T6 対 T651: アルミニウム合金テンパーの指定と比較

アルミニウム 軽量であることで知られる構造材料です。合金化し、熱処理や冷間加工を施すことでさらに強度を高めることができます。の 気性、合金元素に加えて、金属の特性にも影響を与えます。

アルミニウム T6 とアルミニウム T651 は両方とも、強度、軽量性、耐食性などの共通の特性を共有する熱処理アルミニウム合金です。これらの特性により、さまざまな用途に適しています。ただし、これらには明確な違いがあり、どちらを選択するかは特定のアプリケーションによって異なります。

これらの違いをよりよく理解するには、アルミニウムの質別指定システムについて学ぶことが重要です。アルミニウム合金の異なる焼戻しを理解することにより、アルミニウム合金に適した材料を選択することができます。 CNCアルミ加工.

アルミニウム合金の共通質質指定制度

アルミニウム合金はさまざまな焼き戻し指定に分類され、それぞれが材料に適用される特定の処理またはプロセスを表します。 5 つの基本的な気性指定があります。

1. F (製造時): 圧延、押出、鍛造、絞り加工などの成形プロセスを経た鍛造または鋳造アルミニウム製品に使用されます。 鋳造。 F 焼き戻しは、材料の加工中に熱条件や歪み硬化プロセスに対して特別な制御がなかったことを示します。ほとんどの F テンパー製品は「半完成品」とみなされます。
2. O (焼きなまし): O 調質は、引き抜き、鋳造、圧延、押出、または鍛造によって成形され、プロセスのある時点で焼きなましされた鍛造または鋳造アルミニウム製品に使用されます。アニーリングは、材料の強度を最低の状態にするために使用される熱処理プロセスです。この焼き戻し指定は、その後の加工性を最大化するため、または延性と靭性を強化するために選択されます。
3. H (ひずみ硬化): ひずみ硬化または加工硬化と呼ばれるプロセスを経た非熱処理鍛造合金に使用されます。ひずみ硬化は、冷間加工などの塑性変形を合金に施すことによって合金の強度を高める方法です。
4. W (溶体化熱処理): W 焼き戻しはその用途が限定されており、処理後に自然かつ自然に時効する合金にのみ適用されます。 溶体化熱処理。溶体化熱処理では、合金を特定の温度に加熱し、その後急速に冷却して特定の特性を実現します。これは、材料が溶体化熱処理されていることを示します。
5. T (熱処理): F、O、または H 以外の安定した質質を生成するために熱処理された合金に使用されます。製品が熱処理される場合、「-T」質質で指定されます。 T の後の数字は、合金に適用される特定の熱処理を示します。これには、ひずみ硬化の有無にかかわらず、追加の処理が含まれる場合があります。

アルミニウム合金の「T」質質指定

アルミニウム合金の質別記号は、「6061-T651」の「-T651」のように、基本合金番号にハイフンでつながれた接尾辞を付けて表されます。最初の文字は「T」と同様、合金に施された処理の種類を示します。文字に続く数字と大文字は、特定の操作の種類と順序を表します。

鍛造アルミニウム合金には、通常 4 桁の番号が割り当てられます。この番号の最初の桁は、以下の表に示すように、合金に使用される主要な合金元素を識別します。鋳造合金の場合、最初の 3 桁と小数点で区切られた 4 桁目は、合金の形状 (鋳造かインゴットか) を示します。たとえば、1xxx、3xxx、5xxx、7xxx シリーズは鍛造アルミニウム合金を意味し、1xx.x、3xx.x、5xx.x、7xx.x シリーズは鋳造アルミニウム合金を表します。

熱処理に関しては、1xxx、3xxx、5xxx シリーズは非熱処理合金、2xxx、6xxx、7xxx シリーズは熱処理可能な合金です。一方、4xxx シリーズには、熱処理可能な合金と熱処理不可能な合金の両方を含めることができます。

