Guía definitiva para la tabla de puntos de fusión de metales

Punto de fusión, solidus, liquidus y eutéctico explicados

Cuando decimos que un metal se funde a una temperatura determinada, generalmente nos referimos a un elemento puro. Un elemento cristalino puro pasa del estado sólido al líquido a una temperatura bien definida y bajo presión estándar. Las aleaciones son diferentes: entran en una región de dos fases donde coexisten el sólido y el líquido entre el solidus (primera fase líquida que aparece) y el liquidus (última fase sólida que se disuelve).

• Punto de fusion: Para metales puros a 1 atm, una única temperatura a la que el sólido y el líquido están en equilibrio.
• Sólido: Al calentarse, la temperatura es el punto en el que comienza la fusión; por debajo de esta, el metal está completamente sólido.
• Líquido: Al calentar, la temperatura en la que la fusión es completa; por encima de esta, el metal es completamente líquido.
• Eutéctico: Una composición especial con la temperatura de fusión más baja para ese sistema; el solidus y el liquidus coinciden, y la aleación transita entre fases líquida y sólida a una misma temperatura.

En el texto universitario de LibreTexts, en la sección de equilibrios de fase, se incluye una breve introducción con diagramas claros que explica cómo interpretar campos de dos fases y la diferencia entre solidus y liquidus en términos sencillos para principiantes. Consulte la explicación general en la sección de Equilibrios de fase y diagramas de fase de LibreTexts. También encontrará un conjunto de definiciones concisas y diagramas esquemáticos en un extracto de la colección de diagramas de fase de aleaciones de ASM.

• Consulte las definiciones y diagramas introductorios en el manual básico sobre equilibrios de fase y diagramas de fase de LibreTexts (recurso universitario, acceso a partir de 2025): https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Introduction_to_Solid_State_Chemistry/01:_Lectures/1.10:_Phase_Equilibria_and_Phase_Diagrams
• Consulte un extracto general con esquemas de diagramas de fases de aleaciones que hacen referencia a la serie de manuales ASM (PDF de archivo, acceso en 2024): https://users.encs.concordia.ca/~tmg/images/5/59/ASM_handbook_Vol3_alloys_phase_diagram.pdf

Piénselo así: el solidus son los primeros cristales de hielo que se forman en un granizado, y el liquidus es el último hielo que se derrite. Cuanto más amplio sea el intervalo entre granizados, mayor será la atención que se debe prestar a la alimentación y la solidificación en las piezas fundidas, y mayor será el cuidado que se debe tener para evitar el inicio de la fusión durante el tratamiento térmico de la solución.

Tabla de puntos de fusión de metales

La tabla que aparece a continuación enumera los metales puros más utilizados, junto con sus puntos de fusión en °C y °F. Los valores se basan en una recopilación consolidada del NIST sobre las temperaturas de transición de fase de los elementos sólidos a presión estándar. Los valores en grados Fahrenheit se convierten y redondean al número entero más cercano para facilitar su lectura en el taller.

Según la publicación del NIST, Phase Transition Temperatures of the Solid Elements (2011; acceso actualizado en 2025), los puntos de fusión normales a 101.325 kPa son los siguientes: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=958924

Notas metodológicas:

• Es posible que existan pequeñas discrepancias entre referencias fiables. La pureza, las actualizaciones de la escala de termometría (por ejemplo, ITS-90) y las prácticas de redondeo modifican los valores en uno o dos grados. Esta tabla utiliza el conjunto de datos consolidado del NIST como referencia oficial y redondea los grados Fahrenheit a números enteros.
• Para aleaciones, no utilice valores de un solo punto. Utilice el rango de solidificación-liquidez que se encuentra en las hojas de datos y las normas.

Rangos de fusión de aleaciones para la selección del proceso

A diferencia de los elementos puros, las aleaciones presentan un intervalo de fusión. Este intervalo determina el sobrecalentamiento necesario para un vertido limpio y la precisión con la que se puede realizar un tratamiento térmico de solución sin riesgo de fusión incipiente. A continuación, se muestran rangos representativos para familias de aleaciones de uso común. Úselos como referencia y, posteriormente, compruébelos con sus especificaciones o la ficha técnica de su proveedor.

Por qué son importantes estos rangos

• de calidad: Un rango de congelación más amplio (líquidus menos solidus) tiende a aumentar las dificultades de alimentación interdendrítica y puede incrementar el riesgo de desgarro en caliente y microporosidad si el sistema de alimentación/recipiente no está optimizado. Un estudio metalúrgico publicado en las actas de TMS Superalloys asoció rangos de congelación más amplios con una mayor severidad del desgarro en caliente y porosidad en superaleaciones fundidas; véase Superalloys 2008 para un ejemplo de análisis. https://www.tms.org/Superalloys/10.7449/2008/Superalloys_2008_357_366.pdf
• Tratamiento térmico: La temperatura de solución debe estar por debajo del punto de solidificación para evitar la fusión eutéctica a lo largo de los límites de grano, que puede ser difícil de detectar visualmente pero degrada gravemente las propiedades. Un extracto de la ASM, alojado por el NIST, sobre el tratamiento térmico del aluminio advierte sobre este riesgo y enfatiza la importancia de un control preciso cerca de las temperaturas de solución. https://materialsdata.nist.gov/bitstream/handle/11115/192/Heat%20Treating%20of%20Aluminum%20Alloys.pdf?sequence=3&isAllowed=y

