6061 алюминиевый сплав
| А6061 | |
|---|---|
| Тип материала | Сплав |
| Свойства сплава | |
| UNS идентифицирует | А96061 |
| Физические свойства | |
| Плотность ( п ) | 2,70 г/см 3 [ 1 ] |
| Механические свойства | |
| Модуль Юнга ( Э ) | 68 ГПа (9900 фунтов на квадратный дюйм) |
| Предел прочности ( σ т ) | 124–290 МПа (18,0–42,1 тысяч фунтов на квадратный дюйм) |
| Удлинение ( е ) на перерыве | 12–25% |
| коэффициент Пуассона ( н ) | 0.33 |
| Термические свойства | |
| Температура плавления ( Т м ) | 585 ° С (1085 ° F) |
| Теплопроводность ( к ) | 151–202 Вт/(м·К) |
| Коэффициент линейного теплового расширения ( а ) | 2.32 × 10 −5 К −1 |
| Удельная теплоемкость ( с ) | 897 Дж/(кг·К) |
| Электрические свойства | |
| Объемное сопротивление ( п ) | 32,5–39,2 нОм·м |
Алюминиевый сплав 6061 ( обозначение Единой системы нумерации (UNS) A96061) представляет собой дисперсионно-твердеющий алюминиевый сплав , содержащий магний и кремний в качестве основных легирующих элементов. Первоначально называвшийся «Сплав 61С», он был разработан в 1935 году. [ 2 ] Он имеет хорошие механические свойства, обладает хорошей свариваемостью и очень часто подвергается экструзии (второй по популярности после 6063 ). [ 3 ] Это один из наиболее распространенных сплавов алюминия общего назначения.
Он обычно доступен в предварительно отпущенных марках, таких как 6061-O (отожженный), отпущенных марках, таких как 6061-T6 (растворенный и искусственно состаренный) и 6061-T651 (растворенный, растянутый без напряжения и искусственно состаренный).
Химический состав
[ редактировать ]Массовый состав алюминиевого сплава 6061: [ 4 ]
| Составляющая элемент |
Минимум (% по весу) |
Максимум (% по весу) |
| Ал | 95.85% | 98.56% |
| мг | 0.80% | 1.20% |
| И | 0.40% | 0.80% |
| Фе | 0 | 0.70% |
| С | 0.15% | 0.40% |
| Кр | 0.04% | 0.35% |
| Зн | 0 | 0.25% |
| Из | 0 | 0.15% |
| Мин. | 0 | 0.15% |
| (другие) | 0 | 0,15% всего (по 0,05%) |
Характеристики
[ редактировать ]Механические свойства 6061 во многом зависят от состояния или термической обработки материала. [ 5 ] Модуль Юнга составляет 69 ГПа (10 000 фунтов на квадратный дюйм) независимо от состояния. [ 6 ]
6061-О
[ редактировать ]Отожженный сплав 6061 (отпуск 6061-О) имеет максимальный предел прочности на разрыв не более 150 МПа (22 фунта на квадратный дюйм), [ 7 ] [ 8 ] и максимальный предел текучести не более 83 МПа (12 тысяч фунтов на квадратный дюйм). [ 7 ] или 110 МПа (16 фунтов на квадратный дюйм). [ 8 ] Материал имеет удлинение (растяжение до окончательного разрушения) 10–18%. Чтобы получить отожженное состояние, сплав обычно выдерживают при температуре 415 °C в течение 2–3 часов. [ 9 ]
6061-Т4
[ редактировать ]Закалка T4 6061 имеет предел прочности на разрыв не менее 180 МПа (26 фунтов на квадратный дюйм). [ 8 ] или 210 МПа (30 тысяч фунтов на квадратный дюйм) [ 7 ] и предел текучести не менее 110 МПа (16 фунтов на квадратный дюйм). Имеет удлинение 10-16%.