T テンパーの下位区分

ここでは、T 焼き戻しのさまざまな区分と、それに対応するアルミニウム合金の処理を示します。

• T1: 合金は高温の成形プロセスから冷却され、安定した状態を達成するために自然に時効されます。
• T2: この焼き戻しは、焼きなましされた鋳造製品に特化しています。
• T3: 合金は溶体化熱処理され、その後冷間加工されます。
• T4: 合金は溶体化熱処理を受け、安定した状態に達するまで自然時効処理されます。
• T5: 合金は高温成形プロセスから冷却され、その後人工的に時効されます。
• T6: これは、6061-T6 など、最も一般的な質別指定の 1 つです。溶体化熱処理とその後の熱処理が含まれます。 人工老化。 -W および -T4 条件の多くの合金は、T6 焼き戻しを達成するために人工的に時効処理されます。この処理により、最大の析出硬化が得られ、したがって最大の降伏強度が得られます。
• T7：溶体化処理を行った後、安定化処理を行います。
• T8: 溶体化熱処理、冷間加工、および人工時効が含まれます。
• T9: 合金は溶体化熱処理、人工時効、その後冷間加工を受けます。
• T10: 合金は高温成形プロセスから冷却され、人工的に時効され、その後冷間加工されます。

アルミニウム T6 およびアルミニウム T651 について

アルミニウム T6 について

T6 は、その顕著な強度と優れた機械的特性により、アルミニウム合金の人気の高い焼き戻し材です。さまざまな産業用途で広く使用されています。合金元素に加えて、焼き戻しプロセスもアルミニウム合金の特性を向上させる上で重要な役割を果たします。

アルミニウム T6 テンパー

前述したように、アルミニウム合金には主に 5 つの質別指定があります。 「T」指定は、熱処理を受けた合金に使用されます。 「T」に続く数字は特定の熱処理プロセスを表します。アルミニウムの T6 焼き戻しでは、合金は溶体化熱処理から始まり人工時効が続く一連の処理を受けます。

熱処理工程

まず、合金を525℃で1時間加熱することにより固溶化処理を行います。この処理により、合金は固体状態で完全に均質になり、すべての合金元素が均一に分散されます。その後、合金は水中で急冷され、析出物の形成を防ぎます。その結果、室温ではすべての合金元素が固溶体に残ります。急速焼入れは合金を強化するために意図的に行われるわけではありませんが、強度の向上に貢献します。

その後、合金を 162 ～ 205℃の温度範囲内で加熱すると、合金元素が析出し始め、GP ゾーンとして知られる規則正しい配列を形成します。これらの GP ゾーンにより、アルミニウム合金に必要な強度が与えられます。加熱時間は温度により異なりますが、205℃で1時間から162℃で8時間までとなります。加熱速度と温度が異なるにもかかわらず、通常は同様の結果が得られます。

産業における熱処理をより明確に理解するには、次の YouTube リンクを参照してください。

アルミニウム T6 の機械的性質

アルミニウムに T6 焼き戻しを適用すると、降伏強度が大幅に向上し、0 焼き戻しアルミニウムと比較して約 4 倍向上します。たとえば、次の例を考えてみましょう。 6061アルミニウム 0 焼戻し条件では、55 MPa の降伏強さと 125 MPa の引張強さを示します。この同じアルミニウム合金を T6 焼き戻し処理すると、降伏強度は最低 240 MPa に達し、引張強度は 290 MPa を超えることがあります。

