Алюминиевый сплав 6063

Химический состав

Номинальный химический состав

Al-0,7Mg-0,4Si

Химический состав по EN 573-3

Таблица 1 – Химический состав сплава 6063, его модификаций 6063А и 6463, а также его аналога, сплава 6060 (EN 573-3)

Обозначения

EN 573-3: EN AW-6063
Стандарт США ANSI H35.1: 6063
Teal Sheet (Алюминиевая Ассоциация): 6063
Unified Numbering System (UNS): А96063
ISO 209: 6063 (до 2007 года по ISO 209-1 – AlMg0,7Si)
Япония: A6063
DIN 1725-1 (отменен): отсутствует

Металлургические характеристики

Серия – 6ххх
Деформируемый
Термически упрочняемый
Главные легирующие элементы – магний и кремний, без специальных добавок.
Упрочняющая фаза – интерметаллическое соединение Mg₂Si. При номинальном химическом составе и полном растворении легирующих элементов количество этого упрочняющего соединения составляет около 1 %, без избыточного содержания кремния.
Любые другие химические элементы рассматриваются как примеси.
Отсутствие корректирующих добавок может создавать трудности при контроля роста зерна после нагрева под закалку и закалке [2].
Типичные состояния: Т5, Т6 и Т66.
Место сплава 6063 среди других сплавов серии 6ххх см. на рисунке ниже.

Типичное применение

Прессованные алюминиевые профили:

Ограждающие строительные конструкции, такие как окна, фасадные конструкции, входы в магазины, зимние сады.
Трубы, поручни, спортивный инвентарь.
Ирригационные трубы
Кузова грузовых автомобилей и фургонов [1]

Standardized production

Table 2 – Standardized production [1]

Механические свойства сплава 6063

Нормированные механические свойства

Table 3 – Mechanical properties of extruded rods/bars, tubes, profiles of aluminium allloy 6063 according to EN 755-2

Table 4 – Mechanical properties of extruded profiles and tubes of aluminium allloy 6063 according to EN 754-2

Типичные механические свойства

Таблица 5 – Typical mechanical properties of alloy 6063 [1]

Коэффициент Пуассона

0,33.

Модуль упругости

Модуль упругости при растяжении – 68300 МПа.
Модуль упругости при сдвиге – 25800 МПа.
Модуль упругости при сжатии – 69700 МПа.

Физические свойства

Плотность

2,69 г/см³ при 20 °С

Температура плавления-кристаллизации

Температура ликвидус сплава 6063: 655 °С

Температура солидус сплава 6063: 615 °С

Коэффициент линейного термического расширения

Линейный: 23,4 мкм/(м·°С) в интервале от 20 до 100 °С.
Объемный: 67∙10^-6 м³/(м³∙ °С)

Свариваемость

Хорошо сваривается дуговой сваркой в среде инертного газа, в частности, аргонно-дуговой сваркой, как неплавящимся электродом (GTAW-TIG), так и плавящимся электродом (GMWA-MIG).
Обычный сварочный сплав – 4043.

Groove weld strength

Прочность сварного шва является важным фактором при выборе подходящего присадочного сплава. Тепло сварки размягчает алюминиевые сплавы, прилегающие к сварному шву, если они находятся в любом состоянии, кроме отожженного. В большинстве сварных швов с разделкой кромок ЗТВ основного сплава будет контролировать прочность соединения после сварки (Fig. 1)

Для полного отжига термообрабатываемых сплавов, в том числе, сплава 6063, требуется от 2 до 3 часов при температуре их отжига в сочетании с медленным охлаждением. При сварке этого не происходит, и ЗТВ будет состоять из нескольких стадий растворения и разной степени осаждения в зависимости от термических условий, как показано на рис. 2. Степень размягчения ЗТВ весьма чувствительна к максимальной температуре. достигаемой в определенном месте, а также время при этой температуре [1].

Fig. 1 – Heat-Affected Zone in Welded Aluminium Joints [2]

Термическая обработка

Сплав 6063 относится к сплавам серии 6XXX (Al-Mg-Si). Эти сплавы, содержащие Mg и Si легко поддаются термообработке. Он 6063 имеет относительно низкие объемные доли Mg и Si и поэтому Mg2Si полностью растворяется при обработке на твердый раствор и затем выделяется при старении.

Температура отжига

415 °С.

Температура закалки

520 °С.

Искусственное старение

175 °С в течение 8 часов.

Гибка

В состоянии Т4.

Press quenching

Скорость охлаждения после экструзии должна быть достаточно высокой, чтобы сохранить Mg и Si в твердом растворе. В этом случае механические свойства будут максимальными за счет выделения частиц Mg2Si во время последующего старения (рисунок 3).

Скорость охлаждения для сплавов серии 6000 определяется поперечным размером профиля и охлаждающей средой, такими как:

спокойный воздух
вентиляторы
водовоздушная смесь
вода.

В таблице 5 показаны типичные скорости охлаждения, которые требуются для эффективной закалки профилей из сплавов серии 6000, в том числе, сплава 6063 [5].

Fig. 3 – Diagrammatic sketch of press heat treatment cycle for 6063 alloy [4]

Table 6 – Recommended Quench Rates and Methods for Various 6000 Series Alloys [5]

Модификации

Алюминиевый сплав 6063А

0,15-0,35 % Fe; 0,30-0,6 % Si; 0,6-0,9 % Mg
Прочностные свойства немного выше, чем у сплава 6063 (на 15-25 МПа для состояния Т6) без снижения качества анодирования

Алюминиевый сплав 6463

0,15 % Fe; 0,20 % Cu
Прочностные свойства чуть ниже, чем у сплава 6063
Применяется для получения блестящей анодированной поверхности.

Сплав 6063 в Еврокоде 9 (EN 1999-1-1)

Table 5 – Keys [3]

The material properties given in this section are specified as characteristic values. They are based on the minimum values given in the relevant product standard (Table 6) [3]
Characteristic values of the proof strength f0 and the ultimate tensile strength fu for aluminium alloy 6063 for a range of tempers and thicknesses are given in Table 7 for sheet, strip and plate products; Table 8 for extruded rod/bar, extruded tube and extruded profiles and drawn tube [3].

Таблица 7 – Фрагмент таблицы 3.1а из EN 1999-1-1.
Cплав 6063 среди сплавов из серии 6000 [3]

Таблица 8 – Фрагмент таблицы 3.2.b из EN 1999-1-1.
Сплав 6063 [3]

Источники:

Aluminum and Aluminum Alloys, ed. J. R. Davis – 1996
TALAT Lecture 4204 – Design Aspects
EN 1999-1-1:2007 Eurocode 9: Design of aluminium structures – Part 1-1 : General structural rules
Carl V. Lynch, Aluminum Extrusion Technology Seminar, Chicago, 1969

В Справочник деформируемых алюминиевых сплавов