Welche Standards gelten für die Aluminiumlegierung 6061?
6061 ist eine wärmebehandelbare Al-Mg-Si (6xxx-Serie)-Knetaluminiumlegierung mit der Bezeichnung UNS A96061. Es wird geregelt durch:
- ASTM B209- Aluminium und Aluminium-Legierungsbleche und -platten
- ASTM B211-Aluminium und Aluminium-Stäbe, Stangen und Drähte aus Legierungen
- ASTM B221- Aluminium und Aluminium-Stranggepresste Stangen, Stangen, Profile und Rohre aus Aluminiumlegierungen
- ASTM B308 / B308M- 6061-T6 Standard-Strukturprofile
- EN 573-3- Chemische Zusammensetzung und Form von Schmiedeprodukten
- GB/T 3190- Chemische Zusammensetzung von Knetaluminium und Aluminiumlegierungen (chinesische Bezeichnung: 6061, früher LD30)
- ISO 209-1- Bezeichnung für bearbeitetes Aluminium und Aluminiumlegierung
Die primäre Verfestigungsphase ist Mg₂Si (Magnesiumsilizid), das während der künstlichen Alterung (T6-Temper) ausgeschieden wird. . 6061 ist aufgrund seiner ausgewogenen Festigkeit, Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit eine der weltweit am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen.
EN AW-6061 Äquivalente Bezeichnungen
In der folgenden Tabelle sind die internationalen Äquivalentbezeichnungen für 6061-Aluminium aufgeführt:
| Standardsystem | Bezeichnung | Notizen |
|---|---|---|
| Aluminium Association (AA) | AA6061 | Primäre nordamerikanische Bezeichnung |
| UNS (Einheitliche Nummerierung) | A96061 | Einheitliches ASTM/SAE-System |
| EN (europäisch) | EN AW-6061 / AlMg1SiCu | Gemäß EN 573-3 |
| DIN (deutsch) | 3.3211 (AlMgSi0,5Cu) | Deutsche Materialnummer |
| JIS (Japanisch) | A6061 | Gemäß JIS H4000 / H4040 |
| GB (Chinesisch) | 6061 (ehemals LD30) | Gemäß GB/T 3190 |
| ISO | AlMg1SiCu | Gemäß ISO 209-1 |
Chemische Zusammensetzung von 6061 T6 Aluminium (Gew. %) - Gemäß ASTM B209 / GB T3190
| Element | Symbol | Min. (%) | Maximal (%) | Rolle/Funktion |
|---|---|---|---|---|
| Silizium | Si | 0.40 | 0.80 | Bildet mit Mg eine Mg₂Si-Verfestigungsphase |
| Eisen | Fe | - | 0.70 | Kontrollierte Verunreinigung; Überschuss verringert die Duktilität |
| Kupfer | Cu | 0.15 | 0.40 | Eine zusätzliche Fest-lösungsverstärkung beschleunigt die Alterung |
| Mangan | Mn | - | 0.15 | Kornverfeinerung; mildert intermetallische Effekte von Fe |
| Magnesium | Mg | 0.80 | 1.20 | Primäres Verstärkungselement; bildet Mg₂Si mit Si |
| Chrom | Cr | 0.04 | 0.35 | Steuert die Kornstruktur; verbessert die Spannungskorrosionsbeständigkeit |
| Zink | Zn | - | 0.25 | Restverunreinigung; begrenzt, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten |
| Titan | Ti | - | 0.15 | Kornverfeinerer (Al₃Ti-Partikel) |
| Andere (jeweils) | - | - | 0.05 | Individueller Grenzwert für Spurenelemente |
| Sonstiges (insgesamt) | - | - | 0.15 | Grenzwert für kombinierte Spurenelemente |
| Aluminium | Al | Rest (≈ 95,8 – 98,6 %) | Basismatrix | |
Quelle: ASTM B209, GB/T 3190, EN 573-3. Die Werte sind Zusammensetzungsgrenzen pro Standard; Die tatsächlichen Werte des Mühlenzertifikats können innerhalb dieser Bereiche variieren.
