6061-T6 Proprietăți, tratament termic și aplicații ale aluminiului

Ce definește familia de aliaje 6061

6061 este un aliaj de siliciu din aluminiu-magneziu-seria 6xxx-tratabil termic-tratabil termic, furnizat sub formă de tablă, placă, extrudare, bară, tub și material forjat. Fazele sale de întărire se formează din magneziu și siliciu, mai degrabă decât din adaosurile de cupru utilizate în seria 2xxx, motiv pentru care aliajul combină rezistența medie-la{-înaltă cu formabilitate bună, sudabilitate și un raport favorabil rezistență-la-greutate.

Două corecții merită menționate clar, deoarece sunt repetate pe scară largă online. În primul rând, cromul din 6061 este o structură de cereale și o adăugare de control al coroziunii-de stres, nu principala sursă de rezistență; este prezent în mod obișnuit la aproximativ 0,2% și rezistența provine de la precipitatul de siliciură de magneziu. În al doilea rând, cuprul din 6061 suportă întărirea prin precipitare, dar reduce ușor rezistența generală la coroziune, astfel încât un aliaj de rulmenți de cupru, cum ar fi 6061, nu este automat mai rezistent la coroziune decât un grad fără cupru, cum ar fi 5052.

Proprietățile mecanice ale 6061-T6

T6 este cea mai larg specificată temperatură: aliajul este tratat cu soluție, stins și apoi îmbătrânit artificial până la duritatea maximă. Tabelul de mai jos enumeră proprietățile menționate de obicei pentru placa 6061-T6 și extrudare.

Comparația practică este cu oțelul structural. 6061-T6 atinge aproximativ o treime din rezistența la tracțiune a oțelului moale la aproximativ o treime din densitatea sa, astfel încât o componentă de greutate egală este de câteva ori mai rigidă în termeni specifici. Acesta este motivul pentru care aliajul apare în cadre structurale, podele de poduri, caroserii de camioane și remorci, componente de șine, secțiuni de scări și cadre de mașini. Placa care trebuie să rămână stabilă dimensional după prelucrare este de obicei comandată ca 6061-T651, care este detensionată prin întindere după tratamentul termic; extrudările în aceeași stare sunt desemnate 6061-T6511.

Tratament termic, temperare și comportament la coroziune

Calea T6 începe cu un tratament termic cu soluție la aproximativ 529 C, urmat de o stingere rapidă care ține magneziul și siliciul în soluție suprasaturată. Îmbătrânirea artificială precipită apoi siliciura de magneziu într-o formă controlată; Programele industriale durează de obicei între 8 și 18 ore în intervalul 160-180 C. T4 este starea de îmbătrânire în mod natural, cu rezistență mai mică-utilizată în cazul în care părțile trebuie formate după tratamentul termic, iar rezistența este recuperată ulterior prin îmbătrânire artificială. Îmbătrânirea peste vârful T6 produce condițiile T7x, care schimbă puțină rezistență pentru o rezistență mai bună la fisurarea prin coroziune și la exfoliere.

Performanța la coroziune urmează compoziția. 6061 rezistă bine la coroziune atmosferică, se pasivează în acizi oxidanți puternici, cum ar fi acidul azotic concentrat și se ocupă de multe substanțe chimice organice și soluții apoase neutre. Este atacat de alcalii puternici, de cloruri în condiții de stagnare sau de crăpături și prin cuplare galvanică la oțel inoxidabil, oțel carbon sau grafit, unde devine anod și se corodează de preferință. Serviciul susținut peste aproximativ 65 C este evitat în mediile umede cu clorură, deoarece aliajul poate deveni sensibilizat și poate suferi un atac intergranular. Acolo unde mediul de service este marin sau chimic, anodizarea sau un sistem complet de vopsea este specificat în mod normal, mai degrabă decât metalul gol.

