T6 vs T651: Designación y comparación de templados de aleación de aluminio

Aluminio Es un material estructural conocido por sus propiedades ligeras. Se puede hacer aún más fuerte aleándolo y sometiéndolo a un tratamiento térmico o trabajo en frío. El temperamento, además de los elementos de aleación, también afecta las propiedades del metal.

Tanto el aluminio T6 como el aluminio T651 son aleaciones de aluminio tratadas térmicamente que comparten características comunes como resistencia, ligereza y resistencia a la corrosión. Estas propiedades los hacen adecuados para diversas aplicaciones. Sin embargo, tienen claras diferencias y la elección entre los dos dependerá de la aplicación específica.

Para comprender mejor estas diferencias, es fundamental conocer el sistema de designación del temperamento del aluminio. Al comprender los diferentes estados de ánimo de la aleación de aluminio, podrá seleccionar el material apropiado para Mecanizado de aluminio CNC.

Sistema común de designación de temperamento para aleaciones de aluminio

Las aleaciones de aluminio se clasifican en diferentes designaciones de temple, cada una de las cuales representa un tratamiento o proceso específico aplicado al material. Hay cinco designaciones básicas de temperamento:

1. F (tal como está fabricado): se utiliza para productos de aluminio forjado o fundido que han pasado por un proceso de conformación como laminado, extrusión, forja, embutición o fundición. El temple F indica que no hubo un control especial sobre las condiciones térmicas o los procesos de endurecimiento por deformación durante el trabajo del material. La mayoría de los productos templados F se consideran productos "semiacabados".
2. O (recocido): el temple O se utiliza para productos de aluminio forjado o fundido que han sido moldeados mediante embutición, fundición, laminación, extrusión o forja, y en algún momento del proceso han sido recocidos. El recocido es un proceso de tratamiento térmico que se utiliza para lograr la condición de menor resistencia en el material. Esta designación de temple se elige para maximizar la trabajabilidad posterior o para mejorar la ductilidad y la tenacidad.
3. H (endurecido por deformación): se utiliza para aleaciones forjadas no tratables térmicamente que han pasado por un proceso llamado endurecimiento por deformación o endurecimiento por trabajo. El endurecimiento por deformación es un método para aumentar la resistencia de la aleación sometiéndola a deformación plástica, como el trabajo en frío.
4. W (tratado térmicamente en solución): el temple W tiene un uso limitado y sólo se aplica a aleaciones que envejecen natural y espontáneamente después de sufrir tratamiento térmico de solución. El tratamiento térmico en solución implica calentar la aleación a una temperatura específica y luego enfriarla rápidamente para lograr propiedades específicas. Indica que el material ha sido tratado térmicamente con solución.
5. T (tratado térmicamente): se utiliza para aleaciones que han sido tratadas térmicamente para producir estados de ánimo estables distintos de F, O o H. Cuando un producto se trata térmicamente, se designa con un estado de ánimo "-T". El dígito después de la T indica el tratamiento térmico específico aplicado a la aleación. Esto puede incluir tratamientos complementarios con o sin endurecimiento por deformación.

Designaciones de temperamento en “T” para aleación de aluminio

La designación del temple en las aleaciones de aluminio se indica mediante un sufijo con guión agregado al número de aleación básica, como "-T651" en "6061-T651". El primer carácter, al igual que la “T”, indica el tipo de tratamiento que ha sufrido la aleación. El dígito que sigue al carácter, junto con la letra mayúscula, representa el tipo y orden de operación específicos.

Cuando se trata de aleaciones de aluminio forjado, normalmente se les asigna un número de cuatro dígitos. El primer dígito de este número identifica el elemento de aleación principal utilizado en la aleación, como se muestra en la siguiente tabla. Para aleaciones de fundición, el cuarto dígito está separado de los primeros tres dígitos por un punto decimal e indica la forma de la aleación, ya sea en forma de fundición o de lingote. Por ejemplo, las series 1xxx, 3xxx, 5xxx y 7xxx significan aleaciones de aluminio forjado, mientras que las series 1xx.x, 3xx.x, 5xx.x y 7xx.x representan aleaciones de aluminio fundido.