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Mechanische Eigenschaften nach Temperierung
6061 erreicht seine mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung. Die folgende Tabelle listet typische Werte gemäß ASTM B221/B209 für gängige Härtegrade auf:
| Temperament | UTS (MPa) | Ausbeute 0,2 % (MPa) | Dehnung (%) | Härte (HB) | Scherung (MPa) | Ermüdung (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O(Geglüht) | Kleiner oder gleich 150 | Kleiner oder gleich 85 | 10 – 18 | 30 | ~84 | - |
| T4(Lösung + natürliches Alter) | Größer oder gleich 180 | Größer oder gleich 110 | 10 – 16 | 65 | ~110 | - |
| T6(Lösung + künstliches Alter) | Größer oder gleich 290 | Größer oder gleich 240 | 8 – 12 | 95 | ~207 | ~97 |
| T651(Stress-entlastet + künstliches Alter) | Größer oder gleich 290 | Größer oder gleich 240 | 8 – 12 | 95 | ~207 | ~97 |
| F(Wie-hergestellt) | Nicht angegeben-Eigenschaften hängen vom Herstellungsprozess ab | |||||
Hinweise: UTS=Ultimative Zugfestigkeit. Die Werte für die Ermüdungsfestigkeit sind Näherungswerte und basieren auf 5 × 10⁸ Zyklen für ungekerbte Proben. Die Dehnungswerte hängen von der Dicke und der Testrichtung (längs vs. quer) ab. Werte gemäß ASTM B221-Mindestwerten; Die tatsächlichen Ergebnisse der Mühlentests liegen in der Regel über diesen Werten.
Physikalische Eigenschaften von 6061 T6 Aluminium (typische Werte, alle Härtegrade)
| Eigentum | Wert | Einheit | Notizen |
|---|---|---|---|
| Dichte (ρ) | 2.70 | g/cm³ | ~1/3 Stahl; bei allen Temperamenten identisch |
| Schmelzbereich | 582 – 652 | Grad (1.080 – 1.205 Grad F) | Solidus 582 Grad, Liquidus 652 Grad |
| Elastizitätsmodul (E) | 68.9 | GPa (10.000 ksi) | Elastizitätsmodul: konsistent über alle Temperamente hinweg |
| Schermodul (G) | 25.9 | GPa (3.750 ksi) | - |
| Poissonzahl (ν) | 0.33 | - | - |
| Spezifische Wärme (cₚ) | 896 | J/(kg·K) | Bei 20 Grad |
| Elektrische Leitfähigkeit (T6) | 43 | % IACS | Niedriger als reines Aluminium (6101 ~57 %) |
| Elektrischer Widerstand (T6, 20 Grad) | 3.99 × 10⁻⁸ | Ω·m | - |
Quelle: ASM Handbook Vol. 2, ASTM B209, Standards & Data der Aluminium Association.
Thermische Eigenschaften der 6061 T6 Aluminiumplatte
| Eigentum | 20 Grad | 100 Grad | 200 Grad | 300 Grad | 400 Grad |
|---|---|---|---|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) | 167 † | - | - | - | - |
| WAK (μm/m·Grad) | - | 23.6 | 24.5 | 25.6 | 26.6 |
| Wärmeleitfähigkeit (m²/s × 10⁻⁵) | 6.69 | - | - | - | - |
†Für T6-Temper gilt eine Wärmeleitfähigkeit von 167 W/m·K. Im O-Temper ist die Leitfähigkeit höher (~180 W/m·K), da weniger Ausscheidungen Elektronen streuen. CTE-Werte stellen durchschnittliche Koeffizienten über den Bereich von 20 Grad bis zur angegebenen Temperatur dar.