この大幅な強度の向上と軽量化により、T6 焼き戻しアルミニウム合金は他の材料よりも優れています。その結果、さまざまな業界で広く応用されています。

T6 調質アルミニウム合金は、主にその高い強度重量比、溶接性、耐食性により、よく利用されています。その主な用途のいくつかを次に示します。

• 船舶: T6 調質アルミニウムは、その優れた耐食性により船舶の製造に広く使用されており、海洋環境に最適です。
• 民間航空機および軍用航空機: T6 調質アルミニウム合金は、民間航空機と軍用航空機の両方で航空宇宙産業で広く使用されています。強度と軽量特性の組み合わせにより、燃料効率と全体的なパフォーマンスの向上に貢献します。
• 自転車フレーム: T6 焼き戻しアルミニウムは、フレームの重量を比較的軽く保ちながら必要な強度を提供するため、自転車フレームとして一般的な選択肢です。
• 自動車部品: 自動車産業のさまざまなコンポーネントは、T6 焼戻しアルミニウムの強度と軽量特性の恩恵を受けています。これらには、エンジン部品、シャーシ部品、ボディパネルが含まれます。
• 釣り用リールと消防士用はしご: T6 焼戻しアルミニウムは、その耐食性と軽量性により、釣り用リールの製造にも使用されています。消防士のはしごにも、強度と重量の比率を考慮してこのアルミニウム合金がよく使用されています。

アルミニウム T6 の長所と短所

利点

• T6 焼き戻しプロセスにより、軽量かつ高強度のアルミニウム素材が得られます。
• アルミニウムの耐食性を高め、さまざまな環境要因による劣化に強くなります。溶接性も良好で、接合や加工が容易です。
• 他の高強度アルミニウム合金と比較して、T6 調質アルミニウムは成形性も向上しているため、成形や成形が容易になります。また、高い被削性を示し、さまざまな加工技術やプロセスに対応できます。

短所

• T6 焼き戻しアルミニウムの理想的な特性は、加熱速度、加熱時間、温度などのパラメーターに細心の注意を払う必要がある複雑な熱処理プロセスを通じて実現されます。
• ただし、熱処理が複雑なため、T6 焼き戻しアルミニウムは、T5 などの他のアルミニウム グレードと比較して高価になる傾向があります。
• T6 焼き戻しはアルミニウムサンプルの延性の低下につながる可能性があることに注意してください。これは、材料の柔軟性や展性が低下することを意味します。
• さらに、より厚いアルミニウムのサンプルを扱う場合、T6 焼き戻しプロセス中の冷却が不均一になるため、効果的な熱処理を達成することが困難になる可能性があります。より厚いサンプルの場合、最適な熱処理を確保し、最終的に時間と材料の両方を節約するには、焼き戻しプロセスの変更が必要になる場合があります。

アルミニウムT651について

アルミニウム T651 は本質的に T6 焼き戻し合金のサブセットであり、T6 焼き戻し合金と比較して加工性が向上しています。これにより、研削、切断、研磨などの機械加工プロセスに特に役立ちます。 研磨。このような種類の機械加工でアルミニウムを使用する必要がある場合、T651 調質を使用すると加工が容易になります。

アルミニウム T651 焼き戻し

T651 の焼き戻しプロセスは、固溶体を作成することから始まります。その後、素材を引き伸ばすことで応力緩和を行います。最後に、この質を達成するために人工熟成が行われます。  

熱処理工程

T651 焼戻しを達成するための熱処理プロセスは、T6 焼戻しとは異なります。 T6 焼き戻しに含まれる手順に加えて、T651 焼き戻しには応力除去として知られる追加の手順が含まれます。

合金を急速に冷却する焼入れプロセスの後、材料内に閉じ込められた内部応力を緩和するために応力除去が実行されます。これは、特殊な延伸機を使用してサンプルを機械的に延伸することによって達成されます (冷却延伸とも呼ばれます)。このステップにより合金の寸法安定性が向上し、その後の加工や使用中にその形状を維持できるようになります。

応力除去後、T6 焼き戻しと同様に時効処理が行われます。これには、アルミニウム内に強化析出物の形成を促進するために、材料に制御された熱処理を施すことが含まれます。

T651 の焼き戻しに応力緩和を組み込むことで、合金の全体的な特性と寸法安定性が向上します。

アルミニウム T651 の機械的性質

アルミニウム 6061 の T651 焼き戻しは、弾性率、引張強度、硬度などの機械的特性を維持します。高い強度重量比と硬度が維持されるため、さまざまな加工用途に非常に適しています。

加工中に外力が取り除かれると、材料内には内部応力が残ります。これらの内部応力は回復効果を引き起こす可能性があり、その結果、サイズや形状に目に見える変化が生じます。

T651 焼戻しは、金型製造、航空宇宙、電気部品などの固定装置に広く利用されています。 自動車部品、厚板、型鍛造、 精密加工.

