Quelles normes s'appliquent à l'alliage d'aluminium 6061 ?
Le 6061 est un alliage d'aluminium forgé Al-Mg-Si (série 6xxx) traitable thermiquement, désigné UNS A96061. Il est régi par :
- ASTM B209- Aluminium et aluminium-Tôles et plaques d'alliage
- ASTM B211- Aluminium et aluminium-Barres, tiges et fils en alliage
- ASTMB221- Aluminium et aluminium-Barres, tiges, profilés et tubes extrudés en alliage
- ASTMB308/B308M- 6061-Profils structurels standards T6
- EN 573-3- Composition chimique et forme des produits ouvrés
- GB/T 3190- Composition chimique de l'aluminium corroyé et de l'alliage d'aluminium (désignation chinoise : 6061, anciennement LD30)
- OIN 209-1- Désignation de l'aluminium forgé et de l'alliage d'aluminium
La phase de renforcement principale est le Mg₂Si (siliciure de magnésium), précipité lors du vieillissement artificiel (trempe T6).. 6061 est l'un des alliages d'aluminium les plus utilisés dans le monde en raison de sa résistance, de sa soudabilité, de sa résistance à la corrosion et de son usinabilité équilibrées.
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Désignations équivalentes à la norme EN AW-6061
Le tableau ci-dessous répertorie les désignations internationales équivalentes pour l'aluminium 6061 :
| Système standard | Désignation | Remarques |
|---|---|---|
| Association de l’aluminium (AA) | AA6061 | Désignation nord-américaine principale |
| UNS (numérotation unifiée) | A96061 | Système unifié ASTM/SAE |
| FR (européen) | EN AW-6061 / AlMg1SiCu | Selon EN 573-3 |
| DIN (allemand) | 3,3211 (AlMgSi0,5Cu) | Numéro de matériel allemand |
| JIS (japonais) | A6061 | Selon JIS H4000/H4040 |
| GB (chinois) | 6061 (anciennement LD30) | Par GB/T 3190 |
| OIN | AlMg1SiCu | Selon ISO 209-1 |
Composition chimique de l'aluminium 6061 T6 (% en poids) - selon ASTM B209 / GB T3190
| Élément | Symbole | Min. (%) | Maximum (%) | Rôle/Fonction |
|---|---|---|---|---|
| Silicium | Si | 0.40 | 0.80 | Forme la phase de renforcement du Mg₂Si avec le Mg |
| Fer | Fe | - | 0.70 | Impureté contrôlée ; l'excès réduit la ductilité |
| Cuivre | Cu | 0.15 | 0.40 | Un renforcement supplémentaire des solutions-solides accélère le vieillissement |
| Manganèse | Mn | - | 0.15 | Raffinage des grains ; atténue les effets intermétalliques du Fe |
| Magnésium | Mg | 0.80 | 1.20 | Élément de renforcement primaire ; forme Mg₂Si avec Si |
| Chrome | Cr | 0.04 | 0.35 | Contrôle la structure du grain ; améliore la résistance à la corrosion sous contrainte |
| Zinc | Zn | - | 0.25 | Impureté résiduelle ; limité pour préserver la résistance à la corrosion |
| Titane | Ti | - | 0.15 | Affineur de grains (particules Al₃Ti) |
| Autres (chacun) | - | - | 0.05 | Limite individuelle en oligo-éléments |
| Autres (total) | - | - | 0.15 | Limite combinée d'oligoéléments |
| Aluminium | Al | Reste (≈ 95,8 – 98,6 %) | Matrice de base | |
Source : ASTM B209, GB/T 3190, EN 573-3. Les valeurs sont des limites de composition par norme ; les valeurs réelles des certificats d'usine peuvent varier dans ces plages.
