Qu'il s'agisse du cadre de votre vélo quotidien, d'un composant aérospatial complexe volant à des milliers de mètres d'altitude ou du boîtier élégant d'un appareil électronique à votre poignet, il y a de fortes chances que l'aluminium 6061-T6 soit présent dans leur fabrication. Sa popularité n'est pas le fruit du hasard. Rares sont les matériaux d'ingénierie qui offrent un tel équilibre entre résistance, usinabilité, résistance à la corrosion et prix abordable.
En fait, l'aluminium 6061-T6 est si courant qu'il est devenu un matériau standard dans pratiquement tous les ateliers d'usinage, les fabricants de prototypes et les sous-traitants. Si vous avez déjà commandé un Prototype usiné CNCLa première recommandation de matériau qui vous a été faite était l'aluminium 6061-T6.
Qu'est-ce que l'aluminium 6061 ?
Les alliages d'aluminium de la série 6000 sont des alliages aluminium-magnésium-silicium (Al-Mg-Si). Leur phase de renforcement est le Mg₂Si. Ces alliages appartiennent à la famille des alliages d'aluminium traitables thermiquement et offrent un bon compromis entre résistance mécanique, résistance à la corrosion, soudabilité et formabilité. Parmi les alliages de la série 6000, les nuances 6061 et 6063 sont les plus couramment utilisées. L'aluminium 6061 est apprécié pour l'usinage CNC, tandis que le 6063 est apprécié pour… Extrusion d'aluminium architecturale et industrielle.
L'aluminium 6061 est un alliage Al-Mg-Si traitable thermiquement, dont la composition chimique nominale comprend 0.8 à 1.2 % de magnésium, 0.4 à 0.8 % de silicium, 0.15 à 0.40 % de cuivre et 0.04 à 0.35 % de chrome en poids. Le constituant de renforcement est le précipité de Mg₂Si formé lors du durcissement structural. L'ajout de cuivre accroît la résistance mécanique de l'alliage, tandis que l'introduction de chrome compense la réduction de la résistance à la corrosion due au cuivre et améliore la stabilité microstructurale. Du fait de sa sensibilité relativement élevée à la trempe, l'aluminium 6061 nécessite un traitement thermique rigoureusement contrôlé pour obtenir des propriétés mécaniques optimales. Après extrusion, l'alliage est généralement soumis à une mise en solution, une trempe rapide et un vieillissement artificiel afin d'atteindre la résistance et la dureté souhaitées.
État de trempe T6 de l'aluminium 6061
La résistance de l'aluminium 6061 provient du traitement thermique. Grâce à une combinaison de mise en solution et de vieillissement, des éléments d'alliage tels que le magnésium et le silicium précipitent de la matrice d'aluminium et forment de fines particules de renforcement Mg₂Si. Ces précipités augmentent considérablement la résistance mécanique de l'alliage tout en préservant son excellente résistance à la corrosion, son usinabilité et sa soudabilité.
L'état T6 est le plus courant parmi tous les états de trempe. La désignation « T6 » indique que l'alliage a subi un traitement thermique de mise en solution, puis un vieillissement artificiel afin d'obtenir un équilibre optimal de ses propriétés.
Comme le montre la figure ci-dessous, le traitement T6 offre généralement une résistance mécanique supérieure sans compromettre les caractéristiques essentielles qui font de l'alliage 6061 un choix privilégié pour les applications d'ingénierie. Des décennies d'expérience industrielle ont démontré que les propriétés mécaniques obtenues à l'état T6 sont suffisantes pour la grande majorité des applications structurelles, automobiles et aérospatiales. Cette combinaison de performance, de disponibilité et de rentabilité explique en grande partie pourquoi l'alliage 6061-T6 est devenu l'alliage d'aluminium de référence.
Autres désignations de trempe de l'aluminium
Les alliages d'aluminium traitables thermiquement sont généralement désignés par un code de trempe composé de la lettre « T » suivie d'un ou plusieurs chiffres. Le « T » indique que le matériau a subi un traitement thermique afin d'obtenir des propriétés mécaniques stables. Différents chiffres correspondent à différentes combinaisons de traitements thermiques, de vieillissement et d'écrouissage.