アルミニウム T651 の長所と短所

利点

• T651 焼き戻しは、高強度、耐食性、軽量性、溶接性など、T6 焼き戻しの優れた特性をすべて保持しています。
• T651 焼き戻しは、材料の変形を防ぎ、加工後の寸法安定性を高めるのに役立つため、機械加工プロセスに非常に適しています。

短所

• 追加のステップを含めることで、 熱処理工程 T651 焼き戻しの場合、T6 焼き戻しに比べてコストが高くなります。
• T651 の焼き戻しプロセスでは、制御された延伸を伴う追加のステップが存在するため、処理時間が増加します。

T6とT651の質の違い

T6：溶体化処理＋人工時効処理。 この焼き戻しは、ワークピースに正確な寸法安定性や弾性余裕が必要ない場合に適しています。 

T651: 溶解処理 + ストレッチによるストレス軽減 + 人工老化。 加工後の弾性回復を防ぎ、寸法安定性を確保するため、精密なワークに推奨します。

T651 調質は、T6 調質と比較して優れた被削性を示します。また、加工後の歪みも少ないため、複雑な形状と高精度が要求される用途に最適です。ただし、T651 調質合金は、T6 調質合金と比較すると一般に高価です。次の表は、これら 2 つの気質の特性を比較したものです。

アルミニウム 6061 T6 と T651

6061 アルミニウムの機械的特性は、合金元素を変更することなく、さまざまな熱処理方法によって変更できます。ここは アルミニウム 6061 T6 と T651 の比較:

力

アルミニウム 6061 T6 と T651 はどちらも、約 310 MPa の同様の引張強度を持っています。おそらく、密度が同じであるため、強度対重量比が高くなります。熱処理プロセスでは、他のパラメータを変更せずに延伸のみが実行されるため、高強度特性が得られます。

熱処理

T6 焼き戻しでは、合金は 980°F で 1 時間加熱され、その後水中で急冷されます。この焼入れプロセスでは、コアと表面が不均一に冷却されるため、サンプル内部に残留応力が閉じ込められます。対照的に、T651 焼戻しでは、これらの残留応力を除去するために、延伸機を使用して焼入れしたサンプルを 1 ～ 3% まで延伸します。

寸法安定性

6061 T651 アルミニウム プレートは優れた寸法安定性を示します。内部応力がないため、最終サンプルを歪ませることなく機械加工が可能になります。比較すると、T6 焼き戻しは高い強度を提供しますが、機械加工プロセス中に大きな歪みが発生する傾向があります。

アプリケーション

T651 は、優れた寸法安定性と高い機械加工性により、高度な用途でよく使用されます。 T6 と T651 調質は両方ともさまざまな業界で広く普及しており、他のアルミニウム合金と比較して使用率が高くなります。  

アルミニウム 7075 T6 と T651

アルミニウム7075-T6

アルミニウム 7075-T6 は、T6 焼き戻しを施した 7075 アルミニウム合金のグレードです。この焼き戻しは、溶体化処理と人工時効を含む 2 段階のプロセスを通じて実現されます。溶体化処理では、アルミニウムを約 450°C まで一定時間加熱し、その後急速急冷します。次に、この材料は約 120°C で 24 時間人工的に熟成され、望ましい特性に到達します。

7075-T6 アルミニウム グレードは良好な機械加工性を示しますが、溶接用途には推奨されません。加工中の高い安定性、優れた応力耐性、優れた強度重量比を実現します。したがって、この合金は高レベルの応力を受ける構造部品に特に適しています。

アルミニウム 7075-T651

この合金は 7 シリーズに属し、主な合金元素として亜鉛を含むアルミニウム合金で構成されています。

その熱処理プロセスは 6061-T6 の熱処理プロセスと同様であり、ベース焼き戻しは T6 です。これには、溶体化熱処理、焼入れ、およびその後の人工時効が含まれます。時効中の強化元素はマグネシウムと亜鉛-アルミニウム-銅です。

