6061 알루미늄 6000 시리즈의 대표적인 열처리 합금 중 하나입니다. 알루미늄 협회(AA)에서 UNS 번호 A96061로 지정받은 이 합금은 "다재다능하고 비용 효율적인 범용 합금"으로 자리매김했습니다. 마그네슘(Mg)과 실리콘(Si)을 주 합금 원소로 사용하여 열처리를 통해 강도를 크게 향상시키는 동시에 뛰어난 내식성, 가공성, 용접성 및 성형성을 제공합니다.
그 결과, 이 합금은 산업용으로 가장 널리 사용되는 알루미늄 합금 중 하나가 되었으며, 종종 진정한 "만능 합금"으로 간주됩니다.
1.06061 알루미늄 합금이란?
6061 알루미늄은 열처리가 가능한 Al-Mg-Si 합금(6xxx 시리즈의 핵심 소재)입니다. 마그네슘(Mg)과 실리콘(Si)을 주 합금 원소로 사용하며, 구리(Cu)와 크롬(Cr)을 소량 첨가합니다. 나머지는 알루미늄(Al)입니다.
1.16061이 널리 선호되는 이유
- 균형 잡힌 기계적 특성: 중간 강도(일반적인 인장 강도 200~310 MPa)와 우수한 인성을 지닙니다. T6 열처리를 통해 강도를 크게 향상시켜 일반적인 구조적 요건을 충족할 수 있습니다.
- 뛰어난 가공성: 절단, 드릴링, 굽힘 및 용접(TIG 및 MIG)에 적합합니다. 알루미늄 절단 장비와 잘 호환되며 복잡한 성형 공정에도 적합합니다.
- 강력한 내식성: 밀도가 높은 자연산화물 층을 형성하고 양극산화 또는 코팅을 지원하므로 실외 또는 습한 환경에 적합합니다.
- 높은 비용 대비 성능 비율: 쉽게 구할 수 있는 원자재, 성숙한 가공 기술, 7075와 같은 고강도 합금에 비해 낮은 비용.
- 경량 특성: 밀도가 약 2.7g/cm³(강철의 1/3)로 항공우주, 자동차, 건설 분야의 경량 설계에 이상적입니다.
적용 분야로는 기계 부품, 건축 패널, 자동차 부품, 항공우주 부품, 전자 장비 프레임 등이 있습니다.
1.26061 알루미늄 합금의 기계적 특성
| 재산 | 단위 | O 템퍼(소둔) | T4 템퍼(용액 + 자연 노화) | T6 템퍼(용액+인공노화) | 노트 |
| 인장 강도(σb) | 엠파 | ≥110 | ≥240 | ≥290 | T6는 가장 일반적으로 사용되는 고강도 조건입니다. |
| 항복 강도(σ0.2) | 엠파 | ≥35 | ≥140 | ≥240 | 항복 강도는 하중 지지 능력을 정의합니다. |
| 신장(δ5) | % | ≥25 | ≥12 | ≥8 | 값이 높을수록 연성과 가공성이 더 좋음을 나타냅니다. |
| 브리넬 경도(HB) | – | ≤30 | ≤65 | ≤95 | 경도는 절단의 어려움과 상관관계가 있습니다. |
| 밀도(ρ) | g/cm³ | 2.70 | 2.70 | 2.70 | 밀도는 모든 온도에서 일정하게 유지됩니다. |
| 탄성계수(E) | 학점 | 69 | 69 | 69 | 구조 설계를 위한 주요 강성 지표 |
1.3주요 기능 요약
- 뛰어난 열처리 반응: T6 강도는 O 강도의 두 배 이상으로 구조용 부품에 적합합니다.
- 강도-연성 균형: T6에서도 신율 ≥8%로 굽힘 및 스탬핑 적용을 지원합니다.
- 안정적인 성능: 밀도와 탄성률은 온도에 따라 변하지 않으므로 엔지니어링 설계가 간소화됩니다.
- 가공에 편리함: 중간 경도(T6에서 HB ≤95)로 알루미늄 절단 장비를 사용한 정밀한 절단 및 드릴링이 가능합니다.
1.46061 알루미늄 합금의 화학 성분
| 범주 | 요소 | 콘텐츠 범위 | 노트 |
| 주요 합금 원소 | 마그네슘 | 0.80–1.20 | Mg₂Si 강화상을 형성한다 |
| 시 | 0.40–0.80 | 열처리 강화의 핵심 요소 | |
| 구리 | 0.15–0.40 | 강도와 내식성을 향상시킵니다 | |
| 크 | 0.04–0.35 | 입자 미세화 및 향상된 응력 부식 저항성 | |
| 불순물(최대) | 철 | ≤0.70 | 과도한 경우 표면 품질과 가공성이 저하될 수 있습니다. |
| 민 | ≤0.15 | 부식 문제를 방지하기 위해 제어됨 | |
| 아연 | ≤0.25 | 잔류 불순물; 낮게 유지 | |
| 티 | ≤0.15 | 곡물 구조를 개선하는 데 도움이 됩니다. | |
| 기타 불순물 | 단일 ≤0.05, 전체 ≤0.15 | 합금 순도를 보장합니다 | |
| 기본 요소 | 알 | 균형 | 1차 기계적 특성을 제공합니다 |
1.5주요 내용
- 최적화된 Mg+Si 비율로 T6 열처리 시 Mg₂Si 석출을 유도하여 고강도를 달성합니다.