| humeur | Description |
|---|---|
| T1 | Refroidi après un processus de mise en forme à haute température et vieilli naturellement jusqu'à un état sensiblement stable. |
| T2 | Refroidi après un processus de mise en forme à haute température, travaillé à froid et vieilli naturellement. |
| T3 | Traitement thermique de mise en solution, travail à froid et vieillissement naturel. |
| T4 | Traitement thermique de mise en solution et vieillissement naturel jusqu'à obtention d'un état stable. |
| T5 | Refroidi après un processus de formage à haute température, puis vieilli artificiellement. |
| T6 | Traitement thermique en solution et vieillissement artificiel. |
| T7 | Traitement thermique de mise en solution et survieillissement (stabilisé). |
| T8 | Traité thermiquement en solution, écroui et vieilli artificiellement. |
| T9 | Traitement thermique de mise en solution, vieillissement artificiel, puis travail à froid. |
| T10 | Refroidi après un processus de mise en forme à haute température, travaillé à froid et vieilli artificiellement. |
Propriétés mécaniques de l'aluminium 6061 T6
| Propriétés | Métrique |
|---|---|
| Résistance à la traction ultime | 290 ~ 310 MPa |
| Limite d'élasticité (0.2%) | 240 ~ 276 MPa |
| Résistance au cisaillement | 207 MPa |
| Résistance à la fatigue (10⁷ cycles) | 96 MPa |
| Élongation | 8 ~ 12% |
| Module d'élasticité | 69 ~ 70 GPa |
| Module de cisaillement | 26 GPa |
| Dureté Brinell | 95 HB/107 HV |
Propriétés physiques de l'aluminium 6061 T6
| Propriétés | Valeur |
|---|---|
| Densité | 2.70 g / cm³ |
| Structure en cristal | structure CFC |
| Plage de fusion | 582 ~ 652 ° C |
| Résistivité électrique | 0.039 ~ 0.040 μΩ·m |
| Conductivité électrique | 40 à 43 % IACS |
| Module d'élasticité | 69 ~ 70 GPa |
| Ratio de Poisson | 0.33 |
Propriétés thermiques de l'aluminium 6061 T6
| Propriétés | Valeur |
|---|---|
| Conductivité thermique | 166 à 167 W/m·K |
| La capacité thermique spécifique | 896 XNUMX J/kg·K |
| Coefficient de dilatation thermique | 23.3 ~ 23.6 × 10⁻⁶ /K |
| Diffusivité thermique | 68 mm²/s |
| Température du solidus | 582 ° C |
| Température du liquidus | 652 ° C |
Résistance à la corrosion de l'aluminium 6061 T6
| Environnement | Note |
|---|---|
| Atmosphérique | Excellent |
| Eau douce | Excellent |
| Ambiance industrielle | Bon |
| Fissuration par corrosion | Très bien |
| Corrosion par piqûres | Modérée |
| Corrosion de crevasse | Modérée |
Plaque en aluminium 6061 T6
L'état T6 est le plus courant pour les plaques d'aluminium 6061. Pour les plaques 6061 d'épaisseur moyenne ou importante, l'état T6 est obtenu par un processus comprenant un traitement thermique de mise en solution, la découpe, l'étirage, le vieillissement artificiel, le sciage, la finition de surface et le conditionnement. Le cycle de production complet dure généralement une dizaine de jours.
Après le traitement thermique de mise en solution, aucun écrouissage supplémentaire n'est nécessaire. Des opérations de redressage et de planage peuvent être effectuées si nécessaire, à condition qu'elles n'altèrent pas les propriétés mécaniques du matériau.
Parmi les autres plaques d'aluminium 6061, on trouve les plaques d'aluminium 6061-F et 6061-O :
La plaque d'aluminium 6061-F correspond à l'état brut de fabrication de la plaque d'aluminium 6061. Elle convient aux produits nécessitant des traitements spécifiques, notamment l'écrouissage ou un traitement thermique ultérieur lors des opérations de formage. En conditions de production normales, l'expédition est généralement effectuée sous trois jours. Les propriétés mécaniques ne sont pas spécifiées pour l'état F. Les clients peuvent réaliser leurs propres traitements thermiques afin d'obtenir l'état souhaité pour des applications spécifiques. De ce fait, la plaque d'aluminium 6061 à l'état F est généralement l'option la plus économique parmi les états disponibles.
La tôle d'aluminium 6061-O est obtenue par recuit complet de l'alliage d'aluminium 6061 et présente la plus faible résistance mécanique parmi tous les états de trempe. Elle est principalement utilisée pour les tôles minces d'une épaisseur inférieure à 8.0 mm, nécessitant une excellente formabilité. Le cycle de production de l'aluminium à l'état O est généralement plus court que celui de l'aluminium à l'état T6, mais plus long que celui de l'aluminium à l'état F. Grâce à son recuit complet, la tôle d'aluminium 6061 à l'état O offre une ductilité et une formabilité maximales, la rendant particulièrement adaptée aux applications impliquant le pliage, l'emboutissage profond et les opérations de formage complexes.
