Aleación de aluminio 6061
| A6061 | |
|---|---|
| Tipo de material | Aleación |
| Propiedades de la aleación | |
| Identificador UNS | A96061 |
| Propiedades físicas | |
| Densidad ( ρ ) | 2,70 g/cm3 [ 1] |
| Propiedades mecánicas | |
| Módulo de Young ( E ) | 68 GPa (9900 ksi) |
| Resistencia a la tracción ( σ t ) | 124 a 290 MPa (18,0 a 42,1 ksi) |
| Elongación ( ε ) en la rotura | 12–25% |
| Coeficiente de Poisson ( ν ) | 0,33 |
| Propiedades térmicas | |
| Temperatura de fusión ( Tm ) | 585 °C (1085 °F) |
| Conductividad térmica ( k ) | 151–202 W/(m·K) |
| Coeficiente de expansión térmica lineal ( α ) | 2,32 × 10 −5 K −1 |
| Capacidad calorífica específica ( c ) | 897 J/(kg·K) |
| Propiedades eléctricas | |
| Resistividad volumétrica ( ρ ) | 32,5–39,2 nOhm·m |
La aleación de aluminio 6061 ( designación A96061 del Sistema de Numeración Unificado (UNS) ) es una aleación de aluminio endurecida por precipitación , que contiene magnesio y silicio como sus principales elementos de aleación . Originalmente llamada "Aleación 61S", se desarrolló en 1935. [2] Tiene buenas propiedades mecánicas, exhibe buena soldabilidad y se extruye muy comúnmente (sólo es superada en popularidad por 6063 ). [3] Es una de las aleaciones de aluminio más comunes para uso general.
Se encuentra comúnmente disponible en grados pre-templados como 6061-O (recocido), grados revenidos como 6061-T6 (solucionado y envejecido artificialmente) y 6061-T651 (solucionado, estirado con alivio de tensión y envejecido artificialmente).
Composición química
Composición de la aleación de aluminio 6061 en masa: [4]
Elemento constituyente | Mínimo (% en peso) | Máximo (% en peso) |
| Alabama | 95,85% | 98,56% |
| Mg | 0,80% | 1,20% |
| Si | 0,40% | 0,80% |
| Fé | 0 | 0,70% |
| Cu | 0,15% | 0,40% |
| Cr | 0,04% | 0,35% |
| Zinc | 0 | 0,25% |
| Sí | 0 | 0,15% |
| Minnesota | 0 | 0,15% |
| (otros) | 0 | 0,15% total (0,05% cada uno) |
Propiedades
Las propiedades mecánicas del 6061 dependen en gran medida del temple o tratamiento térmico del material. [5] El módulo de Young es 69 GPa (10 000 ksi) independientemente del temple. [6]
6061-O
El 6061 recocido (temple 6061-O) tiene una resistencia máxima a la tracción no mayor a 150 MPa (22 ksi), [7] [8] y una resistencia máxima a la fluencia no mayor a 83 MPa (12 ksi) [7] o 110 MPa (16 ksi). [8] El material tiene una elongación (estiramiento antes de la falla máxima) de 10-18%. Para obtener la condición recocida, la aleación normalmente se calienta a 415 °C durante 2-3 horas. [9]
6061-T4
El temple T4 6061 tiene una resistencia máxima a la tracción de al menos 180 MPa (26 ksi) [8] o 210 MPa (30 ksi) [7] y un límite elástico de al menos 110 MPa (16 ksi). Tiene un alargamiento del 10-16%.
6061-T6
El temple T6 6061 ha sido tratado para proporcionar el máximo endurecimiento por precipitación (y por lo tanto el máximo límite elástico) para una aleación de aluminio 6061. Tiene una resistencia máxima a la tracción de al menos 290 MPa (42 ksi) y un límite elástico 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 el límite elástico 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 RR Moore estándar y una muestra. [12] Tenga en cuenta que el aluminio no muestra una "codo" bien definida en su curva SN , por lo que existe cierto debate sobre cuántos ciclos equivalen a una "vida infinita". Tenga en cuenta también 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 de la superficie.