6061-Т6
[ редактировать ]
Закалка Т6 6061 была обработана для обеспечения максимального дисперсионного твердения (и, следовательно, максимального предела текучести) для алюминиевого сплава 6061. Он имеет предел прочности на разрыв не менее 290 МПа (42 фунта на квадратный дюйм) и предел текучести не менее 240 МПа (35 фунтов на квадратный дюйм). Более типичные значения составляют 310 МПа (45 фунтов на квадратный дюйм) и 270 МПа (39 фунтов на квадратный дюйм) соответственно. [ 10 ] Это может превышать предел текучести некоторых типов нержавеющей стали . [ 11 ] При толщине 6,35 мм (0,250 дюйма) или меньше его удлинение составляет 8% или более; в более толстых секциях удлинение составляет 10%. Закалка Т651 имеет аналогичные механические свойства. Типичное значение теплопроводности 6061-T6 при 25 °C (77 °F) составляет около 152 Вт/м·К. Предел усталости при циклической нагрузке составляет 97 МПа (14 тысяч фунтов на квадратный дюйм) при 500 000 000 полностью реверсированных циклах с использованием стандартной испытательной машины и образца RR Moore. [ 12 ] Обратите внимание, что алюминий не имеет четко выраженного «перегиба» на кривой SN , поэтому ведутся споры о том, сколько циклов соответствует «бесконечному сроку службы». Также обратите внимание, что фактическое значение предела выносливости для конкретного применения может существенно зависеть от обычных факторов снижения номинальных характеристик, таких как нагрузка, уклон и качество поверхности.
Микроструктура
[ редактировать ]Различные термические обработки алюминия контролируют размер и дисперсию Mg.
2 Si В материале выделяется . Размеры границ зерен также изменяются, но не оказывают такого существенного влияния на прочность, как выделения. Размеры зерен могут меняться на порядки в зависимости от напряжения и могут иметь размеры зерен всего несколько сотен нанометров, но обычно имеют диаметр от нескольких микрометров до сотен микрометров. Вторичные фазы железа, марганца и хрома ( Fe
2 Да
22Ал
9 , (Fe, Mn, Cr)
33СиАл
12 ) часто образуются в виде включений в материале. [ 13 ]
Размер зерен в алюминиевых сплавах во многом зависит от методов обработки и термической обработки. Различные поперечные сечения материала, находящегося под напряжением, могут вызвать различия в размере зерен на порядок. [ 14 ] Некоторые специально обработанные алюминиевые сплавы имеют диаметр зерен, достигающий сотен нанометров. [ 15 ] но большинство из них варьируются от нескольких микрометров до сотен микрометров. [ 16 ]
Использование
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2020 г. ) |
6061 обычно используется для следующего:
- строительство конструкций самолетов , таких как крылья и фюзеляжи , чаще встречается в самодельных самолетах, чем в коммерческих или военных самолетах. [ 17 ] Сплав 2024 несколько прочнее, но сплав 6061 легче обрабатывается и остается устойчивым к коррозии даже при шлифовании поверхности. Это не относится к 2024, который обычно используется с тонким покрытием Alclad для защиты от коррозии. [ 18 ]
- строительство яхт , в том числе небольших служебных лодок . [ 19 ]
- автомобильные детали, такие как шасси Audi A8 и Plymouth Prowler . [ 20 ]
- фонарики
- Акваланги и другие баллоны для хранения газа высокого давления (после 1995 г.)
6061-T6 используется для:
- велосипедные рамы и компоненты [ 21 ]
- среднего и высокого класса рекурсивные стояки
- много катушек для ловли нахлыстом .
- мемориальная доска «Пионер»
- вторичные камеры и системы перегородок в глушителях звука огнестрельного оружия (в первую очередь в пистолетных глушителях для уменьшения веса и улучшения механической функциональности), тогда как для первичных расширительных камер обычно требуется нержавеющая сталь 17-4PH или 303 или титан . [ 22 ] [ 23 ]
- верхняя и нижняя ствольная коробка многих вариантов винтовки AR-15, не соответствующих военным стандартам .
- множество алюминиевых доков и трапов, приваренных на место.
- материал, используемый в некоторых камерах сверхвысокого вакуума (СВВ) [ 24 ]
- многие детали для моделей самолетов с дистанционным управлением , особенно ротора вертолета . компоненты
- большие любительские радиоантенны .
- пожарные спасательные лестницы
Сварка
[ редактировать ]6061 хорошо поддается сварке, например, с использованием сварки вольфрамом в инертном газе (TIG) или сварки металла в инертном газе (MIG). Обычно после сварки свойства вблизи сварного шва такие же, как у 6061-T4, потеря прочности составляет около 40%. Материал можно подвергнуть повторной термообработке для восстановления состояния, близкого к -T6, для всей детали. После сварки материал может естественным образом состариться и частично восстановить свою прочность. Большая часть сил восстанавливается в течение первых нескольких дней или недель. Тем не менее, Руководство по проектированию алюминия (Алюминиевая ассоциация) рекомендует принимать расчетную прочность материала, прилегающего к сварному шву, равной 165 МПа/24000 фунтов на квадратный дюйм без надлежащей термической обработки после сварки. Типичный наполнитель — 4043 или 5356.
Экструзии
[ редактировать ]6061 — это сплав, используемый при производстве экструзионных изделий — длинных структурных форм с постоянным поперечным сечением, получаемых путем проталкивания металла через фасонную матрицу .
