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6061 aluminium alloy

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6061 aluminium alloy (Unified Numbering System (UNS) designation A96061) is a precipitation-hardenedaluminium alloy, containing magnesium and silicon as its major alloying elements. Originally called "Alloy 61S", it was developed in 1935.[2] It has good mechanical properties, exhibits good weldability, and is very commonly extruded (second in popularity only to 6063).[3] It is one of the most common alloys of aluminium for general-purpose use.

It is commonly available in pre-tempered grades such as 6061-O (annealed), tempered grades such as 6061-T6 (solutionized and artificially aged) and 6061-T651 (solutionized, stress-relieved stretched and artificially aged).

Chemical composition

6061 Aluminium alloy composition by mass:[4]

Properties

The mechanical properties of 6061 greatly depend on the temper, or heat treatment, of the material.[5]Young's Modulus is 69 GPa (10,000 ksi) regardless of temper.[6]

6061-O

Annealed 6061 (6061-O temper) has maximum ultimate tensile strength no more than 150 MPa (22 ksi),[7][8] and maximum yield strength no more than 83 MPa (12 ksi) for sheets and plates[7] or 110 MPa (16 ksi) for bars, rods and wires.[8] The material has elongation (stretch before ultimate failure) of 10–18%. To obtain the annealed condition, the alloy is typically heat soaked at 415 °C for 2–3 hours.[9]

6061-T4

El acero inoxidable 6061 con temple T4 tiene una resistencia a la tracción máxima de al menos 210 MPa (30 ksi) para láminas y placas [ 7 ] o 180 MPa (26 ksi) para barras, varillas y alambres [ 8 ] , y un límite elástico de al menos 110 MPa (16 ksi) . Presenta una elongación del 10-16%.      

6061-T6

Proceso de tratamiento térmico estándar del aluminio 6061-T6

El temple T6 6061 ha sido tratado para proporcionar el máximo endurecimiento por precipitación (y por lo tanto, la máxima resistencia a la fluencia) para una aleación de aluminio 6061. Tiene una resistencia a la tracción máxima de al menos 290 MPa (42 ksi) y una resistencia a la fluencia de al menos 240 MPa (35 ksi) . Los valores más típicos son 310 MPa (45 ksi) y 270 MPa (39 ksi) , respectivamente. [ 10 ] Esto puede superar la resistencia a la fluencia de ciertos tipos de acero inoxidable . [ 11 ] En espesores de 6,35 mm (0,250 in) o menos, tiene un alargamiento del 8% o más; en secciones más gruesas, tiene un alargamiento del 10%. El temple T651 tiene propiedades mecánicas similares. El valor típico de conductividad térmica para 6061-T6 a 25 °C (77 °F) es de alrededor de 152 W/m K. El límite de fatiga bajo carga cíclica es de 97 MPa (14 ksi) para 500 000 000 de ciclos completamente invertidos utilizando una máquina de prueba y una muestra estándar RR Moore. [ 12 ] Cabe señalar que el aluminio no presenta una "rodilla" bien definida en su curva SN , por lo que existe cierto debate sobre cuántos ciclos equivalen a una "vida infinita". También cabe señalar que el valor real del límite de fatiga para una aplicación puede verse afectado drásticamente por los factores de reducción convencionales de carga, gradiente y acabado superficial.              

Microestructura

Los diferentes tratamientos térmicos del aluminio controlan el tamaño y la dispersión del Mg.2 Siprecipita en el material. Los tamaños de los límites de grano también cambian, pero no tienen un impacto tan importante en la resistencia como los precipitados. Los tamaños de grano pueden cambiar en órdenes de magnitud según la tensión y pueden tener granos tan pequeños como unos pocos cientos de nanómetros, pero típicamente tienen un diámetro de unos pocos micrómetros a cientos de micrómetros. Fases secundarias de hierro, manganeso y cromo (Fe2 Si2 Al9 ,(Fe, Mn, Cr)3 SiAl12) often form as inclusions in the material.[13]

Grain boundaries in extruded plate 6061 aluminium alloy

Grain sizes in aluminium alloys are heavily dependent upon the processing techniques and heat treatment. Different cross-sections of material which has been stressed can cause order of magnitude differences in grain size.[14] Some specially processed aluminium alloys have grain diameters which are hundreds of nanometres,[15] but most range from a few micrometres to hundreds of micrometres.[16]

Uses

6061 is commonly used for the following:

  • construction of aircraft structures, such as wings and fuselages, more commonly in homebuilt aircraft than commercial or military aircraft.[17]2024 alloy is somewhat stronger, but 6061 is more easily worked and remains resistant to corrosion even when the surface is abraded. This is not the case for 2024, which is usually used with a thin Alclad coating for corrosion resistance.[18]
  • yacht construction, including small utility boats.[19]
  • automotive parts, such as the chassis of the Audi A8 and the Plymouth Prowler.[20]
  • flashlights
  • Scuba tanks and other high pressure gas storage cylinders (post 1995)