En términos de tratamiento térmico, las series 1xxx, 3xxx y 5xxx son aleaciones no tratables térmicamente, mientras que las series 2xxx, 6xxx y 7xxx son aleaciones tratables térmicamente. La serie 4xxx, por otro lado, puede contener aleaciones tanto tratables térmicamente como no tratables térmicamente.

Subdivisiones de T Temper

A continuación se detallan las diferentes subdivisiones del temple T y sus correspondientes tratamientos para aleaciones de aluminio:

• T1: La aleación se enfría a partir de un proceso de conformación a temperatura elevada y se envejece naturalmente para lograr una condición estable.
• T2: Este templado es específico para productos fundidos que han sido recocidos.
• T3: La aleación se somete a un tratamiento térmico en solución y luego a un trabajo en frío.
• T4: La aleación se somete a un tratamiento térmico de solución y se envejece naturalmente para alcanzar una condición estable.
• T5: La aleación se enfría a partir de un proceso de conformación a temperatura elevada y luego se envejece artificialmente.
• T6: Esta es una de las designaciones de temperamento más comunes, como 6061-T6. Implica un tratamiento térmico de solución seguido de envejecimiento artificial. Muchas aleaciones en las condiciones -W y -T4 se envejecen artificialmente para lograr el temple T6. Este tratamiento ofrece el máximo endurecimiento por precipitación y, por lo tanto, el máximo límite elástico.
• T7: Se somete a un tratamiento térmico en solución y luego a una estabilización.
• T8: Implica tratamiento térmico en solución, trabajo en frío y envejecimiento artificial.
• T9: La aleación se somete a un tratamiento térmico en solución, envejecimiento artificial y luego trabajo en frío.
• T10: La aleación se enfría a partir de un proceso de conformación a temperatura elevada, se envejece artificialmente y luego se trabaja en frío.

Acerca del aluminio T6 y el aluminio T651

Acerca del aluminio T6

T6 es un templado muy buscado para aleaciones de aluminio debido a su notable resistencia y excepcionales propiedades mecánicas. Es ampliamente utilizado en diversas aplicaciones industriales. Además de los elementos de aleación, el proceso de templado también juega un papel importante en la mejora de las propiedades de la aleación de aluminio.

Templado de aluminio T6

Como se mencionó anteriormente, las aleaciones de aluminio tienen principalmente cinco designaciones de temperamento. La designación "T" se utiliza para aleaciones que han sido sometidas a tratamiento térmico. El dígito que sigue a la “T” representa un proceso de tratamiento térmico específico. En el templado T6 para aluminio, la aleación se somete a una secuencia de tratamientos que comienza con un tratamiento térmico en solución y es seguido por un envejecimiento artificial.

Proceso de tratamiento térmico

En primer lugar, la aleación se somete a un proceso de solución sólida calentándola a 525 ℃ durante una hora. Este tratamiento garantiza que la aleación se vuelva completamente homogénea en su estado sólido, lo que significa que todos los elementos de la aleación se distribuyen uniformemente. Luego la aleación se enfría en agua para evitar la formación de precipitados. En consecuencia, a temperatura ambiente, todos los elementos de aleación permanecen en la solución sólida. El enfriamiento rápido no se realiza intencionalmente para fortalecer la aleación, pero contribuye a aumentar la resistencia.

Posteriormente, si la aleación se calienta dentro del rango de temperatura de 162-205 ℃, los elementos de aleación comienzan a precipitar y formar conjuntos ordenados conocidos como zonas GP. Estas zonas GP proporcionan a la aleación de aluminio la resistencia necesaria. La duración del calentamiento varía según la temperatura: desde 1 hora a 205 ℃ hasta 8 horas a 162 ℃. A pesar de las diferentes velocidades de calentamiento y temperaturas, normalmente se logran resultados similares.