この合金の特徴は、伸張によって応力が緩和されることを示す「5」という数字が含まれていることです。さらに、数字の「1」は、伸長によって解放される応力の量が通常 0.5% ～ 2% であることを示します。

アルミニウム 7075 T6 と T651

アルミニウム 7075 T6 と T651 は同じ合金の異なるグレードであり、同様の合金組成を共有しています。ただし、異なる熱処理プロセスを受けるため、それぞれ T651 および T6 と呼ばれます。

これらのグレードは、それぞれの異なる加工方法により異なる機械的特性を示します。たとえば、T651 焼き戻しは、一般に、7075 アルミニウム材料の T6 焼き戻しと比較して、降伏強度と引張強度がわずかに高くなります。逆に、T651 は T6 合金と比較して伸び率が低い場合があります。

アルミニウム 6061-T6 と 7075-T6

アルミニウム 7075-T6 と 6061-T6 の違いは何ですか?次の 2 つのグラフには、6061-T6 アルミニウムと 7075-T6 アルミニウムの物理的特性、機械的特性、化学組成が含まれています。

アルミニウム 6061-T6 と 7075-T6 の組成の比較

アルミニウム 6061-T6 と 7075-T6 の特性の比較

アルミニウム 6061-T6 と 7075-T651

アルミニウム 6061-T6 と 7075-T651 は両方とも、同様の特性を持つ熱処理されたアルミニウム合金です。どちらも強度があり、機械加工も可能です。ただし、それらの間には顕著な違いがあります。

アルミニウム 7075-T651 は、アルミニウム 6061-T6 と比較して、より高い引張強度と降伏強度を示します。これは変形に対する抵抗力が大きいことを示しています。一方、アルミニウム 6061-T6 は延性が高いため、割れにくく、機械加工が容易です。

T6 と T651 のどちらを選択するか

T6

T6 焼き戻しは次の要件に適しています。

• 高い強度対重量比が必要な場合、T6 焼き戻しは十分な硬度と強度を提供するため、重荷重に耐える用途に適しています。
• 部品製造の機械加工プロセスが比較的単純で、必要なステップと処理時間が少ない場合には、T6 焼き戻しが推奨されます。
• 予算が意思決定プロセスにおいて重要な要素である場合、通常、T6 テンパーは T651 と比較してコスト効率が高くなります。

T651

T651 焼戻しは、以下の業界または用途で一般に好まれます。

• アルミニウム合金の被削性を向上させる必要がある場合、制御された延伸による T651 焼き戻しが使用されます。
• 高い性能が必要な用途では 寸法安定性 機械加工後は、T651 焼戻しを推奨します。この焼き戻しプロセスにより内部応力が除去され、歪みが最小限に抑えられます。特にオートメーションやロボット工学などの業界に適しています。
• T651 の焼き戻しに伴う制御された延伸により、アルミニウム合金の溶接性も向上します。したがって、優れた溶接性が要求される場合には、T651 焼戻しが使用されます。

結論

熱処理プロセスをわずかに変えることで、主要な機械的特性が大幅に向上しました。 Al7075-T651 と Al7075-T6 の両方の合金には、固溶体処理と時効硬化プロセスが施されています。ただし、T651 焼戻しでは、焼入れ前に延伸も行われるため、機械加工性と成形性が大幅に向上します。

これらの違いを考慮すると、どちらの合金を選択するかは、必要な特性によって異なります。 T651は溶接性、加工性、寸法安定性に優れています。ただし、より複雑な熱処理プロセスが必要となり、比較的高価になります。これらの特性に妥協がない場合は、T651 を選択する必要があります。ただし、コストを節約するためにこれらの特性をある程度妥協できる場合は、より安価な T6 合金を使用できます。 T651 は、厚板の製造、フライス加工、型鍛造に最適です。ある程度の機械加工性と成形性が十分である場合は、容易に入手でき、より安価な T6 焼き戻しが推奨されます。

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