6061-T6 is used for:

Welding

6061 is highly weldable, for example using tungsten inert gas welding (TIG) or metal inert gas welding (MIG). Typically, after welding, the properties near the weld are those of 6061-T4, a loss of strength of around 40%. The material can be re-heat-treated to restore near -T6 temper for the whole piece. After welding, the material can naturally age and restore some of its strength as well. Most strength is recovered in the first few days to a few weeks. Nevertheless, the Aluminum Design Manual (Aluminum Association) recommends the design strength of the material adjacent to the weld to be taken as 165 MPa/24000 PSI without proper heat treatment after the welding. Typical filler material is 4043 or 5356.

Extrusions

6061 is an alloy used in the production of extrusions—long constant–cross-section structural shapes produced by pushing metal through a shaped die.

Cold and Hot Stamping

6061 sheet in the T4 condition can be formed with limited ductility in the cold state. For deep draw and complex shapes, and for the avoidance of spring-back, an aluminium hot stamping process (Hot Form Quench) can be used, which forms a blank at an elevated temperature (~ 550 C) in a cooled die, leaving a part in W-temper condition before artificial aging to the T6 full strength state.

Forgings

6061 is an alloy that is suitable for hot forging. The billet is heated through an induction furnace and forged using a closed die process. This particular alloy is suitable for open die forgings. Automotive parts, ATV parts, and industrial parts are just some of the uses as a forging. Aluminium 6061 can be forged into flat or round bars, rings, blocks, discs and blanks, hollows, and spindles. 6061 can be forged into special and custom shapes.[25]

Castings

6061 is not an alloy that is traditionally cast due to its low silicon content affecting the fluidity in casting. It can be suitably cast using a specialized centrifugal casting method. Centrifugally cast 6061 is ideal for larger rings and sleeve applications that exceed the limitations of most wrought offerings.[26]

Equivalent materials

6061 Aluminium Equivalent Table[27]

Standards

Different forms and tempers of 6061 aluminium alloy are discussed in the following standards:[28]

  • ASTM B209: Especificación estándar para láminas y placas de aluminio y aleaciones de aluminio.
  • ASTM B210: Especificación estándar para tubos sin costura estirados de aluminio y aleaciones de aluminio
  • ASTM B211: Especificación estándar para barras, varillas y alambres de aluminio y aleaciones de aluminio.
  • ASTM B221: Especificación estándar para barras, varillas, alambres, perfiles y tubos extruidos de aluminio y aleaciones de aluminio.
  • ASTM B308/308M: Especificación estándar para perfiles estructurales estándar de aleación de aluminio 6061-T6
  • ASTM B483: Especificación estándar para tubos y tuberías estirados de aluminio y aleaciones de aluminio para aplicaciones de uso general.
  • ASTM B547: Especificación estándar para tubos redondos de aluminio y aleaciones de aluminio conformados y soldados por arco.
  • ISO 6361: Láminas, flejes y placas de aluminio forjado y aleaciones de aluminio