Leitfaden zur Wärmebehandlung und Temperierung
6061 ist eine wärmebehandelbare Legierung -, deren mechanische Eigenschaften durch kontrollierte Wärmezyklen und nicht durch Kaltumformung erreicht werden. Die folgende Tabelle fasst gängige Härtegrade und ihre Anwendungen zusammen:
| Temperament | Verfahren | Eigenschaften | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| F | Wie-hergestellt, keine thermische Kontrolle | Eigenschaften ohne Gewähr | Nicht-kritische Anwendungen |
| O | Vollständig geglüht | Geringste Festigkeit, maximale Formbarkeit | Tiefziehen, komplexe Umformung |
| T4 | Lösungswärme-behandelt + natürlich gealtert | Mäßige Festigkeit, gute Formbarkeit | Teile, die eine Post-Alterung erfordern |
| T6 | Lösungswärme-behandelt + künstlich gealtert | Spitzenstärke, gute Gesamtleistung | Strukturbauteile, bearbeitete Teile |
| T651 | Lösung + Stress-entlastet durch Dehnung (1–3 %) + künstlich gealtert | Geringe Eigenspannung, hervorragende Dimensionsstabilität | Präzise-bearbeitete Platten, Werkzeuge |
Die Produktspezifikation von6061 Aluminiumblechplatte
|
Legierung |
6061 Aluminiumblechplatte |
|
Temperament |
F, O, T4, T6, T651 usw. |
|
Dicke (mm) |
0.30-500 |
|
Breite (mm) |
500-2650 |
|
Länge (mm) |
500-16000 |
|
Paket |
Exportverpackung (Schutzfolie, Zwischenpapier) |
Lösungswärmebehandlungstemperatur von 6061-Aluminiumblech
Für 6061 Aluminium beträgt die Lösungsglühtemperatur530 Grad ± 5 Grad (985 Grad F ± 10 Grad F), gefolgt von sofortigem Abschrecken mit Wasser. Die künstliche Alterung für T6-Temper wird bei durchgeführt8 Stunden lang bei 175 Grad ± 5 Grad (350 Grad F ± 10 Grad F)..
Wichtig:Nach dem Schweißen kehrt die Wärmeeinflusszone (HAZ) in den nahezu{1}geglühten Zustand (O-Temper) zurück. Um die T6-Eigenschaften wiederherzustellen, ist eine erneute Lösungsbehandlung bei 530 Grad und eine erneute Alterung bei 175 Grad erforderlich. Ohne erneute Wärmebehandlung behält die HAZ typischerweise nur etwa 40–50 % der T6-Festigkeit.
Korrosionsbeständigkeit von 6061-Aluminiumblech
- Allgemeine atmosphärische Korrosion:6061 bildet einen stabilen, schützenden Al₂O₃-Oxidfilm, der in den meisten atmosphärischen Umgebungen eine gute Beständigkeit bietet. Die Leistung ist für den architektonischen und strukturellen Einsatz im Außenbereich ausreichend.
- Meeresumgebungen:6061 istnichtdie optimale Wahl für eine kontinuierliche Meerwasserexposition. In chloridreichen Umgebungen kann es zu Lochfraß und Spaltkorrosion kommen. Für Schiffsanwendungen bieten 5052 oder 5083 (5xxx-Serie) eine überlegene Widerstandsfähigkeit.
- Galvanische Korrosion:Wenn 6061 in Gegenwart eines Elektrolyten mit edleren Metallen (z. B. Edelstahl, Kupfer, Titan) in Kontakt kommt, fungiert 6061 als Anode und korrodiert bevorzugt. Bei Verbindungen unterschiedlicher-Metalle sollte eine ordnungsgemäße elektrische Isolierung (Nylonscheiben, Dichtungen) oder Schutzbeschichtungen verwendet werden.
- Spannungsrisskorrosion (SCC):6061-T6 weist in den meisten Umgebungen eine gute Beständigkeit gegen SCC auf, insbesondere im T651-Zustand, wo die Eigenspannungen minimiert sind. Chrom (0,04–0,35 %) in der Zusammensetzung erhöht gezielt die SCC-Beständigkeit.
- Oberflächenbehandlungen:Eloxierung (Schwefelbeschichtung Typ II oder Hartbeschichtung Typ III), Chromatierung (Alodine), Pulverbeschichtung und PVDF-Beschichtung verbessern die Korrosionsbeständigkeit und Ästhetik.
Herstellung und Verarbeitung
Schweißen
6061 verfügt über eine hervorragende Schweißbarkeit im MIG- (GMAW) und WIG-Verfahren (GTAW). Empfohlene Zusatzmetalle sindER4043(Si-basiert, geringere Rissempfindlichkeit) oderER5356(Mg-basiert, höhere Festigkeit). ER4043 wird für allgemeine Schweißarbeiten bevorzugt; ER5356 bietet eine höhere Schweißnahtfestigkeit und eine bessere Farbübereinstimmung nach dem Eloxieren.
Hinweis: Schweißen reduziert die Festigkeit in der HAZ auf nahezu -O-Temperniveaus (~150 MPa UTS). Eine Wärmebehandlung + Alterung nach-der Schweißlösung kann die T6-Eigenschaften wiederherstellen.