Para una comprensión más clara del tratamiento térmico en las industrias, puede consultar el siguiente enlace de youtube:

Propiedades mecánicas del aluminio T6

La aplicación del templado T6 al aluminio da como resultado un aumento significativo en el límite elástico, con una mejora aproximada de cuatro veces en comparación con el aluminio templado 0. Por ejemplo, consideremos el ejemplo de aluminio 6061 en la condición de temple 0, que exhibe un límite elástico de 55 MPa y una resistencia a la tracción de 125 MPa. Cuando esta misma aleación de aluminio se trata con el templado T6, el límite elástico puede alcanzar un mínimo de 240 MPa y la resistencia a la tracción puede superar los 290 MPa.

Este aumento sustancial de resistencia, combinado con su bajo peso, otorga a las aleaciones de aluminio templado T6 una ventaja sobre otros materiales. Como resultado, encuentran aplicaciones generalizadas en diversas industrias.

La aleación de aluminio templado T6 se utiliza mucho, principalmente debido a su alta relación resistencia-peso, soldabilidad y resistencia a la corrosión. Estas son algunas de sus principales aplicaciones:

• Embarcaciones: El aluminio templado T6 se utiliza ampliamente en la fabricación de embarcaciones debido a su excelente resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para entornos marinos.
• Aviones comerciales y militares: La aleación de aluminio templado T6 se emplea ampliamente en la industria aeroespacial, tanto en aviones comerciales como militares. Su combinación de propiedades de resistencia y ligereza contribuye a mejorar la eficiencia del combustible y el rendimiento general.
• Cuadros de bicicletas: el aluminio templado T6 es una opción popular para los cuadros de bicicletas, ya que proporciona la resistencia necesaria y mantiene el peso del cuadro relativamente bajo.
• Piezas automotrices: Varios componentes de la industria automotriz se benefician de las características de resistencia y ligereza del aluminio templado T6. Estos incluyen piezas de motor, componentes de chasis y paneles de carrocería.
• Carretes de pesca y escaleras de bomberos: El aluminio templado T6 también se utiliza en la fabricación de carretes de pesca debido a su resistencia a la corrosión y ligereza. Las escaleras de bomberos también suelen utilizar esta aleación de aluminio por su relación resistencia-peso.

Pros y contras del aluminio T6

Ventajas

• El proceso de templado T6 da como resultado un material de aluminio liviano y de alta resistencia.
• Mejora la resistencia a la corrosión del aluminio, haciéndolo altamente resistente al deterioro causado por diversos factores ambientales. También presenta buena soldabilidad, lo que permite una fácil unión o fabricación.
• En comparación con otras aleaciones de aluminio de alta resistencia, el aluminio templado T6 también demuestra una mejor formabilidad, lo que permite darle forma y moldear más fácilmente. También exhibe una alta maquinabilidad que le permite trabajar con diversas técnicas o procesos de mecanizado.

Desventajas

• Las propiedades ideales del aluminio templado T6 se logran mediante un complejo proceso de tratamiento térmico, que requiere una atención meticulosa a parámetros como la velocidad de calentamiento, la duración y la temperatura.
• Sin embargo, debido a las complejidades involucradas en su tratamiento térmico, el aluminio templado T6 tiende a ser más caro en comparación con otros grados de aluminio como el T5.
• Vale la pena señalar que el templado T6 puede provocar una reducción de la ductilidad de la muestra de aluminio. Esto significa que el material se vuelve menos flexible o maleable.
• Además, cuando se trabaja con muestras de aluminio más gruesas, lograr un tratamiento térmico eficaz puede presentar desafíos debido al enfriamiento desigual durante el proceso de templado T6. Es posible que sean necesarias modificaciones en el proceso de templado para muestras más gruesas para garantizar un tratamiento térmico óptimo y, en última instancia, ahorrar tiempo y material.

