# Coeficientes de expansión térmica de materiales CNC (CTE)

> CTE de 22 materiales CNC en µm/m·°C con el rango de temperatura que cubre cada valor, más ejemplos resueltos de lo que las diferencias hacen a los ajustes y a la inspección.

https://www.sinbo-machining.com/es/wiki/reference/thermal-expansion-coefficients/

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## En esta página

- Coeficiente de expansión térmica (CTE) por material y rango de temperatura
- Cuando la diferencia se convierte en una cota
- Cómo usar estos números
- Preguntas frecuentes
- Normas y fuentes
- Páginas relacionadas
- Descargar esta tabla

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# Coeficientes de expansión térmica de materiales CNC

CTE de 22 materiales CNC en µm/m·°C con el rango de temperatura que cubre cada valor, más ejemplos resueltos de lo que las diferencias hacen a los ajustes y a la inspección.

## Coeficiente de expansión térmica (CTE) por material y rango de temperatura

| Material (grado) | CTE (µm/m·°C) | Rango de temperatura | Significado de ingeniería | Fuente |
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| Aluminum 1060 (commercially pure) | 23.6 | 20–100 °C | El CTE más alto entre los metales CNC comunes; los diseños de barras colectoras y disipadores deben prever huecos de expansión | ASM Handbook Vol. 2 via matmake.com |
| Aluminum 6061-T6 | 23.6 | 20–100 °C | La aleación de aluminio más mecanizada; el CTE es independiente del temple (O, T4, T6 y T651 todos 23.6) | ASM Handbook Vol. 2, 10th ed.; MIL-HDBK-5J |
| Aluminum 6061-T6 | 24.6 | 20–200 °C | La media a temperatura elevada sube ~4%; use un CTE específico del rango por encima de 150 °C | MIL-HDBK-5J; ASM Handbook Vol. 2 |
| Aluminum 7075-T6 | 23.6 | 20–100 °C | Grado aeroespacial; mismo CTE que 6061 pese al doble de límite elástico — simplifica el diseño de utillajes con aleaciones mixtas | matmake.com; arcuscnc.com |
| Copper C11000 (ETP) | 17.0 | 20–100 °C | Material de barras colectoras y conectores; el desnivel de CTE frente al aluminio (23.6) provoca fatiga de la unión en bornas bimetálicas | fabdigit.com (C11000-O properties) |
| Copper C11000 (ETP) | 17.0 | 20–300 °C | CTE medio sobre un rango amplio; valor de la ficha técnica del fabricante | jtcopper.com C11000 datasheet |
| Brass C36000 (free-cutting) | 20.5 | 20–100 °C (approx.) | La aleación de cobre con mejor mecanabilidad; CTE entre el cobre y el aluminio — relevante para insertos de latón en carcasas de aluminio | mechcodex.com C36000 thermal table |
| Carbon steel AISI 1045 (annealed) | 11.6 | 0–100 °C | Acero de referencia para ejes y engranajes; CTE aproximadamente la mitad del aluminio — las uniones atornilladas aluminio-acero desarrollan 0.12 mm de diferencial por cada 100 mm a ΔT = 100 °C | theworldmaterial.com AISI 1045 physical properties |
| Carbon steel AISI 1045 (annealed) | 12.3 | 0–200 °C | Media a temperatura elevada; sube con el rango de temperatura | theworldmaterial.com AISI 1045 |
