condiciones controladas.
Soldadura
Sección titulada «Soldadura»La soldadura por arco con gas tungsteno (GTAW) del AZ31B suele emplear un precalentamiento entre 150 °C (302 °F) y 200 °C (392 °F). La aleación presenta buena soldabilidad con procesos de arco (GTAW, GMAW) y por resistencia eléctrica, utilizando material de aporte de composición similar (AZ61 o AZ92). Es esencial eliminar óxidos y proteger la zona con gas inerte (argón) para evitar porosidades. Tras la soldadura se recomienda un recocido de alivio de tensiones a 260–343 °C (500–650 °F) para restablecer las propiedades mecánicas.
Aplicaciones
Sección titulada «Aplicaciones»Gracias a su baja densidad de 1,77 g/cm³ (0,0639 lb/in³), el AZ31B se emplea en sectores donde el ahorro de peso es crítico.
| Industria | Aplicaciones típicas |
|---|---|
| Aeronáutica y aeroespacial | Paneles interiores, carcasas de asientos, componentes estructurales secundarios |
| Automoción | Soportes de motor, cajas de transmisión, piezas de chasis aligeradas |
| Electrónica de consumo | Cuerpos de cámaras, carcasas de portátiles, marcos de teléfonos |
| Deportiva | Cuadros de bicicleta, componentes de raquetas, bastones de senderismo |
| Defensa | Cajas de munición, sistemas portátiles |
| Industria general | Utilajes, dispositivos de manipulación, piezas ligeras de maquinaria |
Comparativa con materiales similares
Sección titulada «Comparativa con materiales similares»Comparado con el AZ91C, el AZ31B exhibe un alargamiento aproximadamente tres veces mayor aunque su resistencia a la tracción es ligeramente inferior.
| Propiedad | AZ31B (extrudido) | AZ91C (fundición) | Aluminio 6061-T6 |
|---|---|---|---|
| Densidad | 1,77 g/cm³ / 0,0639 lb/in³ | 1,81 g/cm³ / 0,0654 lb/in³ | 2,70 g/cm³ / 0,0975 lb/in³ |
| Resistencia a la tracción | 260 MPa / 37 700 psi | 275 MPa / 39 900 psi | 310 MPa / 45 000 psi |
| Límite elástico | 200 MPa / 29 000 psi | 160 MPa / 23 200 psi | 276 MPa / 40 000 psi |
| Alargamiento (50 mm) | 15 % | 3 % | 12 % |
| Módulo de elasticidad | 44,8 GPa / 6498 ksi | 45 GPa / 6526 ksi | 68,9 GPa / 10 000 ksi |
| Conductividad térmica | 96 W/m·K / 666 BTU·in/h·ft²·°F | 51 W/m·K / 354 BTU·in/h·ft²·°F | 167 W/m·K / 1157 BTU·in/h·ft²·°F |
El AZ31B ofrece la mejor relación resistencia-ductilidad entre las aleaciones de magnesio forjables de uso general. Frente al aluminio 6061-T6, proporciona una reducción de masa del 34 % para una resistencia absoluta comparable, aunque con menor rigidez.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la densidad del magnesio AZ31B?
Sección titulada «¿Cuál es la densidad del magnesio AZ31B?»La densidad del AZ31B es de 1,77 g/cm³ (0,0639 lb/in³), lo que lo convierte en uno de los metales estructurales más ligeros.
¿Qué significa la designación AZ31B?
Sección titulada «¿Qué significa la designación AZ31B?»La letra “A” indica aluminio como primer aleante (~3 %), “Z” indica zinc como segundo aleante (~1 %), “31” refleja los porcentajes nominales (3 % Al, 1 % Zn) y “B” es una letra serial que denota una modificación en los límites de impurezas respecto a la versión A.
¿Se puede soldar el AZ31B con proceso MIG?
Sección titulada «¿Se puede soldar el AZ31B con proceso MIG?»Sí, se puede soldar con GMAW (MIG) utilizando argón como gas protector y un alambre de aporte de aleación AZ61 o AZ92, siempre que se limpie bien la superficie y se mantenga un precalentamiento ligero.
¿El AZ31B es adecuado para anodizado?
Sección titulada «¿El AZ31B es adecuado para anodizado?»Sí, al igual que otras aleaciones de magnesio, el AZ31B se puede anodizar para mejorar la resistencia a la corrosión y proporcionar una base para recubrimientos posteriores.
¿Cuál es la temperatura máxima de servicio del AZ31B?
Sección titulada «¿Cuál es la temperatura máxima de servicio del AZ31B?»Se recomienda no superar los 150 °C (302 °F) en servicio continuo, ya que por encima de esta temperatura la resistencia mecánica y la estabilidad dimensional comienzan a degradarse significativamente.
¿Es el AZ31B más caro que el aluminio?
Sección titulada «¿Es el AZ31B más caro que el aluminio?»El precio por kilogramo del magnesio AZ31B suele ser mayor que el del aluminio 6061, pero el menor peso a menudo compensa el coste en aplicaciones donde la reducción de masa es prioritaria.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6707
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/metal-alloys-densities-d_50.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/equivalent_alloy_eu.php?zname_id=12092