Microestructura
Diferentes tratamientos térmicos del aluminio controlan el tamaño y la dispersión de Mg
2El silicio se precipita 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 órdenes de magnitud en función de la tensión y pueden tener granos tan pequeños como unos pocos cientos de nanómetros, pero normalmente tienen un diámetro de unos pocos micrómetros a cientos de micrómetros. Fases secundarias de hierro, manganeso y cromo ( Fe
2Si
2Alabama
9, (Fe, Mn, Cr)
3SiAl
12) a menudo se forman como inclusiones en el material. [13]
Los tamaños de grano en las aleaciones de aluminio dependen en gran medida de las técnicas de procesamiento y del tratamiento térmico. Diferentes secciones transversales del material sometido a tensión pueden provocar diferencias de orden de magnitud en el tamaño de grano. [14] Algunas aleaciones de aluminio procesadas especialmente tienen diámetros de grano de cientos de nanómetros, [15] pero la mayoría varía desde unos pocos micrómetros hasta cientos de micrómetros. [16]
Usos
Esta sección necesita citas adicionales para su verificación . ( octubre de 2020 ) |
El 6061 se utiliza comúnmente para lo siguiente:
- Construcción de estructuras de aeronaves , como alas y fuselajes , más comúnmente en aeronaves de fabricación casera que en aeronaves comerciales o militares. [17] La aleación 2024 es algo más fuerte, pero la 6061 se trabaja más fácilmente y sigue siendo resistente a la corrosión incluso cuando se desgasta la superficie. Este no es el caso de la 2024, que generalmente se usa con un revestimiento fino de Alclad para resistencia a la corrosión. [18]
- Construcción de yates , incluidas pequeñas embarcaciones utilitarias . [19]
- piezas de automóviles, como el chasis del Audi A8 y el Plymouth Prowler . [20]
- linternas
- Tanques de buceo y otros cilindros de almacenamiento de gas a alta presión (posteriores a 1995)
6061-T6 se utiliza para:
- Cuadros y componentes de bicicletas [21]
- Elevadores recurvos de gama media a alta
- Muchos carretes de pesca con mosca .
- La placa del pionero
- las cámaras secundarias y los sistemas deflectores en los supresores de sonido de armas de fuego (principalmente supresores de pistola por su peso reducido y su funcionalidad mecánica mejorada), mientras que las cámaras de expansión primarias generalmente requieren acero inoxidable 17-4PH o 303 o titanio . [22] [23]
- los receptores superior e inferior de muchas variantes de rifles AR-15 que no son de especificación militar .
- Numerosos muelles y pasarelas de aluminio, soldados en su lugar.
- material utilizado en algunas cámaras de ultra alto vacío (UHV) [24]
- Muchas piezas para modelos de aviones controlados a distancia , en particular componentes de rotor de helicóptero .
- grandes antenas de radioaficionado .
- Escaleras de rescate del departamento de bomberos
Soldadura
El 6061 es muy soldable, por ejemplo, mediante soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) o soldadura con gas inerte de metal (MIG). Normalmente, después de la soldadura, las propiedades cerca de la soldadura son las del 6061-T4, lo que supone una pérdida de resistencia de alrededor del 40 %. El material se puede volver a tratar térmicamente para recuperar un temple cercano al -T6 en toda la pieza. Después de la soldadura, el material puede envejecer de forma natural y recuperar también parte de su resistencia. La mayor parte de la resistencia se recupera en los primeros días o semanas. Sin embargo, el Manual de Diseño de Aluminio (Aluminum Association) recomienda que la resistencia de diseño del material adyacente a la soldadura se tome como 165 MPa/24000 PSI sin un tratamiento térmico adecuado después de la soldadura. El material de relleno típico es el 4043 o el 5356.
Extrusiones
6061 es una aleación utilizada en la producción de extrusiones (formas estructurales largas de sección transversal constante producidas al empujar el metal a través de una matriz moldeada) .
Estampado en frío y en caliente
La chapa 6061 en estado T4 se puede formar con ductilidad limitada en estado frío. Para embutición profunda y formas complejas, y para evitar la recuperación elástica, se puede utilizar un proceso de estampación en caliente de aluminio (Hot Form Quench), que forma una pieza en bruto a una temperatura elevada (~ 550 C) en una matriz enfriada, dejando una pieza en estado de temple W antes del envejecimiento artificial hasta el estado de resistencia total T6.