Referencias

  1. ↑ Manual ASM Volumen 2: Propiedades y selección: Aleaciones no ferrosas y materiales de uso especial (10.ª  ed.). Materials Park, Ohio. 1990. ISBN 978-0-87170-377-4OCLC 21034891​​ {{cite book}}: CS1 mantenimiento: falta el editor de ubicación ( enlace )
  2. ↑ Robert E. Sanders Jr. (2001). "Innovación tecnológica en productos de aluminio" . JOM . 53 (2): 21– 25. Bibcode : 2001JOM....53b..21S . doi : 10.1007/s11837-001-0115-7 . S2CID 111170376 . 
  3. ↑ "Aleaciones de aluminio" . Materials Management Inc. 23 de diciembre de 2015. Archivado del original el 31 de julio de 2016. Consultado el 25 de julio de 2016 .
  4. ↑ Especificación para chapa y placa de aluminio y aleación de aluminio (métrica) (Informe). Comité B07. doi : 10.1520/b0209m-14 .
  5. ↑ Hoja de datos de Alcoa 6061. Archivada el 20 de octubre de 2006 en Wayback Machine (pdf), consultada el 13 de octubre de 2006.
  6. ↑ Normas y datos del aluminio 2006, Sistema Internacional de Unidades (SI) , por la Aluminum Association Inc.
  7. 1 2 3 ASTM B209
  8. 1 2 3 ASTM B221
  9. ↑ Comité del Manual de la ASM (1991). "Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio". Volumen 4: Tratamiento térmico (PDF) . ASM. pág. 871. doi : 10.1361/asmhba0001205 (inactivo el 11 de julio de 2025). hdl : 11115/192 . {{cite book}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace )
  10. ↑ Datos de propiedades del material: Aluminio 6061-T6
  11. ↑ "Hoja de datos de materiales ASM" . Archivado del original el 1 de octubre de 2018. Consultado el 23 de diciembre de 2020 .
  12. ↑ "Hoja de datos de materiales ASM" . Archivado del original el 22/10/2018 . Consultado el 21/03/2010 .
  13. ↑ Hatch, John (1984). «Microestructura de las aleaciones». Aluminio: Propiedades y metalurgia física . ASM International. págs. 54–104 . ISBN  9780871701763.
  14. ↑ Nakai, Manabu; Itoh, Goroh (2014). "El efecto de la microestructura en las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio forjada 6061" . Materials Transactions . 55 (1): 114–119 . doi : 10.2320/matertrans.ma201324 . ISSN 1345-9678 . 
  15. ↑ Lee, S. H; Saito, Y; Sakai, T; Utsunomiya, H (2002-02-28). "Microestructuras y propiedades mecánicas de la aleación de aluminio 6061 procesada mediante laminación acumulativa". Materials Science and Engineering: A . 325 (1): 228– 235. doi : 10.1016/S0921-5093(01)01416-2 . ISSN 0921-5093 . 
  16. ↑ Easton, MA; StJohn, DH (2008). "Predicción mejorada del tamaño de grano de aleaciones de aluminio que incluye el efecto de la velocidad de enfriamiento". Materials Science and Engineering: A . 486 ( 1– 2): 8– 13. doi : 10.1016/j.msea.2007.11.009 .
  17. ↑ Información sobre el aluminio en aircraftspruce.com , consultado el 13 de octubre de 2006.
  18. ↑ 6061 vs 2024 Enlace obsoleto archivado el 25/01/2013 en archive.today . Homebuiltairplanes.com. Consultado el 04/04/2012.
  19. ↑ Construcción de barcos con aluminio , Stephen F. Pollard, 1993, ISBN 0-07-050426-1
  20. ↑ Sorokanich, Bob (16 de diciembre de 2015). "El Plymouth Prowler fue secretamente el experimento de ingeniería más importante de Chrysler" . Road & Track . Archivado del original el 28 de enero de 2022. Consultado el 2 de noviembre de 2022 .
  21. ↑ Koch, Susanne (9 de junio de 2021). "¿Qué aleaciones de aluminio son las mejores para cuadros de bicicleta?" . Shapes – The Aluminium Design Knowledge Hub . Archivado del original el 26 de octubre de 2021. Recuperado el 27 de septiembre de 2022 .
  22. ↑ EVOLUTION 9 mm, 1/2-28 TPI Archivado el 1 de agosto de 2011 en Wayback Machine . Advanced Armament. Recuperado el 4 de abril de 2012.
  23. ↑ Amphibian S .22LR  : Supresor  : AWC Systems Technology Archivado el 1 de octubre de 2011 en Wayback Machine . Awcsystech.com. Recuperado el 4 de abril de 2012.
  24. ↑ Bothell, Jed (30 de septiembre de 2015). "Sistemas de vacío de próxima generación: aluminio" . Atlas Technologies . Archivado del original el 17 de enero de 2022. Recuperado el 27 de septiembre de 2022 .
  25. ↑ "Forjado de aleación de aluminio 6061 | Anderson Shumaker" . www.andersonshumaker.com . Archivado del original el 17 de enero de 2016. Consultado el 8 de octubre de 2015 .
  26. ↑ "Aleaciones de aluminio | Johnson Centrifugal" . johnsoncentrifugal.com . 27 de agosto de 2019. Consultado el 14 de octubre de 2019 .
  27. ↑ Cole, Andrew (24 de mayo de 2020). "Propiedades de la aleación de aluminio AL 6061-T6, resistencia a la tracción y límite elástico, conductividad térmica, módulo de elasticidad, material equivalente" . The World Material . Consultado el 3 de agosto de 2020 .
  28. ↑ 6061 (3.3214, H20, A96061) Aluminio . Consultado el 14 de noviembre de 2014.

Lecturas adicionales

  • "Propiedades del aluminio forjado y las aleaciones de aluminio: 6061 Alclad 6061", Propiedades y selección: aleaciones no ferrosas y materiales de uso especial , vol. 2, Manual ASM, ASM International, 1990, págs.  102-103.
  • Propiedades del aluminio 6061
  • Aluminio 6061 frente a aluminio 5052

Mesa de aleación de aluminio