| Alloy steel AISI 4140 (normalized) | 12.3 | 20–100 °C | Acero de alta resistencia para ejes; CTE similar al 1045 — intercambiables en cálculos de tensión térmica | ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com |
| Stainless steel 304/304L | 17.3 | 0–100 °C | El inoxidable austenítico se expande ~44% más que el acero al carbono; crítico para las uniones tubo-placa de intercambiadores de calor | jnalloys.com CTE comparison table |
| Stainless steel 316/316L | 15.9 | 0–100 °C | CTE más bajo que 304 pese a la estructura austenítica similar (adición de molibdeno); preferido para el diseño de expansión de tuberías marinas | jnalloys.com CTE comparison table |
| Stainless steel 17-4PH (H900) | 10.8 | 0–100 °C | Acero PH martensítico; el CTE más cercano al acero al carbono entre los grados inoxidables — ideal para racores aeroespaciales de precisión que acoplan con estructuras de acero | xometry.com; alloy-materials.com (20–100 °C) |
| Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5) | 8.6 | 20–100 °C | El CTE más bajo de los metales estructurales comunes; buena pareja para el CFRP (0–2) en uniones híbridas aeroespaciales | arcuscnc.com CTE comparison |
| Titanium Ti-6Al-4V (Grade 5) | 8.8 | 20–100 °C (approx.) | Valor publicado alternativo; la diferencia está dentro de la incertidumbre de medición (±2%) | mechcodex.com Ti-6Al-4V properties |
| Tool steel P20 (pre-hardened, 28–32 HRC) | 11.7 | 20–100 °C | Acero para base de molde; el CTE debe coincidir con los aceros de los insertos para evitar agrietamiento por tensión térmica en moldes de inyección durante ciclos térmicos | ASM Handbook Vol. 1; firstmold.com (P20 context) |
| Tool steel H13 (hot-work, 44–52 HRC) | 12.0 | 20–200 °C | Acero para matrices de fundición a presión y forja; trabaja a 500–650 °C de temperatura superficial, así que el CTE de rango elevado importa para los ajustes de los insertos de matriz | ASM Handbook Vol. 1; metalzenith.com |
| Delrin / POM (acetal homopolymer) | 110 | 23–60 °C | Aproximadamente 5× el acero; los ajustes apretados plástico-metal se aflojan al subir la temperatura — dimensione la interferencia a la temperatura máxima de operación | firstmold.com; DuPont Delrin 500P datasheet |
| Nylon 6/6 (unfilled, dry-as-molded) | 80 | 23–60 °C | La absorción de humedad añade expansión higroscópica al término térmico; 50% HR eleva el cambio dimensional efectivo ~0.2% | DuPont Zytel 101L datasheet; ASM Handbook Vol. 21 |
| PEEK (unfilled, e.g. Victrex 450G) | 47 | 23–100 °C | El CTE más bajo entre los plásticos de ingeniería sin refuerzo; se acerca al aluminio a temperatura elevada — viable para sustituir metal en entornos con ciclos térmicos | makerstage.com (citing Victrex); criterionprecision.com (45–55) |
| PEEK (30% glass-filled, GF30) | 27 | 23–100 °C | El refuerzo de vidrio reduce el CTE ~43%; se elige cuando la estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos es crítica | makerstage.com PEEK grade comparison (Victrex) |
| ABS (general purpose, unfilled) | 90 | 23–60 °C | El CTE alto limita su uso en ensamblajes de precisión; aceptable para carcasas de consumo con holguras generosas | firstmold.com; Cycolac/Terlux datasheets |