Propriétés mécaniques par état
Le 6061 obtient ses propriétés mécaniques grâce à un traitement thermique. Le tableau ci-dessous répertorie les valeurs typiques selon ASTM B221 / B209 pour les états courants :
| Caractère | UTS (MPa) | Rendement 0,2 % (MPa) | Allongement (%) | Dureté (HB) | Cisaillement (MPa) | Fatigue (MPa) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O(Recuit) | Inférieur ou égal à 150 | Inférieur ou égal à 85 | 10 – 18 | 30 | ~84 | - |
| T4(Solution + Âge Naturel) | Supérieur ou égal à 180 | Supérieur ou égal à 110 | 10 – 16 | 65 | ~110 | - |
| T6(Solution + Âge artificiel) | Supérieur ou égal à 290 | Supérieur ou égal à 240 | 8 – 12 | 95 | ~207 | ~97 |
| T651(Stress-Soulagé + Âge artificiel) | Supérieur ou égal à 290 | Supérieur ou égal à 240 | 8 – 12 | 95 | ~207 | ~97 |
| F(Tel que-Fabriqué) | Non spécifié-les propriétés dépendent du processus de fabrication | |||||
Remarques : UTS=Résistance à la traction ultime. Les valeurs de résistance à la fatigue sont approximatives, basées sur 5 × 10⁸ cycles pour des éprouvettes non entaillées. Les valeurs d'allongement dépendent de l'épaisseur et de la direction de l'essai (longitudinale ou transversale). Valeurs selon les minimums ASTM B221 ; les résultats réels des tests en usine dépassent généralement ces valeurs.
Propriétés physiques de l'aluminium 6061 T6 (valeurs typiques, toutes températures)
| Propriété | Valeur | Unité | Remarques |
|---|---|---|---|
| Densité (ρ) | 2.70 | g/cm³ | ~1/3 d'acier ; identique à tous les tempéraments |
| Plage de fusion | 582 – 652 | degré (1 080 – 1 205 degrés F) | Solidus 582 degrés, liquidus 652 degrés |
| Module élastique (E) | 68.9 | GPa (10 000 ksi) | Module d'Young : cohérent d'une humeur à l'autre |
| Module de cisaillement (G) | 25.9 | GPa (3 750 ksi) | - |
| Coefficient de Poisson (ν) | 0.33 | - | - |
| Chaleur spécifique (cₚ) | 896 | J/(kg·K) | A 20 degrés |
| Conductivité électrique (T6) | 43 | % SIGC | Inférieur à l'aluminium pur (6101 ~ 57 %) |
| Résistivité électrique (T6, 20 degrés) | 3.99 × 10⁻⁸ | Ω·m | - |
Source : Manuel ASM Vol . 2, ASTM B209, Normes et données de l'Aluminium Association.
Propriétés thermiques de la plaque d'aluminium 6061 T6
| Propriété | 20 degrés | 100 degrés | 200 degrés | 300 degrés | 400 degrés |
|---|---|---|---|---|---|
| Conductivité thermique (W/m·K) | 167 † | - | - | - | - |
| CTE (μm/m· degré) | - | 23.6 | 24.5 | 25.6 | 26.6 |
| Diffusivité thermique (m²/s × 10⁻⁵) | 6.69 | - | - | - | - |
†Une conductivité thermique de 167 W/m·K s'applique à l'état T6. Dans l'état O, la conductivité est plus élevée (~ 180 W/m·K) en raison du moins grand nombre d'électrons diffusant les précipités. Les valeurs CTE représentent des coefficients moyens sur une plage de 20 degrés à la température indiquée.