Bearbeitbarkeit
6061-T6 verfügt über eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit -, die von der Aluminium Association mit „A“ bewertet wurde. Es erzeugt kurze, frei brechende Späne und unterstützt hohe Schnittgeschwindigkeiten. T6- und T651-Härtegrade lassen sich deutlich besser bearbeiten als O-Härtegrade (die dazu neigen, gummiartig zu sein und lange Späne zu erzeugen). Für Produktionsläufe werden Hartmetallwerkzeuge empfohlen.
Formbarkeit
Die Formbarkeit hängt stark von der Härte ab. O-Temper bietet maximale Formbarkeit (geeignet für Tiefziehen und komplexes Biegen). T4-Vergütung kann mit moderaten Radien geformt werden. T6-Temper hat eine begrenzte Formbarkeit und erfordert größere Biegeradien (typischerweise 5–6 × Dicke für 90-Grad-Bögen), um Risse zu vermeiden.
Oberflächenausführungen bei GNEE erhältlich
| Beenden | Beschreibung | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| Mühlenfinish | Natürlich wie-gewalzte Oberfläche | Strukturell, industriell, nicht{0}}dekorativ |
| Eloxiert (Typ II) | Schwefelanodisierung, 10–25 μm | Architektur, Unterhaltungselektronik |
| Eloxiert (Typ III) | Harteloxierung, 25–75 μm | Verschleißoberflächen, Militär, Automobil |
| Gebürstet / Poliert | Mechanisches Finish (Nr. 4 satiniert, Nr. 6, Nr. 7 verspiegelt) | Dekorative Paneele, architektonische Zierelemente |
| Pulverbeschichtet | Elektrostatisches Spray, RAL-Farben | Outdoor-Ausrüstung, Gebäudefassaden |
| PVDF-beschichtet | 70 % PVDF-Fluorkohlenstoff, 20+ Jahr Garantie | Architekturverkleidung, Vorhangfassaden |
Anwendungen von 6061 Aluminiumblech
6061-Aluminiumblech wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, in denen mittlere-bis-hohe Festigkeit, gute Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind:
- Automobil: Fahrwerkskomponenten, Karosserieteile, Batterieträger und -gehäuse (EV), Wärmetauscher, LKW- und Anhängerrahmen
- Luft- und Raumfahrt: Sekundäre Strukturbeschläge, Flügelrippen, Rumpfrahmen (nicht-Primärstruktur)
- Elektronik: Handyhüllen, Laptopgehäuse, Kühlkörper, EMI-Abschirmgehäuse
- Marine: Deckbeschläge, Geländer, kleine Bootsrümpfe (mit entsprechender Beschichtung)
- Industrie: Hydraulik- und Pneumatikarmaturen, Ventilgehäuse, Maschinenschutzvorrichtungen, Vorrichtungen
- Werkzeuge: Präzisionsformen, Vorrichtungen, CNC-Vorrichtungsplatten, Schweißtische
- Architektur: Strukturelle Rahmen, Vorhangfassadenkomponenten, Beschilderungs- und Anzeigesysteme
- Behälter: ISO-Containerplatten, Transportbehälter, Lagertanks
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6061 vs. 5052 vs. 7075 vs. 6063: Hauptunterschiede
| Eigenschaft/Funktion | 5052 | 6061 | 6063 | 7075 |
|---|---|---|---|---|
| Serie | 5xxx (Al-Mg) | 6xxx (Al-Mg-Si) | 6xxx (Al-Mg-Si) | 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu) |
| Hitze-Behandelbar | NEIN | Ja | Ja | Ja |
| Typisches Temperament | H32 / H34 | T6 / T651 | T5 / T6 | T6 / T651 |
| UTS (MPa, typisch) | ~190 | ~310 | ~240 | ~570 |
| Ertrag (MPa, typisch) | ~140 | ~275 | ~215 | ~500 |
| Dehnung (%) | 7 – 12 | 8 – 12 | 8 – 12 | 7 – 11 |
| Relative Kosten | Niedrig | Niedrig | Am niedrigsten | Hoch |
| Primäre Verwendung | Marine, Kraftstofftanks | Allgemeine strukturelle, bearbeitete Teile | Architekturprofile, Rahmen | Luft- und Raumfahrt, hoch-beanspruchte Teile |