Холодная и горячая штамповка
Лист 6061 в состоянии Т4 может формоваться с ограниченной пластичностью в холодном состоянии. Для глубокой вытяжки и сложных форм, а также во избежание пружинения можно использовать процесс горячей штамповки алюминия ( Hot Form Quench ), при котором заготовка формируется при повышенной температуре (~ 550 C) в охлаждаемой штампе, оставляя часть в состоянии W-отпуска перед искусственным старением до состояния полной прочности Т6.
Поковки
[ редактировать ]6061 — сплав, пригодный для горячей ковки . Заготовка нагревается в индукционной печи и подвергается ковке в закрытой штамповке. Этот конкретный сплав подходит для открытой штамповки. Автомобильные детали, детали для квадроциклов и промышленные детали — это лишь некоторые из применений поковки. Алюминий 6061 можно выковать в плоские или круглые прутки, кольца, блоки, диски и заготовки, полости и шпиндели. Из сплава 6061 можно придать особую и нестандартную форму. [ 25 ]
Отливки
[ редактировать ]6061 не является сплавом, который традиционно отливают из-за низкого содержания кремния, влияющего на текучесть при литье. Его можно отлить с помощью специального метода центробежного литья . Центробежно-литая сталь 6061 идеально подходит для изготовления колец и гильз большего размера, которые превосходят ограничения большинства кованых изделий. [ 26 ]
Эквивалентные материалы
[ редактировать ]Таблица эквивалентов алюминия 6061 [ 27 ]
| НАС | Евросоюз | ИСО | Япония | Китай | |||||||
| Стандартный | Оценка (США) | Стандарт SAE AMS | Оценка | Стандартный | Числовые (химические символы) | Стандартный | Оценка | Стандартный | Оценка | Стандартный | Оценка |
| АА;
АСТМ Б209; АСТМ Б211; АСТМ Б221; АСТМ Б210; АСТМ Б308/Б308М; АСТМ Б241/Б241М |
6061 (США A96061) | САЭ АМС 4025;
САЭ АМС 4026; САЭ АМС 4027; САЭ АМС 4117 |
6061 | ЭН 573-3 | RU AW-6061
(EN AW-AlMg1SiCu) |
ИСО 209 | AW-6061 | ОН Н4000;
ДЖИС H4040 |
6061 | ГБ/Т 3880,2
ГБ/Т 3190 |
6061 |
Стандарты
[ редактировать ]Различные формы и состояния алюминиевого сплава 6061 обсуждаются в следующих стандартах: [ 28 ]
- ASTM B209: Стандартные спецификации для листов и пластин из алюминия и алюминиевых сплавов.
- ASTM B210: Стандартные спецификации для тянутых бесшовных труб из алюминия и алюминиевых сплавов.
- ASTM B211: Стандартные спецификации для стержней, стержней и проволоки из алюминия и алюминиевых сплавов.
- ASTM B221: Стандартные спецификации для экструдированных стержней, стержней, проволоки, профилей и труб из алюминия и алюминиевых сплавов.
- ASTM B308/308M: Стандартные спецификации для стандартных структурных профилей из алюминиевого сплава 6061-T6.
- ASTM B483: Стандартные спецификации для тянутых труб и труб из алюминия и алюминиевых сплавов общего назначения.
- ASTM B547: Стандартные спецификации для круглых труб из алюминия и алюминиевых сплавов, формованных и сваренных дуговой сваркой.
- ISO 6361: Листы, полосы и пластины из деформируемого алюминия и алюминиевых сплавов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочник ASM, том 2: Свойства и выбор: цветные сплавы и материалы специального назначения (10-е изд.). Парк материалов, Огайо. 1990. ISBN 978-0-87170-377-4 . OCLC 21034891 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Роберт Э. Сандерс младший (2001). «Технологические инновации в алюминиевых изделиях» . ДЖОМ . 53 (2): 21–25. Бибкод : 2001JOM....53b..21S . дои : 10.1007/s11837-001-0115-7 . S2CID 111170376 .
- ^ «Алюминиевые сплавы» . Materials Management Inc. 23 декабря 2015 г. Архивировано из оригинала 31 июля 2016 г. Проверено 25 июля 2016 г.
- ^ Спецификация на листы и пластины из алюминия и алюминиевых сплавов (метрические) (Отчет). Комитет B07. дои : 10.1520/b0209m-14 .
- ^ Технический паспорт Alcoa 6061. Архивировано 20 октября 2006 г. в Wayback Machine (pdf), по состоянию на 13 октября 2006 г.
