Алюминиевый сплав 6061 ( обозначение UNS A96061) — это дисперсионно-твердеющий алюминиевый сплав , содержащий магний и кремний в качестве основных легирующих элементов. Первоначально названный «Сплав 61S», он был разработан в 1935 году. [2] Он обладает хорошими механическими свойствами, демонстрирует хорошую свариваемость и очень часто подвергается экструзии (уступая по популярности только 6063 ). [3] Это один из самых распространенных сплавов алюминия общего назначения.
Обычно он выпускается в предварительно закаленных марках, таких как 6061-O (отожженная), закаленных марках, таких как 6061-T6 (закаленная и искусственно состаренная) и 6061-T651 (закаленная, со снятым напряжением, растянутая и искусственно состаренная).
6061 Состав алюминиевого сплава по массе: [4]
Механические свойства 6061 в значительной степени зависят от закалки или термической обработки материала. [5] Модуль Юнга составляет 69 ГПа (10 000 ksi) независимо от закалки. [6]
Отожженный 6061 (состояние 6061-O) имеет максимальный предел прочности на растяжение не более 150 МПа (22 ksi), [7] [8] и максимальный предел текучести не более 83 МПа (12 ksi) [7] или 110 МПа (16 ksi). [8] Материал имеет удлинение (растяжение до полного разрушения) 10–18%. Для получения отожженного состояния сплав обычно выдерживают при температуре 415 °C в течение 2–3 часов. [9]
T4 temper 6061 имеет предел прочности на растяжение не менее 180 МПа (26 ksi) [8] или 210 МПа (30 ksi) [7] и предел текучести не менее 110 МПа (16 ksi). Имеет удлинение 10-16%.
Закалка T6 6061 была обработана для обеспечения максимального дисперсионного твердения (и, следовательно, максимального предела текучести) для алюминиевого сплава 6061. Она имеет предел прочности на растяжение не менее 290 МПа (42 ksi) и предел текучести не менее 240 МПа (35 ksi). Более типичные значения составляют 310 МПа (45 ksi) и 270 МПа (39 ksi) соответственно. [10] Это может превышать предел текучести некоторых типов нержавеющей стали . [11] При толщине 6,35 мм (0,250 дюйма) или меньше она имеет удлинение 8% или более; в более толстых сечениях она имеет удлинение 10%. Закалка T651 имеет схожие механические свойства. Типичное значение теплопроводности для 6061-T6 при 25 °C (77 °F) составляет около 152 Вт/м·К. Предел усталости при циклической нагрузке составляет 97 МПа (14 ksi) для 500 000 000 полностью реверсированных циклов с использованием стандартной испытательной машины RR Moore и образца. [12] Обратите внимание, что алюминий не демонстрирует четко выраженного «колена» на своей кривой SN , поэтому ведутся споры о том, какое количество циклов соответствует «бесконечному сроку службы». Также обратите внимание, что фактическое значение предела усталости для приложения может существенно зависеть от обычных факторов снижения номинала нагрузки, градиента и отделки поверхности.
Различные методы термической обработки алюминия контролируют размер и дисперсию Mg
2Si выделяется в материале. Размеры границ зерен также изменяются, но не оказывают такого сильного влияния на прочность, как выделения. Размеры зерен могут изменяться на порядок в зависимости от напряжения и могут иметь зерна размером от нескольких сотен нанометров, но обычно имеют диаметр от нескольких микрометров до сотен микрометров. Вторичные фазы железа, марганца и хрома ( Fe
2Си
2Эл
9, (Fe, Mn, Cr)
3SiAl
12) часто образуются как включения в материале. [13]
Размеры зерен в алюминиевых сплавах в значительной степени зависят от методов обработки и термообработки. Различные поперечные сечения материала, который был подвергнут напряжению, могут вызывать различия в размерах зерен на порядок величины. [14] Некоторые специально обработанные алюминиевые сплавы имеют диаметры зерен, составляющие сотни нанометров, [15] но большинство из них находятся в диапазоне от нескольких микрометров до сотен микрометров. [16]
6061 обычно используется в следующих целях:
6061-T6 используется для:
6061 хорошо поддается сварке, например, с использованием сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) или сварки металлическим электродом в среде инертного газа (MIG). Обычно после сварки свойства вблизи сварного шва соответствуют свойствам 6061-T4, потеря прочности составляет около 40%. Материал можно повторно подвергнуть термической обработке для восстановления состояния, близкого к -T6, для всей детали. После сварки материал может естественным образом стареть и также восстанавливать часть своей прочности. Большая часть прочности восстанавливается в течение первых нескольких дней или нескольких недель. Тем не менее, Руководство по проектированию алюминия (Ассоциация производителей алюминия) рекомендует принимать проектную прочность материала, прилегающего к сварному шву, равной 165 МПа/24000 фунтов на кв. дюйм без надлежащей термической обработки после сварки. Типичный присадочный материал - 4043 или 5356.
6061 — сплав, используемый при производстве прессованных изделий — длинных структурных профилей постоянного сечения, изготавливаемых путем продавливания металла через фильеру .
Холодная и горячая штамповка
Лист 6061 в состоянии T4 может быть сформирован с ограниченной пластичностью в холодном состоянии. Для глубокой вытяжки и сложных форм, а также для предотвращения пружинения может быть использован процесс горячей штамповки алюминия (Hot Form Quench), который формирует заготовку при повышенной температуре (~ 550 C) в охлажденном штампе, оставляя деталь в состоянии W-отпуска перед искусственным старением до состояния полной прочности T6.
6061 — это сплав, подходящий для горячей ковки . Заготовка нагревается в индукционной печи и куется с использованием процесса закрытой штамповки. Этот сплав подходит для открытой штамповки. Автомобильные детали, детали квадроциклов и промышленные детали — это лишь некоторые из вариантов использования в качестве ковки. Алюминий 6061 можно ковать в плоские или круглые прутки, кольца, блоки, диски и заготовки, полости и шпиндели. 6061 можно ковать в специальные и индивидуальные формы. [25]
6061 — это сплав, который не является традиционно литой из-за низкого содержания кремния, влияющего на текучесть при литье. Его можно отливать с использованием специализированного метода центробежного литья . Центробежнолитой сплав 6061 идеально подходит для более крупных колец и втулок, которые превышают ограничения большинства кованых изделий. [26]
Таблица эквивалентов алюминия 6061 [27]
Различные формы и состояния алюминиевого сплава 6061 обсуждаются в следующих стандартах: [28]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на сентябрь 2024 г. ( ссылка )