Utilización de datos de fusión para fundición

Establezca las temperaturas de fusión y vertido tomando como referencia el punto de fusión. Por encima del punto de fusión, la aleación está completamente líquida; la cuestión es cuánto sobrecalentamiento se necesita para lograr un flujo y llenado adecuados, sin efectos secundarios indeseables.

• Sobrecalentamiento para lograr fluidez: Muchos talleres buscan un sobrecalentamiento moderado por encima del punto de fusión para lograr un llenado uniforme. Un sobrecalentamiento excesivo acelera la formación de la película de óxido, la absorción de hidrógeno (en el caso del aluminio) y el engrosamiento de los granos. Mantenga el sobrecalentamiento dentro de los requisitos de su proceso y vierta rápidamente para minimizar el tiempo de espera.
• Rango de congelación y alimentación: Las aleaciones con un amplio rango de solidificación (por ejemplo, muchos sistemas de Al-Si y a base de cobre) son más propensas a problemas de alimentación interdendrítica. La solidificación direccional, el uso adecuado de los bebederos y los gradientes térmicos limpios cobran mayor importancia a medida que se amplía el rango.
• Diferencias de proceso: La fundición a presión de alta presión suele utilizar un sobrecalentamiento menor que la fundición en arena, ya que los tiempos de llenado cortos y las altas velocidades de inyección proporcionan la energía de flujo necesaria; el molde permanente se sitúa en un punto intermedio. Registre su ventana de proceso y las tendencias de defectos, y ajuste empíricamente dentro de las especificaciones.

Mini-ejemplo

• La aleación de fundición A356 tiene un punto de fusión nominal de entre 610 y 615 °C. En un taller de fundición en arena, es posible que verter el material en el rango superior de 680 a 720 °C proporcione la fluidez adecuada para secciones complejas, minimizando los defectos de óxido, siempre que se controlen adecuadamente la desgasificación y el uso de fundente. Considere estos valores como una orientación práctica; compárelos con sus especificaciones y datos de prueba.

Precauciones prácticas

• Los diagramas sirven de guía; las hojas de datos rigen. Para la producción, consulte las normas de aleación y las especificaciones del fabricante para conocer los rangos recomendados de fusión, mantenimiento y vertido.
• El tiempo de mantenimiento es importante. Incluso con un buen sobrecalentamiento, los tiempos prolongados pueden degradar la calidad del metal fundido. Vincule la temperatura al tiempo y a los parámetros de calidad metalúrgica (índice de densidad, contenido de hidrógeno, recuento de inclusiones) en lugar de basarse únicamente en la temperatura.

Uso de datos de fusión para el tratamiento térmico de solución

El tratamiento térmico de solución tiene como objetivo disolver los elementos de aleación en solución sólida sin entrar en la zona de fusión bifásica. Esto significa permanecer por debajo del punto de solidificación, pero lo suficientemente cerca como para impulsar la difusión.

• Trabaje cerca, no más allá, del borde: Muchas aleaciones de aluminio se someten a un proceso de solución dentro de un rango estrecho justo por debajo del punto de solidificación. Un extracto de la ASM, publicado por el NIST, sobre el tratamiento térmico del aluminio subraya el riesgo de fusión incipiente en las películas eutécticas si se supera el punto de inicio; un control estricto (con una indicación típica de ±5 °C en los manuales de la industria) es una práctica común para piezas críticas.
• Sensibilidad de la composición: Las aleaciones como 7075 tienen un solidus relativamente bajo en comparación con los grados Al-Mg-Si más diluidos; aplique márgenes conservadores y calibre los hornos antes de cualquier campaña de alta temperatura.
• Disciplina de secuencia: Si cambia los lotes o la composición química de la aleación, vuelva a verificar las temperaturas objetivo adecuadas. No dé por sentado que la configuración del mes pasado es segura para la ventana de composición actual.

Reglas generales rápidas con precaución

• Nunca exceda el solidus durante el tratamiento con solución. Si no dispone de un solidus publicado, consulte una hoja de datos o una norma fiable antes de continuar.
• Comience con un desplazamiento conservador por debajo del solidus, califique con controles de dureza/conductividad y microestructura, luego ajuste hacia el límite superior según lo permita la capacidad.
• Recuerde que el retardo térmico y la masa de la pieza alteran su temperatura real. Utilice termopares de carga durante las pruebas de calificación.