Guide de traitement thermique et de trempe
Le 6061 est un alliage -traitable thermiquement - dont les propriétés mécaniques sont obtenues grâce à des cycles thermiques contrôlés plutôt qu'à un écrouissage à froid. Le tableau ci-dessous résume les états courants et leurs applications :
| Caractère | Processus | Caractéristiques | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| F | Tel que-fabriqué, aucun contrôle thermique | Propriétés non garanties | Applications non-critiques |
| O | Entièrement recuit | Résistance la plus faible, formabilité maximale | Emboutissage profond, formage complexe |
| T4 | Solution traitée thermiquement- + vieillie naturellement | Résistance modérée, bonne formabilité | Pièces nécessitant un vieillissement après-formation |
| T6 | Solution traitée thermiquement- + vieillie artificiellement | Résistance maximale, bonnes performances globales | Composants structurels, pièces usinées |
| T651 | Solution + stress-soulagé par des étirements (1 à 3 %) + vieillissement artificiel | Faible contrainte résiduelle, excellente stabilité dimensionnelle | Plaques usinées avec précision-, outillage |
La spécification du produit dePlaque de tôle d'aluminium 6061
|
Alliage |
Plaque en tôle d'aluminium 6061 |
|
Caractère |
F, O, T4, T6, T651, etc. |
|
Épaisseur (mm) |
0.30-500 |
|
Largeur (mm) |
500-2650 |
|
Longueur (mm) |
500-16000 |
|
Emballer |
Emballage d'exportation (film protecteur, papier intercalaire) |
Température de traitement thermique de solution de la plaque de tôle d'aluminium 6061
Pour l’aluminium 6061, la température de mise en solution est530 degrés ± 5 degrés (985 degrés F ± 10 degrés F), suivi d'une trempe immédiate à l'eau. Le vieillissement artificiel pour la trempe T6 est réalisé à175 degrés ± 5 degrés (350 degrés F ± 10 degrés F) pendant 8 heures.
Important:Après le soudage, la-zone affectée par la chaleur (HAZ) revient à un état proche du-recuit (température O). Pour restaurer les propriétés T6, un traitement de résolution à 530 degrés + un vieillissement à 175 degrés sont nécessaires. Sans re-traitement thermique, la ZAT ne conserve généralement qu'environ 40 à 50 % de la résistance T6.
Résistance à la corrosion de la plaque en tôle d'aluminium 6061
- Corrosion atmosphérique générale :Le 6061 forme un film d'oxyde d'Al₂O₃ stable et protecteur qui offre une bonne résistance dans la plupart des environnements atmosphériques. Les performances sont adéquates pour une utilisation architecturale et structurelle extérieure.
- Milieux marins :6061 estpasle choix optimal pour une exposition continue à l’eau de mer. Dans les environnements riches en chlorure-, des piqûres et une corrosion caverneuse peuvent se produire. Pour les applications marines, les modèles 5052 ou 5083 (série 5xxx) offrent une résistance supérieure.
- Corrosion galvanique :Lorsque le 6061 est en contact avec des métaux plus nobles (ex : acier inoxydable, cuivre, titane) en présence d'un électrolyte, le 6061 fait office d'anode et se corrode préférentiellement. Une isolation électrique appropriée (rondelles en nylon, joints) ou des revêtements de protection doivent être utilisés au niveau des joints métalliques -différents.
- Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) :Le 6061-T6 présente une bonne résistance au SCC dans la plupart des environnements, en particulier dans la condition T651 où les contraintes résiduelles sont minimisées. Le chrome (0,04 à 0,35 %) dans la composition améliore spécifiquement la résistance au SCC.
- Traitements de surfaces :L'anodisation (revêtement sulfurique de type II ou dur de type III), le revêtement de conversion au chromate (Alodine), le revêtement en poudre et le revêtement PVDF améliorent tous la résistance à la corrosion et l'esthétique.
Fabrication et transformation
Soudage
Le 6061 présente une excellente soudabilité grâce aux procédés MIG (GMAW) et TIG (GTAW). Les métaux d’apport recommandés sontER4043(à base de Si-, sensibilité aux fissures inférieure) ouER5356(à base de magnésium-, résistance plus élevée). ER4043 est préféré pour le soudage général ; ER5356 offre une résistance de soudure plus élevée et une meilleure correspondance des couleurs après anodisation.