Forjados
El 6061 es una aleación adecuada para la forja en caliente . El tocho se calienta a través de un horno de inducción y se forja mediante un proceso de matriz cerrada. Esta aleación en particular es adecuada para forjados de matriz abierta. Las piezas de automóviles, las piezas de vehículos todo terreno y las piezas industriales son solo algunos de los usos como forja. El aluminio 6061 se puede forjar en barras planas o redondas, anillos, bloques, discos y piezas en bruto, huecos y husillos. El 6061 se puede forjar en formas especiales y personalizadas. [25]
Piezas fundidas
El 6061 no es una aleación que se moldee tradicionalmente debido a su bajo contenido de silicio, lo que afecta la fluidez en la fundición. Se puede moldear adecuadamente utilizando un método de fundición centrífuga especializado . El 6061 fundido por centrifugación es ideal para aplicaciones de anillos y manguitos más grandes que superan las limitaciones de la mayoría de las ofertas forjadas. [26]
Materiales equivalentes
Tabla de equivalencias de aluminio 6061 [27]
| A NOSOTROS | unión Europea | YO ASI | Japón | Porcelana | |||||||
| Estándar | Grado (UNS) | Norma SAE AMS | Calificación | Estándar | Numérico (Símbolos químicos) | Estándar | Calificación | Estándar | Calificación | Estándar | Calificación |
| AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO; Norma ASTM B209; Norma ASTM B211; Norma ASTM B221; Norma ASTM B210; Norma ASTM B308/B308M; ASTM B241/B241M | 6061 (Número de serie A96061) | Norma SAE AMS 4025; Norma SAE AMS 4026; Norma SAE AMS 4027; SAE AMS 4117 | 6061 | EN 573-3 | ES AW-6061 (ES AW-AlMg1SiCu) | ISO 209 | AW-6061 | Norma JIS H4000; Norma JIS H4040 | 6061 | GB/T 3880.2 GB/T 3190 | 6061 |
Normas
En las siguientes normas se analizan diferentes formas y temples de la aleación de aluminio 6061: [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 aleación 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 aleación de aluminio
- ASTM B308/308M: Especificación estándar para perfiles estructurales estándar de aleación de aluminio 6061-T6
- ASTM B483: Especificación estándar para tubos y caños estirados de aluminio y aleación de aluminio para aplicaciones de uso general
- ASTM B547: Especificación estándar para tubos redondos de aluminio y aleación de aluminio formados y soldados por arco
- ISO 6361: Láminas, tiras y placas de aluminio forjado y de aleación de aluminio
Referencias
- ^ Manual ASM Volumen 2: Propiedades y selección: aleaciones no ferrosas y materiales para usos especiales (10.ª ed.). Materials Park, Ohio. 1990. ISBN 978-0-87170-377-4.OCLC 21034891 .
{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace ) - ^ 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.
- ^ "Aleaciones de aluminio". Materials Management Inc. 23 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 31 de julio de 2016 . Consultado el 25 de julio de 2016 .
- ^ Especificación para láminas y placas de aluminio y aleación de aluminio (sistema métrico) (informe). Comité B07. doi :10.1520/b0209m-14.
- ^ Ficha técnica de Alcoa 6061 Archivado el 20 de octubre de 2006 en Wayback Machine (pdf), consultado el 13 de octubre de 2006
- ^ Estándares y datos del aluminio 2006 Métrico SI , por la Asociación del Aluminio Inc.
- ^ abc ASTM B209
- ^ abc ASTM B221
- ^ Comité del Manual de ASM (1991). "Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio". Volumen 4: Tratamiento térmico (PDF) . ASM. p. 871. doi :10.1361/asmhba0001205 (inactivo 2024-09-12). hdl :11115/192.
{{cite book}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de septiembre de 2024 ( enlace ) - ^ Datos de propiedades del material: Aluminio 6061-T6
- ^ "Hoja de datos de materiales de ASM". Archivado desde el original el 1 de octubre de 2018. Consultado el 23 de diciembre de 2020 .