Para una lectura fundamental, consulte el extracto "Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio" alojado en el NIST ASM, que explica cómo se establece la solubilización con respecto al solidus y el solvus y por qué el sobrepaso puede dañar permanentemente las propiedades: https://materialsdata.nist.gov/bitstream/handle/11115/192/Heat%20Treating%20of%20Aluminum%20Alloys.pdf?sequence=3&isAllowed=y

Lista de verificación de decisiones rápidas para uso en tienda

Utilice esta lista de verificación de fácil consulta cuando configure un ciclo de fusión o de solución.

1. Identifica si se trata de un metal puro o de una aleación. Si se trata de una aleación, encuentra tanto el sólido como el líquido en una hoja de datos o un estándar.
2. Para la fundición, ajuste el horno por encima del nivel de liquidus con el sobrecalentamiento necesario para lograr fluidez y un llenado adecuado del molde. Realice ajustes mediante pruebas de vertido y análisis de defectos.
3. Para el tratamiento térmico, ajuste la temperatura de la solución por debajo del punto de solidificación y confírmela con termopares de carga y comprobaciones de las propiedades posteriores al proceso.
4. Vigile el rango de congelación. Un rango amplio indica mayor riesgo de alimentación y desgarro por calor: optimice las vías de entrada/elevación y de enfriamiento.
5. Documente su ventana validada. Registre la composición química de la aleación, el estado de calibración del horno y los resultados para que las futuras pruebas comiencen en condiciones conocidas.

Preguntas Frecuentes

¿Por qué diferentes sitios web indican puntos de fusión ligeramente diferentes para el mismo metal?

• Las pequeñas diferencias se deben al nivel de pureza, la escala de calibración y las reglas de redondeo. Se recomienda utilizar compilaciones autorizadas, como la tabla de transición de fases del NIST, como punto de referencia, pero es normal que exista una pequeña variación.

¿Por qué una aleación muestra un rango en lugar de un solo número?

• Porque las aleaciones entran en una región bifásica durante la fusión. Por debajo del estado sólido, la aleación es completamente sólida; por encima del estado líquido, es completamente líquida. Entre ambas fases coexisten. La amplitud de ese intervalo depende de la composición y del diagrama de fases del sistema.

¿Cómo puedo convertir entre °C y °F rápidamente?

• Utilice °F = (°C × 9/5) + 32 y °C = (°F − 32) × 5/9. Para un cálculo mental rápido, 100 °C son 212 °F, 650 °C son aproximadamente 1200 °F y 1500 °C son aproximadamente 2730 °F.

¿Un punto de fusión más alto es siempre mejor para el servicio a alta temperatura?

• No necesariamente. La resistencia a la fluencia, la resistencia a la oxidación, la estabilidad de fase y los sistemas de recubrimiento son factores importantes. El punto de fusión es solo uno de los muchos indicadores para la selección del servicio.

Fuentes y lecturas adicionales

• El NIST consolidó los puntos de fusión de los elementos con valores a presión estándar en Phase Transition Temperatures of the Solid Elements (2011; acceso en 2025): https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=958924
• El NIST Chemistry WebBook como centro de datos elementales y propiedades termofísicas: https://webbook.nist.gov
• Manual universitario de LibreTexts sobre equilibrios de fases y diagramas de fases con diagramas sólido/líquido accesibles: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Introduction_to_Solid_State_Chemistry/01:_Lectures/1.10:_Phase_Equilibria_and_Phase_Diagrams
• Extracto general que hace referencia a los diagramas de fases de aleaciones ASM con ejemplos esquemáticos: https://users.encs.concordia.ca/~tmg/images/5/59/ASM_handbook_Vol3_alloys_phase_diagram.pdf
• Hojas de datos derivadas de MatWeb ASM para aleaciones representativas: Hoja de datos 356.0-F (A356): https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=4625707f449a43b59a6dbdbf9617526b&n=1 y la hoja de datos 6061: https://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=b8d536e0b9b54bd7b69e4124d8f1d20a y entrada 7075‑T6: https://asm.matweb.com/search/specificmaterial.asp?bassnum=ma7075t6
• Boletín técnico del fabricante para Inconel 718 con contexto de rango de fusión: https://www.specialmetals.com/documents/technical-bulletins/inconel/inconel-alloy-718.pdf
• Extracto de ASM alojado por el NIST sobre el tratamiento térmico de aleaciones de aluminio que cubre la solución en relación con el solidus y los riesgos de fusión eutéctica: https://materialsdata.nist.gov/bitstream/handle/11115/192/Heat%20Treating%20of%20Aluminum%20Alloys.pdf?sequence=3&isAllowed=y
• Artículo de actas de la conferencia sobre superaleaciones que vincula el rango de congelación con las tendencias de desgarro en caliente y porosidad (caso FSX-414): https://www.tms.org/Superalloys/10.7449/2008/Superalloys_2008_357_366.pdf

Una palabra final:

Considere cualquier tabla de puntos de fusión de metales como un punto de partida. Para operaciones críticas, confirme siempre la curva solidus-liquidus con la especificación exacta de la aleación, calibre su horno y valide los resultados en piezas reales antes de definir los plazos de producción.