> **Cómo leer esta tabla.** Donde dos fuentes difieren, se listan ambas filas (el Ti-6Al-4V aparece con 8.6 y 8.8). Los rangos de temperatura se citan tal como se publicaron y no se normalizan a una sola banda — use siempre la fila de CTE cuyo rango cubre su intervalo de temperatura real.

## Cuando la diferencia se convierte en una cota

Cinco cálculos de la práctica, cada uno con ΔL = α × L × ΔT y valores tomados de la tabla anterior. Son la razón por la que dos materiales con CTE distinto no pueden tratarse como intercambiables en un ensamblaje de precisión.

| Caso | Cálculo | Resultado | Respuesta de diseño |
| --- | --- | --- | --- |
| Carcasa de 6061-T6 (CTE 23.6) atornillada a una base de acero 1045 (CTE 11.6), patrón de tornillos de 200 mm, ΔT = 50 °C | ΔL(Al) = 23.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 200 × 50 | 0.236 mm vs 0.116 mm — 0.120 mm differential | Con solo 0.1 mm de holgura de tornillo, la unión se agarata a ΔT = 50 °C. Use taladros ranurados, holgura ≥ 0.3 mm o arandelas elásticas; para utillajes de precisión, construya aluminio-con-aluminio o acero-con-acero. |
| Estructura de acero (CTE 12.0) atornillada directamente a un panel de CFRP (CTE ~1.0 en la dirección de la fibra), luz de 300 mm, ΔT = 80 °C | (12.0 − 1.0) × 10⁻⁶ × 300 × 80 | 0.264 mm relative slip per cycle | Un inserto de Ti-6Al-4V (CTE 8.6) reduce el desnivel a 7.6 µm/m·°C en ambos lados y disminuye el movimiento diferencial ~30% — la razón por la que los racores de titanio dominan los diseños aeroespaciales con uniones de compuestos. |
| Casquillo de Delrin (CTE 110) montado a presión en una carcasa de acero (CTE 11.6): Ø exterior 25 mm, interferencia de 0.05 mm a 20 °C, servicio a 80 °C | ΔL(POM) = 110 × 10⁻⁶ × 25 × 60; ΔL(steel) = 11.6 × 10⁻⁶ × 25 × 60 | 0.165 mm vs 0.017 mm — 0.148 mm of interference lost (−0.098 mm, i.e. clearance) | El ajuste a presión se convierte en ajuste deslizante a 80 °C. Calcule la interferencia a la temperatura máxima de operación, retenga el POM mecánicamente (anillos elásticos, moleteado) o cambie a PEEK (CTE 47) o PEEK con relleno de vidrio (CTE 27). |
| Pieza de 6061 de 500 mm mecanizada a 30 °C de temperatura de taller, inspeccionada a 20 °C (temperatura de referencia ISO 1) | 23.6 × 10⁻⁶ × 500 × 10 | 0.118 mm — reads 500.000 mm at 30 °C, 499.882 mm at 20 °C | Para trabajo de ±0.05 mm ese error es 2.4× la banda de tolerancia: estabilice las piezas a 20 °C ± 1 °C antes de la inspección final, o aplique compensación en proceso. |
| Base de molde P20 (CTE 11.7) que lleva un inserto de núcleo H13 (CTE 12.0), diámetro de inserto 100 mm, ΔT = 60 °C, holgura diseñada de 0.02 mm | 12.0 × 10⁻⁶ × 100 × 60; 11.7 × 10⁻⁶ × 100 × 60 | 0.072 mm vs 0.070 mm — clearance grows only 0.002 mm | P20 con H13 es térmicamente compatible (desnivel de 0.3 µm/m·°C). Un inserto de cobre-berilio (CTE 16.6) contra P20 pierde 0.029 mm de holgura con el mismo ΔT — diseñe los insertos BeCu con margen de crecimiento. |

## Cómo usar estos números

- El CTE aquí es µm/(m·°C), igual a 10⁻⁶/K o ppm/°C. Elija la fila cuyo rango de temperatura coincida con la aplicación — la misma aleación publica medias distintas sobre intervalos distintos (6061: 23.6 sobre 20–100 °C, 24.6 sobre 20–200 °C).
- El tratamiento térmico no cambia el CTE del aluminio: el 6061 lee 23.6 µm/m·°C en cada temple (O, T4, T6, T651). Solo el rango de temperatura mueve el valor efectivo.
- Donde las fuentes difieren, se conservan ambos valores: el Ti-6Al-4V aparece con 8.6 y 8.8 µm/m·°C, una dispersión dentro de la incertidumbre de medición típica (±2%). Para el inoxidable 304 usamos 17.3 — una tabla calculadora muestra 10.8, que es el valor del 17-4PH y un error de captura de datos.
- El CTE de los plásticos depende fuertemente del relleno, la cristalinidad y la humedad. La fila del Nylon 6/6 es tal como se moldea en seco (80); a equilibrio de 50% HR el cambio dimensional efectivo sube ~0.2% sobre el término térmico.
- La trampa de la inspección: las piezas crecen con el calor de corte y se contraen en la CMM. Una pieza de 6061 de 300 mm cortada a 40 °C se contrae 0.14 mm cuando llega a 20 °C — mida después de una estabilización térmica, o presupueste el desplazamiento dentro de la tolerancia.

## Preguntas frecuentes

### ¿Cuánto crece una barra de aluminio 6061 de 200 mm de 20 °C a 60 °C?

Aproximadamente 0.19 mm. ΔL = 23.6 × 10⁻⁶ × 200 × 40 = 0.189 mm.