Acerca del aluminio T651

El aluminio T651 es esencialmente un subconjunto del templado T6 y ofrece una procesabilidad mejorada en comparación con las aleaciones templadas T6. Esto lo hace particularmente útil para procesos de mecanizado como rectificado, corte y pulido. Cuando necesite trabajar con aluminio en este tipo de operaciones de mecanizado, el templado T651 proporciona una mayor facilidad de procesamiento.

Templado de aluminio T651

El proceso de templado del T651 comienza con la creación de una solución sólida. A continuación, se realiza el alivio de tensiones estirando el material. Finalmente, se realiza un envejecimiento artificial para lograr este temperamento.  

Proceso de tratamiento térmico

El proceso de tratamiento térmico para lograr el templado T651 difiere del templado T6. Además de los pasos involucrados en el templado T6, el templado T651 incluye un paso adicional conocido como alivio de tensión.

Después del proceso de templado, que enfría rápidamente la aleación, se realiza un alivio de tensiones para aliviar las tensiones internas atrapadas dentro del material. Esto se logra estirando mecánicamente la muestra, también conocido como estiramiento enfriado, utilizando una máquina de estiramiento especializada. Este paso mejora la estabilidad dimensional de la aleación, permitiéndole mantener su forma durante el procesamiento y uso posteriores.

Después del alivio de tensiones, el proceso de envejecimiento se lleva a cabo de manera similar al templado T6. Esto implica someter el material a un tratamiento térmico controlado para fomentar la formación de precipitados fortalecedores dentro del aluminio.

La incorporación de alivio de tensión en el templado T651 mejora las propiedades generales y la estabilidad dimensional de la aleación.

Propiedades mecánicas del aluminio T651

El temple T651 del aluminio 6061 mantiene sus propiedades mecánicas, incluido el módulo elástico, la resistencia a la tracción y la dureza. Esta retención de una alta relación resistencia-peso y dureza lo hace muy adecuado para diversas aplicaciones de procesamiento.

Durante el procesamiento, una vez que se elimina la fuerza externa, las tensiones internas permanecen dentro del material. Estas tensiones internas pueden provocar un efecto de recuperación, lo que resulta en cambios observables de tamaño o forma.

El templado T651 se utiliza ampliamente en dispositivos fijos, como la fabricación de moldes, componentes aeroespaciales y eléctricos. Partes de automóvil, placas gruesas, forjado y mecanizado de precisión.

Pros y contras del aluminio T651

Ventajas

• El templado T651 conserva todas las excelentes propiedades proporcionadas por el templado T6, incluida su alta resistencia, resistencia a la corrosión, naturaleza liviana y soldabilidad.
• El templado T651 es muy adecuado para procesos de mecanizado ya que ayuda a prevenir la deformación del material y mejora la estabilidad dimensional después del procesamiento.

Desventajas

• La inclusión de un paso adicional en el proceso de tratamiento térmico El templado T651 lo hace más costoso en comparación con el templado T6.
• La presencia de un paso adicional que implica un estiramiento controlado en el proceso de templado T651 da como resultado un mayor tiempo de procesamiento.

Diferencia entre el temperamento T6 y T651

T6: tratamiento en solución + envejecimiento artificial. Este templado es adecuado cuando no hay necesidad de una estabilidad dimensional precisa o un margen elástico en la pieza de trabajo. 

T651: tratamiento en solución + alivio del estrés mediante estiramientos + envejecimiento artificial. Se recomienda para piezas de trabajo precisas para evitar la recuperación elástica después del procesamiento y garantizar la estabilidad dimensional.