- ^ "Hoja de datos de materiales de ASM". Archivado desde el original el 22 de octubre de 2018. Consultado el 21 de marzo de 2010 .
- ^ Hatch, John (1984). "Microestructura de aleaciones". Aluminio: propiedades y metalurgia física . ASM International. págs. 54-104. ISBN 9780871701763.
- ^ Nakai, Manabu; Itoh, Goroh (2014). "El efecto de la microestructura en las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio 6061 forjada". Materials Transactions . 55 (1): 114–119. doi : 10.2320/matertrans.ma201324 . ISSN 1345-9678.
- ^ Lee, S. H; Saito, Y; Sakai, T; Utsunomiya, H (28 de febrero de 2002). "Microestructuras y propiedades mecánicas de la aleación de aluminio 6061 procesada mediante unión por laminación acumulativa". Ciencia e ingeniería de materiales: A . 325 (1): 228–235. doi :10.1016/S0921-5093(01)01416-2. ISSN 0921-5093.
- ^ Easton, MA; StJohn, DH (2008). "Predicción mejorada del tamaño de grano de aleaciones de aluminio que incluye el efecto de la velocidad de enfriamiento". Ciencia e ingeniería de materiales: A . 486 (1–2): 8–13. doi :10.1016/j.msea.2007.11.009.
- ^ Información sobre el aluminio en aircraftspruce.com, consultado el 13 de octubre de 2006
- ^ 6061 vs 2024 Archivado el 25 de enero de 2013 en archive.today . Homebuiltairplanes.com. Consultado el 4 de abril de 2012.
- ^ Construcción de barcos con aluminio , Stephen F. Pollard, 1993, ISBN 0-07-050426-1
- ^ Sorokanich, Bob (16 de diciembre de 2015). "El Plymouth Prowler fue en secreto el experimento de ingeniería más importante de Chrysler". Road & Track . Archivado desde el original el 28 de enero de 2022 . Consultado el 2 de noviembre de 2022 .
- ^ Koch, Susanne (9 de junio de 2021). "¿Qué aleaciones de aluminio son mejores para los cuadros de bicicleta?". Formas: el centro de conocimiento sobre diseño de aluminio . Archivado desde el original el 26 de octubre de 2021. Consultado el 27 de septiembre de 2022 .
- ^ EVOLUTION 9 mm, 1/2-28 TPI Archivado el 1 de agosto de 2011 en Wayback Machine . Advanced Armament. Consultado el 4 de abril de 2012.
- ^ Amphibian S .22LR: Supresor: AWC Systems Technology Archivado el 1 de octubre de 2011 en Wayback Machine . Awcsystech.com. Consultado el 4 de abril de 2012.
- ^ Bothell, Jed (30 de septiembre de 2015). «Sistemas de vacío de próxima generación: aluminio». Atlas Technologies . Archivado desde el original el 17 de enero de 2022. Consultado el 27 de septiembre de 2022 .
- ^ "Forjado de aleación de aluminio 6061 | Anderson Shumaker". www.andersonshumaker.com . Archivado desde el original el 17 de enero de 2016. Consultado el 8 de octubre de 2015 .
- ^ "Aleaciones de aluminio | Johnson Centrifugal". johnsoncentrifugal.com . 27 de agosto de 2019 . Consultado el 14 de octubre de 2019 .
- ^ Cole, Andrew (24 de mayo de 2020). "Propiedades de la aleación de aluminio AL 6061-T6, resistencia a la tracción y al límite elástico, conductividad térmica, módulo de elasticidad, material equivalente". The World Material . Consultado el 3 de agosto de 2020 .
- ^ 6061 (3.3214, H20, A96061) Aluminio. Recuperado el 14 de noviembre de 2014.
Lectura adicional
- "Propiedades del aluminio forjado y aleaciones de aluminio: 6061 Alclad 6061", Propiedades y selección: aleaciones no ferrosas y materiales para usos especiales , vol. 2, ASM Handbook, ASM International, 1990, pág. 102-103.
Enlaces externos
- Propiedades del aluminio 6061
- Aluminio 6061 frente a aluminio 5052
Mesa de aleación de aluminio
