6061アルミニウム合金(統一番号システム(UNS)指定A96061)は、マグネシウムとシリコンを主成分とする析出硬化型アルミニウム合金です。元々は「合金61S」と呼ばれ、1935年に開発されました。[ 2 ]機械的特性が良好で、溶接性も良く、押出成形が非常に一般的です( 6063に次いで2番目に人気があります)。[ 3 ]汎用用途で最も一般的なアルミニウム 合金の1つです。
一般的には、6061-O(焼きなまし処理済み)などの焼き戻し処理済みグレード、6061-T6(固溶化処理および人工時効処理済み)や6061-T651(固溶化処理、応力除去延伸処理および人工時効処理済み)などの焼き戻し処理済みグレードが入手可能です。
6061 アルミニウム合金の質量組成:[ 4 ]
6061の機械的特性は、材料の熱処理、すなわち焼き戻しに大きく依存する。 [ 5 ]ヤング率は、焼き戻しに関係なく69 GPa (10,000 ksi)である。 [ 6 ]
焼きなまし処理された6061(6061-O調質材)の最大引張強度は150 MPa(22 ksi)以下[ 7 ] [ 8 ]、最大降伏強度はシートおよびプレートで83 MPa(12 ksi)以下[ 7 ]、棒、ロッド、ワイヤで110 MPa(16 ksi)以下[ 8 ]である。この材料の伸び(最終破壊前の伸び)は10~18%である。焼きなまし状態を得るには、通常、合金を415 °Cで2~3時間 熱処理する[ 9 ] 。
T4調質6061は、シートおよびプレートの場合、少なくとも210 MPa(30 ksi)の引張強度[ 7 ]、棒、ロッド、ワイヤの場合、少なくとも180 MPa(26 ksi)の引張強度[ 8 ]、および少なくとも110 MPa(16 ksi)の降伏強度を有します。伸びは10~16%です。

T6 調質 6061 は、6061 アルミニウム合金で最大の析出硬化 (したがって最大の降伏強度) が得られるように処理されています。引張強度は少なくとも290 MPa (42 ksi)、降伏強度は少なくとも240 MPa (35 ksi)です。より一般的な値は、それぞれ310 MPa (45 ksi)と270 MPa (39 ksi)です。[ 10 ]これは、特定の種類のステンレス鋼の降伏強度を超えることがあります。[ 11 ]厚さが6.35 mm (0.250 in)以下では、伸びが 8% 以上になります。より厚い部分では、伸びが 10% になります。T651 調質も同様の機械的特性を持っています。 6061-T6 の25 °C (77 °F)における熱伝導率の典型的な値は約 152 W/m K です。標準的な RR Moore 試験機と試験片を使用した 500,000,000 回の完全反転サイクルにおける繰り返し荷重下での疲労限度は97 MPa (14 ksi)です。 [ 12 ]アルミニウムはSN 曲線に明確な「ニー」を示さないため、何サイクルが「無限寿命」に相当するかについては議論があります。また、用途における実際の疲労限度値は、荷重、勾配、表面仕上げなどの従来のディレーティング係数によって大きく影響を受ける可能性があることにも注意してください。
アルミニウムの熱処理方法の違いにより、マグネシウムのサイズと分散が制御される。2材料中にSi析出物が生じる。粒界サイズも変化するが、析出物ほど強度に大きな影響を与えない。粒のサイズは応力によって桁違いに変化する可能性があり、数百ナノメートルほど小さい粒も存在するが、通常は数マイクロメートルから数百マイクロメートルの直径である。鉄、マンガン、クロムの二次相 (Fe2 Si2アル9、(Fe、Mn、Cr)3 SiAl12)材料中に介在物として形成されることが多い。 [ 13 ]

アルミニウム合金の結晶粒径は、加工技術と熱処理に大きく依存します。応力が加えられた材料の断面が異なると、結晶粒径に桁違いの差が生じる可能性があります。[ 14 ]特殊な加工を施したアルミニウム合金の中には、結晶粒径が数百ナノメートルのものもありますが、[ 15 ]ほとんどは数マイクロメートルから数百マイクロメートルの範囲です。[ 16 ]
6061は一般的に以下の用途に使用されます。
6061-T6は以下の用途に使用されます。
6061は溶接性に優れており、例えばタングステン不活性ガス溶接(TIG)や金属不活性ガス溶接(MIG)などが用いられます。通常、溶接後、溶接部付近の特性は6061-T4の強度となり、強度は約40%低下します。再熱処理を行うことで、部材全体をT6に近い状態に回復させることができます。溶接後、材料は自然に時効処理され、強度の一部が回復することもあります。強度の大部分は、最初の数日から数週間で回復します。ただし、アルミニウム設計マニュアル(アルミニウム協会)では、溶接後の適切な熱処理を行わない場合、溶接部近傍の材料の設計強度を165 MPa/24000 PSIとすることを推奨しています。一般的な溶加材は4043または5356です。
6061は、押出成形品の製造に使用される合金です。押出成形品とは、金属を成形金型に通して製造される、断面が一定の長い構造形状のことです。
冷間および熱間スタンピング
T4状態の6061鋼板は、冷間状態では延性が限られているものの成形可能です。深絞り加工や複雑な形状加工、スプリングバックの防止には、アルミニウム熱間プレス加工(ホットフォームクエンチ)を用いることができます。この加工では、ブランク材を高温(約550℃)で冷却された金型内で成形し、T6完全強度状態への人工時効処理の前にW調質状態の部品が得られます。
6061は熱間鍛造に適した合金です。ビレットは誘導炉で加熱され、密閉型金型プロセスを使用して鍛造されます。この特定の合金は開放型金型鍛造に適しています。自動車部品、ATV部品、工業部品は、鍛造品としての用途のほんの一部です。アルミニウム6061は、平棒または丸棒、リング、ブロック、ディスク、ブランク、中空、スピンドルに鍛造できます。6061は、特殊形状やカスタム形状に鍛造できます。[ 25 ]
6061は、シリコン含有量が少なく鋳造時の流動性に影響するため、従来鋳造される合金ではありません。特殊な遠心鋳造法を使用すれば適切に鋳造できます。遠心鋳造された6061は、ほとんどの鍛造品の限界を超える大型のリングやスリーブ用途に最適です。[ 26 ]
6061アルミニウム相当表[ 27 ]
6061アルミニウム合金のさまざまな形状と熱処理については、次の規格で説明されています。[ 28 ]
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