El templado T651 exhibe una maquinabilidad superior en comparación con el templado T6. También demuestra una distorsión reducida después del procesamiento, lo que la convierte en la opción preferida en aplicaciones que requieren formas complejas y alta precisión. Sin embargo, las aleaciones templadas T651 son generalmente más caras en comparación con las aleaciones templadas T6. El siguiente cuadro proporciona una comparación de las propiedades de estos dos temperamentos:

Aluminio 6061 T6 frente a T651

Las propiedades mecánicas del aluminio 6061 se pueden alterar mediante diferentes métodos de tratamiento térmico sin cambiar los elementos de aleación. Aquí está una comparación entre el aluminio 6061 T6 y T651:

Fuerza

Tanto el aluminio 6061 T6 como el T651 tienen una resistencia a la tracción similar, alrededor de 310 MPa. Probablemente tengan la misma densidad, lo que da como resultado una alta relación resistencia-peso. Durante el proceso de tratamiento térmico sólo se realiza estiramiento, sin alterar otros parámetros, contribuyendo a sus características de alta resistencia.

Tratamiento térmico

En el templado T6, la aleación se calienta a 980°F durante una hora y luego se enfría en agua. Este proceso de enfriamiento atrapa tensiones residuales dentro de la muestra debido al enfriamiento desigual del núcleo y la superficie. Por el contrario, el templado T651 implica estirar la muestra enfriada de 1 a 3% usando una máquina de estiramiento para eliminar estas tensiones residuales.

Estabilidad dimensional

Las placas de aluminio 6061 T651 exhiben una estabilidad dimensional superior. La ausencia de tensiones internas permite el mecanizado sin distorsionar la muestra final. En comparación, el templado T6 ofrece alta resistencia pero es propenso a sufrir una distorsión significativa durante los procesos de mecanizado.

Aplicaciones

Debido a su excelente estabilidad dimensional y alta maquinabilidad, el T651 se usa comúnmente en aplicaciones sofisticadas. Tanto el templado T6 como el T651 son muy populares en diversas industrias y tienen una tasa de uso más alta en comparación con otras aleaciones de aluminio.  

Aluminio 7075 T6 frente a T651

Aluminio 7075-T6

El aluminio 7075-T6 es un grado de aleación de aluminio 7075 que ha sido sometido al temple T6. Este temperamento se logra mediante un proceso de dos pasos que involucra tratamiento con solución y envejecimiento artificial. En el tratamiento en solución, el aluminio se calienta a aproximadamente 450 °C durante un período específico, seguido de un enfriamiento rápido. A continuación, el material se envejece artificialmente a unos 120°C durante 24 horas, lo que le permite alcanzar las propiedades deseadas.

El grado de aluminio 7075-T6 presenta una maquinabilidad favorable, pero no se recomienda para aplicaciones de soldadura. Ofrece alta estabilidad durante el mecanizado, excepcional resistencia al estrés y una excelente relación resistencia-peso. En consecuencia, esta aleación es particularmente adecuada para piezas estructurales que experimentan altos niveles de tensión.

Aluminio 7075-T651

Esta aleación pertenece a la serie 7, que consta de aleaciones de aluminio con zinc como elemento de aleación principal.

Su proceso de tratamiento térmico es similar al del 6061-T6, donde el templado base es T6. Esto implica un tratamiento térmico de solución, enfriamiento y posterior envejecimiento artificial. Los elementos fortalecedores durante el envejecimiento son el magnesio y el zinc-aluminio-cobre.

Una característica distintiva de esta aleación es la inclusión del número "5", que indica que la tensión se alivia mediante el estiramiento. Además, el número "1" indica que la cantidad de tensión liberada mediante el estiramiento suele estar entre 0,5% y 2%.

Aluminio 7075 T6 frente a T651

El aluminio 7075 T6 y T651 son grados diferentes de la misma aleación y comparten una composición de aleación similar. Sin embargo, se someten a diferentes procesos de tratamiento térmico, lo que da lugar a sus respectivas designaciones como T651 y T6.