Remarque : Le soudage réduit la résistance dans la ZAT à un niveau proche de -O (~ 150 MPa UTS). Le traitement thermique de la solution de soudage après-+ le vieillissement peuvent restaurer les propriétés du T6.
Usinabilité
Le 6061-T6 a une excellente usinabilité - classée « A » par l'Aluminium Association. Il produit des copeaux courts et libres et supporte des vitesses de coupe élevées. Les trempes T6 et T651 sont nettement meilleures que la trempe O (qui a tendance à être gommeuse et produit de longs copeaux). Les outils en carbure sont recommandés pour les séries de production.
Formabilité
La formabilité dépend fortement de l'état. O temper offre une formabilité maximale (adaptée à l’emboutissage profond et au pliage complexe). La trempe T4 peut être formée avec des rayons modérés. La trempe T6 a une formabilité limitée et nécessite des rayons de courbure plus grands (généralement 5 à 6 × épaisseur pour les coudes à 90 degrés) pour éviter les fissures.
Finitions de surface disponibles chez GNEE
| Finition | Description | Application typique |
|---|---|---|
| Finition du moulin | Naturel comme-surface roulée | Structurel, industriel, non-décoratif |
| Anodisé (Type II) | Anodisation sulfurique, 10–25 μm | Electronique architecturale et grand public |
| Anodisé (Type III) | Anodisation dure, 25–75 μm | Surfaces d'usure, militaire, automobile |
| Brossé / Poli | Finition mécanique (#4 satiné, #6, #7 miroir) | Panneaux décoratifs, boiseries architecturales |
| Enduit de poudre | Spray électrostatique, couleurs RAL | Équipement extérieur, façades de bâtiments |
| Revêtement PVDF | 70 % de fluorocarbone PVDF, garantie de 20+ ans | Bardage architectural, murs-rideaux |
Applications de la feuille d'aluminium 6061
Les tôles d'aluminium 6061 sont utilisées dans un large éventail d'industries où une résistance moyenne-à-élevée, une bonne soudabilité et une résistance à la corrosion sont requises :
- Automobile : composants de châssis, panneaux de carrosserie, plateaux et boîtiers de batterie (VE), échangeurs de chaleur, cadres de camions et de remorques
- Aéronautique : accessoires structurels secondaires, nervures d'aile, cadres de fuselage (structure non-primaire)
- Électronique : étuis pour téléphones portables, boîtiers pour ordinateurs portables, dissipateurs thermiques, boîtiers de blindage EMI
- Marine : Accastillage de pont, garde-corps, coques de petits bateaux (avec revêtement approprié)
- Industriel : Raccords hydrauliques et pneumatiques, corps de vannes, protections de machines, luminaires
- Outillage : Moules de précision, gabarits, plaques de montage CNC, tables de soudage
- Architecture : cadres structurels, composants de murs-rideaux, systèmes de signalisation et d'affichage
- Conteneurs : panneaux de conteneurs ISO, conteneurs de transport, réservoirs de stockage
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6061 contre. 5052 contre. 7075 contre. 6063 : principales différences
| Propriété / Caractéristique | 5052 | 6061 | 6063 | 7075 |
|---|---|---|---|---|
| Série | 5xxx (Al-Mg) | 6xxx (Al-Mg-Si) | 6xxx (Al-Mg-Si) | 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu) |
| Chaleur-Traitable | Non | Oui | Oui | Oui |
| Caractère typique | H32 / H34 | T6 / T651 | T5 / T6 | T6 / T651 |
| UTS (MPa, typique) | ~190 | ~310 | ~240 | ~570 |
| Rendement (MPa, typique) | ~140 | ~275 | ~215 | ~500 |
| Allongement (%) | 7 – 12 | 8 – 12 | 8 – 12 | 7 – 11 |
| Coût relatif | Faible | Faible | Le plus bas | Haut |
| Utilisation principale | Marine, réservoirs de carburant | Pièces structurelles générales et usinées | Extrusions architecturales, cadres | Pièces aérospatiales,-à fortes contraintes |
