毎日乗る自転車のフレーム、地上数千フィート上空を飛ぶ複雑な航空宇宙部品、あるいは手首に装着する電子機器の洗練された筐体など、あらゆるものの中に6061-T6アルミニウムが使われている可能性が高い。その人気は偶然ではない。強度、加工性、耐腐食性、そして手頃な価格という、これほどバランスの取れた特性を兼ね備えたエンジニアリング材料は他にほとんどない。
実際、6061-T6は非常に一般的であるため、事実上すべての機械工場、試作品メーカー、および受託製造施設で標準的な在庫材料となっています。 CNC加工されたプロトタイプ最初に提示された材料の推奨は、アルミニウム6061-T6でした。
アルミニウム6061とは何ですか？
6000系アルミニウム合金は、アルミニウム-マグネシウム-シリコン（Al-Mg-Si）合金です。強化相はMg₂Siです。これらの合金は熱処理可能なアルミニウム合金ファミリーに属し、強度、耐食性、溶接性、成形性のバランスが優れています。6000系合金の中で、6061と6063が最も広く使用されているグレードです。アルミニウム6061はCNC加工で人気があり、6063は 建築用および工業用アルミニウム押出成形品.
アルミニウム6061は、熱処理可能なAl-Mg-Si合金であり、公称化学組成は重量比でマグネシウム0.8～1.2%、ケイ素0.4～0.8%、銅0.15～0.40%、クロム0.04～0.35%である。強化成分は、時効硬化中に形成されるMg₂Si析出物である。銅は合金の機械的強度を高めるために添加され、クロムは銅による耐食性の低下を相殺し、微細構造の安定性を向上させるために導入される。アルミニウム6061は比較的高い焼入れ感受性を持つため、最適な機械的特性を得るには、慎重に制御された熱処理プロセスが必要となる。押出成形後、この合金は通常、所望の強度と硬度を得るために、固溶化熱処理、急速焼入れ、および人工時効処理を受ける。
アルミニウム6061のT6熱処理
アルミニウム合金6061の強度は、熱処理によって得られます。固溶化熱処理と時効処理を組み合わせることで、マグネシウムやシリコンなどの合金元素がアルミニウムマトリックスから析出し、微細なMg₂Si強化粒子を形成します。これらの析出物により、合金の機械的強度が大幅に向上すると同時に、優れた耐食性、被削性、溶接性も維持されます。
T6は、すべての熱処理状態の中で最も一般的な状態です。「T6」という表記は、合金が固溶化熱処理された後、最適な特性バランスを実現するために人工時効処理が施されていることを示しています。
下図に示すように、T6処理は、6061アルミニウム合金をエンジニアリング用途に魅力的なものにしている主要な特性を損なうことなく、より高い強度レベルを実現します。数十年にわたる産業界での経験から、T6処理で得られる機械的特性は、構造、自動車、航空宇宙用途の大部分において十分であることが実証されています。このような性能、入手性、コスト効率の良さの組み合わせこそが、6061-T6が広く採用されるアルミニウム合金となった大きな理由です。
アルミニウムのその他の焼き戻し区分
熱処理可能なアルミニウム合金は、一般的に「T」の文字に1つ以上の数字を付加した調質記号で表されます。「T」は、材料が安定した機械的特性を得るために熱処理を受けていることを示します。異なる数字は、熱処理、時効処理、冷間加工プロセスの組み合わせが異なることを意味します。
| 気性 | 詳細説明 |
|---|---|
| T1 | 高温成形工程から冷却され、自然に熟成されてほぼ安定した状態になる。 |
| T2 | 高温成形工程から冷却後、冷間加工を施し、自然に熟成させたもの。 |
| T3 | 溶体化熱処理、冷間加工、自然熟成。 |
| T4 | 溶体熱処理後、自然熟成により安定した状態に仕上げる。 |
| T5 | 高温成形工程から冷却後、人工的に時効処理を施す。 |
| T6 | 溶体熱処理および人工老化処理済み。 |
| T7 | 溶体熱処理および過熟成（安定化）処理済み。 |
| T8 | 溶体化熱処理、冷間加工、人工時効処理を施した。 |
| T9 | 溶体化熱処理、人工時効処理後、冷間加工を行う。 |
| T10 | 高温成形工程から冷却後、冷間加工を施し、人工的に時効処理を施した。 |
アルミニウム6061 T6の機械的特性
| プロパティ | メトリック |
|---|---|
| 究極の引張強さ | 290〜310 MPa |
| 降伏強さ（0.2％） | 240〜276 MPa |
| 剪断強度 | 207 MPaで |
| 疲労強度（10⁷サイクル） | 96 MPaで |
| 伸長 | 8〜12％ |
| 弾性率 | 69 ~ 70GPa 程度 |
| せん断弾性係数 | 26GPa |
| ブリネル硬度 | 95 HB/107 HV |
アルミニウム6061 T6の物理的特性
| プロパティ | 値 |
|---|---|
| 密度 | 2.70 g /cm³ |
| 結晶構造 | FCC構造 |
| 溶融範囲 | 582〜652°C |
| 電気抵抗率 | 0.039～0.040μΩ・m |
| 電気伝導性 | 40～43％IACS |
| 弾性率 | 69 ~ 70GPa 程度 |
| ポアソン比 | 0.33 |
アルミニウム6061 T6の熱特性
| プロパティ | 値 |
|---|---|
| 熱伝導率 | 166 ~ 167 W/m·K |
| 比熱容量 | 896J / kg・K |
| 熱膨張係数 | 23.3～23.6×10⁻⁶/K |
| 熱拡散率 | 68 mm²/秒 |
| 固相線温度 | 582°C |
| 液相線温度 | 652°C |
アルミニウム6061 T6の耐食性
| 環境 | 評価 |
|---|---|
| 大気の | 素晴らしい |
| 新鮮な水 | 素晴らしい |
| 工業的な雰囲気 | グッド |
| 応力腐食割れ | とても良いです |
| 孔食 | 穏健派 |
| 隙間腐食 | 穏健派 |
アルミニウム6061 T6プレート
T6は、6061アルミニウム板で最も一般的な熱処理状態です。6061の中厚板の場合、T6熱処理は、固溶化熱処理、板材切断、延伸、人工時効処理、鋸引き、表面仕上げ、梱包を含む工程を経て行われます。製造工程全体は通常約10日間かかります。
固溶化熱処理後、追加の冷間加工は不要です。必要に応じて、材料の機械的特性に悪影響を与えない限り、矯正および平滑化作業を行うことができます。
その他の6061アルミニウム板には、6061-Fおよび6061-Oアルミニウム板があります。
6061-Fアルミニウム板は、6061アルミニウム板の製造時の状態です。加工硬化や成形工程における後続の熱処理など、特別な要件を持つ製品に適しています。通常の生産スケジュールであれば、出荷は通常3日以内に完了します。F調質の機械的特性は規定されていません。お客様は、特定の用途に合わせて、独自の熱処理プロセスを実施して、材料を希望の調質に変換することができます。そのため、F調質の6061アルミニウム板は、一般的に利用可能な調質の中で最も経済的な選択肢となります。
6061-Oアルミニウム板は、6061アルミニウム合金を完全に焼きなましした状態であり、すべての調質の中で最も強度が低い状態です。主に厚さ8.0mm以下の薄板に使用され、優れた成形性が求められます。O調質材の製造サイクルは、一般的にT6調質材よりも短く、F調質材よりも長くなります。完全な焼きなまし処理により、O調質6061アルミニウム板は最大の延性と成形性を備えており、曲げ加工、深絞り加工、複雑な成形加工を伴う用途に特に適しています。