Estos grados exhiben diferentes propiedades mecánicas debido a sus distintos métodos de procesamiento. Por ejemplo, el templado T651 generalmente ofrece un rendimiento y una resistencia a la tracción ligeramente mayores en comparación con el templado T6 en material de aluminio 7075. Por el contrario, T651 puede tener un porcentaje de alargamiento menor en comparación con la aleación T6.

Aluminio 6061-T6 frente a 7075-T6

¿Cuál es la diferencia entre el aluminio 7075-T6 y 6061-T6? Los dos cuadros siguientes incluyen las propiedades físicas, las propiedades mecánicas y la composición química del aluminio 6061-T6 y 7075-T6.

Comparación de la composición del aluminio 6061-T6 y 7075-T6

Comparación de las propiedades del aluminio 6061-T6 y 7075-T6

Aluminio 6061-T6 frente a 7075-T651

Tanto el aluminio 6061-T6 como el 7075-T651 son aleaciones de aluminio tratadas térmicamente con propiedades similares. Ambos son fuertes y mecanizables. Sin embargo, existen diferencias notables entre ellos.

El aluminio 7075-T651 exhibe una mayor resistencia a la tracción y límite elástico en comparación con el aluminio 6061-T6. Esto indica una mayor resistencia a la deformación. Por otro lado, el aluminio 6061-T6 es más dúctil, lo que lo hace más resistente al agrietamiento y más fácil de mecanizar.

Cómo elegir entre T6 y T651

T6

El templado T6 es adecuado para los siguientes requisitos:

• Cuando se requiere una alta relación resistencia-peso, el templado T6 proporciona suficiente dureza y resistencia, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de carga pesada.
• Cuando los procesos de mecanizado para la fabricación de piezas son relativamente simples y requieren menos pasos y menos tiempo de procesamiento, se prefiere el temple T6.
• Si el presupuesto es un factor crucial en el proceso de toma de decisiones, el temperamento T6 suele ser más rentable en comparación con el T651.

T651

El templado T651 se prefiere comúnmente en las siguientes industrias o aplicaciones:

• Cuando es necesario mejorar la maquinabilidad de las aleaciones de aluminio, se emplea el templado T651 mediante estiramiento controlado.
• En aplicaciones que requieren alta estabilidad dimensional Después de los procesos de mecanizado, el proceso recomendado es el templado T651. Este proceso de templado elimina las tensiones internas, lo que da como resultado distorsiones mínimas. Es particularmente adecuado para industrias como la automatización y la robótica.
• El estiramiento controlado involucrado en el templado T651 también mejora la soldabilidad de la aleación de aluminio. Por lo tanto, en los casos en los que se requiere un rendimiento de soldadura superior, se utiliza el templado T651.

Conclusión

Una ligera variación en el proceso de tratamiento térmico ha dado como resultado mejoras significativas en propiedades mecánicas clave. Ambas aleaciones, Al7075-T651 y Al7075-T6, se someten a tratamientos de solución sólida y procesos de endurecimiento por envejecimiento. Sin embargo, en el templado T651, el estiramiento también se realiza antes del enfriamiento, lo que mejora en gran medida la maquinabilidad y la conformabilidad.

Teniendo en cuenta estas diferencias, la selección de cualquiera de las aleaciones depende de las propiedades deseadas. T651 es superior en términos de soldadura, maquinabilidad y estabilidad dimensional. Sin embargo, implica un proceso de tratamiento térmico más complejo y es comparativamente más caro. Si no se comprometen estas propiedades, se debe elegir T651. Sin embargo, si se puede hacer algún compromiso con estas propiedades para ahorrar costos, se puede utilizar la aleación T6, menos costosa. T651 es una excelente opción para fabricar placas gruesas, fresado y forjado. Si una maquinabilidad y conformabilidad justas son suficientes, se recomienda el templado T6, fácilmente disponible y menos costoso.

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