- ^ Алюминиевые стандарты и данные метрики SI 2006 г. , Алюминиевой ассоциации Inc.
- ^ Jump up to: а б с АСТМ Б209
- ^ Jump up to: а б с АСТМ Б221
- ^ Справочный комитет ASM (1991). «Термическая обработка алюминиевых сплавов». Том 4: Термическая обработка (PDF) . АСМ. п. 871. doi : 10.1361/asmhba0001205 (неактивен 31 января 2024 г.). HDL : 11115/192 .
{{cite book}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) - ^ Данные о свойствах материала: алюминий 6061-T6.
- ^ «Паспорт материала ASM» . Архивировано из оригинала 01 октября 2018 г. Проверено 23 декабря 2020 г.
- ^ «Паспорт материала ASM» . Архивировано из оригинала 22 октября 2018 г. Проверено 21 марта 2010 г.
- ^ Хэтч, Джон (1984). «Микроструктура сплавов». Алюминий: свойства и физическая металлургия . АСМ Интернешнл. стр. 54–104. ISBN 9780871701763 .
- ^ Накаи, Манабу; Ито, Горо (2014). «Влияние микроструктуры на механические свойства кованого алюминиевого сплава 6061» . Операции с материалами . 55 (1): 114–119. дои : 10.2320/matertrans.ma201324 . ISSN 1345-9678 .
- ^ Ли, С.Х; Сайто, Ю; Сакаи, Т; Уцуномия, Х (28 февраля 2002 г.). «Микроструктура и механические свойства алюминиевого сплава 6061, обработанного накопительной прокаткой». Материаловедение и инженерия: А. 325 (1): 228–235. дои : 10.1016/S0921-5093(01)01416-2 . ISSN 0921-5093 .
- ^ Истон, Массачусетс; Сент-Джон, Д.Х. (2008). «Улучшенное прогнозирование размера зерна алюминиевых сплавов с учетом влияния скорости охлаждения». Материаловедение и инженерия: А. 486 (1–2): 8–13. дои : 10.1016/j.msea.2007.11.009 .
- ↑ Информация об алюминии на сайте planespruce.com , по состоянию на 13 октября 2006 г.
- ^ 6061 против 2024. Архивировано 25 января 2013 г. на archive.today . Homebuiltairplanes.com. Проверено 4 апреля 2012 г.
- ^ Судостроение из алюминия , Стивен Ф. Поллард, 1993, ISBN 0-07-050426-1
- ^ Сороканич, Боб (16 декабря 2015 г.). «Plymouth Prowler был тайно самым важным инженерным экспериментом Chrysler» . Дорога и трек . Архивировано из оригинала 28 января 2022 года . Проверено 2 ноября 2022 г.
- ^ Кох, Сюзанна (9 июня 2021 г.). «Какие алюминиевые сплавы лучше всего подходят для велосипедных рам?» . Формы — Центр знаний о дизайне алюминия . Архивировано из оригинала 26 октября 2021 года . Проверено 27 сентября 2022 г.
- ^ EVOLUTION 9 мм, 1/2-28 TPI. Архивировано 1 августа 2011 г. в Wayback Machine . Передовое вооружение. Проверено 4 апреля 2012 г.
- ^ Амфибия S.22LR: Глушитель: AWC Systems Technology. Архивировано 1 октября 2011 г. в Wayback Machine . Awcsystech.com. Проверено 4 апреля 2012 г.
- ^ Ботелл, Джед (30 сентября 2015 г.). «Вакуумные системы следующего поколения: алюминий» . Атлас Технологии . Архивировано из оригинала 17 января 2022 года . Проверено 27 сентября 2022 г.
- ^ «Ковка алюминиевого сплава 6061 | Андерсон Шумейкер» . www.andershumaker.com . Архивировано из оригинала 17 января 2016 г. Проверено 8 октября 2015 г.
- ^ «Алюминиевые сплавы | Центробежные машины Джонсона» . johnsoncentrifugal.com . 27 августа 2019 года . Проверено 14 октября 2019 г.
- ^ Коул, Эндрю (24 мая 2020 г.). «Свойства алюминиевого сплава AL 6061-T6, предел прочности и текучести, теплопроводность, модуль упругости, эквивалентный материал» . Мировой материал . Проверено 3 августа 2020 г.
- ^ 6061 (3.3214, H20, A96061) Алюминий . Проверено 14 ноября 2014 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Свойства деформируемого алюминия и алюминиевых сплавов: 6061 Alclad 6061», Свойства и выбор: цветные сплавы и материалы специального назначения , том 2, Справочник ASM, ASM International, 1990, стр. 102-103.