6061-T6 în comparație cu 6063 și 7075

6063 este preferat atunci când finisarea suprafeței și extrudabilitatea contează mai mult decât rezistența, motiv pentru care profilele arhitecturale sunt aproape întotdeauna 6063. 7075 este aleasă numai atunci când cea mai mare rezistență pe unitate de greutate este esențială și este în mod normal protejată cu o acoperire sau un strat anodizat. Între cele două, 6061 rămâne clasa structurală de uz general-, deoarece echilibrează rezistența, costul de fabricație și disponibilitatea.

Note de fabricație și aplicații tipice

Prelucrare: 6061-T6 mașini curat la viteză mare și este una dintre cele mai previzibile calități de aluminiu pentru strunjire, frezare și găurire; sculele ascuțite și spațiul generos pentru așchii evită muchia încorporată.

Formare: se formează razele strânse în temperatură T4 sau O și se îmbătrânesc ulterior; în T6, raza minimă de îndoire este în mod normal de cel puțin două până la trei ori grosimea, în funcție de direcția față de direcția de rulare.

Sudare: aliajele de umplutură de tip 4043 sau 5356 sunt standard. Zona afectată de căldură-a sudate 6061-T6 își pierde o mare parte din rezistență, astfel încât îmbinările sudate sunt proiectate în stare-sudate sau ansamblul este re-tratat termic ulterior.

Anodizare: anodizarea cu acid sulfuric limpede dă o peliculă protectoare și decorativă de obicei de 10-25 micrometri grosime; anodizarea dură produce un strat mai gros și mai dur pentru suprafețele de uzură.

Aplicații: șasiu auto și suporturi de suspensie, cadre arhitecturale, platforme structurale, cadre de biciclete, carcase electronice, colectoare hidraulice, rezervoare chimice și de proces și fabricație generală de tablă.

Deoarece 6061 este aluminiul structural standard, starea de alimentare contează la fel de mult ca alegerea aliajului. Placa pentru prelucrare ar trebui să fie comandată în starea-de eliberare a tensiunii T651 pentru a evita deformarea atunci când materialul este îndepărtat, iar profilele extrudate trebuie cumpărate la temperatură presupusă de calculele de proiectare, deoarece înlocuirea T4 cu T6 modifică atât ipotezele de rezistență, cât și de rigiditate într-o piesă finită.

Întrebări frecvente

Î: Este 6061-T6 mai puternic decât oțelul?
Nu în termeni absoluti. Rezistența sa la tracțiune de aproximativ 290-310 MPa este de aproximativ o treime din cea a oțelului structural blând, dar la aproximativ o treime din densitate, astfel încât rezistența pe unitate de greutate este comparabilă sau mai bună în multe părți structurale.

Î: cuprul din 6061 îmbunătățește rezistența la coroziune?
Nu. Cuprul este prezent pentru a susține întărirea prin precipitare și scade ușor rezistența generală la coroziune. Calitățile fără cupru-cum ar fi 5052 și 5083 rezistă la apa sărată mai bine decât 6061.

Î: Care este diferența dintre 6061-T6 și 6061-T651?
T651 este o placă T6 care a fost eliberată de stres prin întindere după tratamentul termic. Are în esență aceeași rezistență, dar o stabilitate dimensională mult mai bună atunci când o piesă este prelucrată din tablă groasă.

Î: Poate fi sudat 6061-T6 fără a pierde rezistența?
Sudarea este simplă cu umplutura 4043 sau 5356, dar zona afectată de căldură-se înmoaie substanțial. Acolo unde este necesară rezistența completă după sudare, ansamblul trebuie tratat cu soluție de re-soluție și îmbătrânit, sau îmbinarea trebuie proiectată pentru starea de-sudat.

Î: Cum se comportă 6061 în serviciul maritim?
Se corodează mai ușor decât clasele marine 5xxx datorită conținutului său de cupru, așa că este în mod normal anodizat sau vopsit, izolat de metale diferite și păstrat fără apă de mare stagnantă și crăpături.

Î: Ce temperatură ar trebui specificată pentru piesele de tablă formată?
Se formează mai întâi în temperatură 6061-T4 sau O și apoi se îmbătrânește până la T6. Formarea unei foi T6 complet îmbătrânite în jurul unei raze strânse riscă să se crape în îndoire.