### ¿Por qué mis piezas de aluminio miden menos tras el mecanizado CNC?

Contracción térmica por el calor de corte. Una pieza de 6061 de 300 mm cortada a 40 °C se contrae 0.14 mm a 20 °C (23.6 × 10⁻⁶ × 300 × 20). Estabilice la pieza a 20 °C antes de la medición final.

### ¿Cuál es la diferencia de CTE entre el aluminio y el acero inoxidable 304?

6.3 µm/m·°C (23.6 vs 17.3). Sobre 100 mm a ΔT = 50 °C eso es 0.032 mm de movimiento diferencial.

### ¿Puedo montar a presión un casquillo de Delrin en una carcasa de acero para una aplicación a 80 °C?

No solo con interferencia. El CTE del POM (110) es 9.5× el del acero (11.6): una interferencia de 0.05 mm a 20 °C en un diámetro de 25 mm se convierte en holgura alrededor de 50 °C. Use retención mecánica, o cambie a PEEK con relleno de vidrio (CTE 27).

### ¿Qué metal tiene la expansión térmica más baja para utillajes de precisión?

El titanio Ti-6Al-4V con 8.6 µm/m·°C — más bajo que cualquier acero común (11.6–12.3) y menos de la mitad del aluminio (23.6). Para una estructura de expansión ultrabaja, el Invar (FeNi36) con 1.2 µm/m·°C es la opción extrema pero cuesta 10–20× más.

### ¿Cuánto se expande una viga de acero de 1 metro con un aumento de 40 °C?

Aproximadamente 0.46 mm para el acero al carbono 1045 (11.6 × 10⁻⁶ × 1000 × 40 = 0.464 mm). Para el inoxidable 304, 0.69 mm — la razón por la que las estructuras largas necesitan juntas de expansión.

### ¿El tratamiento térmico (T6 vs T4) cambia el CTE del aluminio 6061?

No. El CTE es 23.6 µm/m·°C en cada temple (O, T4, T6, T651). Lo fija la red cristalina del aluminio, no la población de precipitados; solo el rango de temperatura cambia el valor efectivo.

### ¿Qué CTE debo usar para PEEK en un dispositivo médico a temperatura corporal?

Use 47 µm/m·°C (sin relleno, rango 23–100 °C). A ΔT = 17 °C (20 → 37 °C) un componente de 50 mm crece solo 0.040 mm — dentro de una tolerancia de mecanizado típica de ±0.025 mm si se mide a 20 °C.

## Normas y fuentes

- ASM Handbook Vol. 2, 10.ª ed. (1990) — valores de CTE de aleaciones de aluminio e independencia del temple
- MIL-HDBK-5J (U.S. DoD, 2003) — CTE dependiente de la temperatura para 6061 (20–100/200/300/400 °C)
- ASM Handbook Vol. 1 — AISI 4140 = 12.3; P20 = 11.7; H13 = 12.0 µm/m·°C
- Fichas técnicas DuPont Delrin 500P y Zytel 101L — POM 110 µm/m·°C (23–60 °C), Nylon 6/6 80 µm/m·°C (tal como se moldea en seco)
- Datos de PEEK de Victrex vía makerstage.com — sin relleno 47, GF30 27 µm/m·°C; criterionprecision.com da 45–55
- Comparación de CTE de jnalloys.com — 304/304L = 17.3, 316/316L = 15.9 µm/m·K (0–100 °C)
- xometry.com y alloy-materials.com — 17-4PH = 10.8 µm/m·°C (20–100 °C)
- arcuscnc.com — Ti-6Al-4V = 8.6; matmake.com (datos ASM) — tabla de aleaciones de aluminio; mechcodex.com — C36000 = 20.5, Ti-6Al-4V = 8.8
- theworldmaterial.com — AISI 1045 = 11.6 (0–100 °C) y 12.3 (0–200 °C); fabdigit.com — C11000 = 17 (20–100 °C); jtcopper.com — C11000 = 17.0 (20–300 °C)
- Donde las fuentes entran en conflicto, se listan ambas filas y la discrepancia queda documentada en las notas de uso

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