- 엄격한 불순물 관리(특히 Fe)를 통해 취성상의 형성을 방지하고 우수한 기계 가공성과 용접성을 보장합니다.
- 균형 잡힌 화학 성분은 결합된 강도, 내식성, 가공 성능의 기반을 제공합니다.
2.06061 알루미늄 합금의 일반적인 응용 분야
2.1기계 제조
- 일반 기계 부품: 기어, 샤프트, 브라켓, 베이스
- 자동화 장비 프레임 및 컨베이어 어셈블리
- 절단 또는 굽힘 장비를 통해 생산된 맞춤형 기계 가공 부품, 몰드 베이스
2.2건설 및 건축 자재
- 커튼월 시스템, 창문 및 도어 프로파일, 난간 및 핸드레일
- 선룸 프레임 및 장식 패널(양극산화 처리에 적합)
- 교량 및 공공시설용 구조부품(경량+내식성, 옥외용)
2.3운송 산업
- 자동차 부품: 차체 프레임, 휠, 엔진 브라켓, 라디에이터
- 항공우주 부품: 날개 구조, 동체 요소, 수하물 선반
- 철도 운송용 내부 부품, 선박용 미끄럼 방지 데크
2.4전자제품 및 가전제품
- 전자기기 프레임: PC 케이스, 모니터 브라켓
- 가전제품 하우징: 에어컨 프레임, 냉장고 트림
- 방열판 및 냉각 부품(열전도도 및 가공성이 우수함)
2.5기타 분야
- 의료기기: 휠체어 프레임, 재활장비 부품
- 스포츠용품: 자전거 프레임, 스키, 트레킹 폴
- 압력 용기 및 배관 시스템(중/저압 응용 분야에 적합)
2.6애플리케이션 로직
모든 용도에 적합한 균형 잡힌 가공성, 경량성, 그리고 내식성을 갖추고 있습니다. 특히 알루미늄 절삭 기계 및 용접 장비를 이용한 고정밀 가공에 적합하여 가장 널리 사용되는 범용 합금 중 하나입니다.
3.06061 알루미늄과 다른 알루미늄 합금의 강도 비교
| 합금 | 시리즈 | 일반적인 기질 | 인장 강도 범위 | 강도 수준 | 주요 기능(6061 대비) |
| 1100 | 1xxx | H14 | 95~120MPa | 매우 낮음 | 강도가 가장 낮음; 장식용 또는 전도성 부품에 사용; 가공성은 우수하지만 하중 지지 능력은 낮음 |
| 3003 | 3xxx | H18 | 160~180MPa | 낮은 | 순수 알루미늄보다 약간 더 강함; 내식성이 우수함; 열처리 불가; 스탬핑 부품에 이상적 |
| 5052 | 5xxx | H32 | 210~230MPa | 낮음-중간 | 6061-O/T4에 가까운 강도, 특히 해양 환경에서 뛰어난 내식성, 열처리 불가 |
| 6061 | 6xxx | 티6 | 290~310MPa | 중간 | 열처리 가능; 강도, 가공성, 비용의 균형이 잡혀 있음 |
| 6063 | 6xxx | 티6 | 240~260MPa | 중간 | 강도가 약간 낮음; 성형성과 용접성이 더 좋음; 문과 창문과 같은 압출 프로파일에 이상적 |
| 7075 | 7xxx | 티6 | 480~510MPa | 매우 높음 | 고강도 합금; 6061-T6보다 약 1.6배 더 강함; 가공성이 낮고 비용이 높으며 내식성이 적당함 |
| 2024 | 2xxx | 티3 | 420~480MPa | 높은 | 6061보다 강도가 더 높음; 고응력 항공우주 응용 분야에 사용; 내식성이 낮음(클래딩 필요) |
3.1주요 결론
- 6061 알루미늄(특히 T6)은 중간 강도 합금으로, 1xxx, 3xxx 및 열처리가 불가능한 5xxx 합금보다 훨씬 강합니다.
- 7xxx 및 2xxx 합금보다 강도는 낮지만, 훨씬 더 뛰어난 기계 가공성(절단, 용접, 굽힘 가공)과 비용 효율성을 제공하며, 표준 알루미늄 절단 장비를 사용하여 가공할 수 있습니다.
- 6063과 비교했을 때 6061은 더 높은 강도를 제공하며 구조용 부품에 더 적합한 반면, 6063은 압출 및 건축용 프로파일에 최적화되어 있습니다.
3.2신청 안내
- 일반 구조 부품의 경우: 6061
- 고압/고하중 항공우주 부품: 7075/2024
- 부식이 심각한 환경 및 해양 환경용: 5052/5083
4.06061 알루미늄 합금 가공 방법
4.1재료 준비
정밀 가공에 앞서 원자재 절단의 정확도는 후속 고정 및 위치 정렬에 직접적인 영향을 미칩니다.
4.2장비 선택
막대, 튜브 및 압출 프로파일의 정밀 길이 절단을 위해 CNC 알루미늄 절단기 필수적입니다. 기존 톱과 비교했을 때 CNC 시스템은 다음과 같은 장점을 제공합니다.
- 고속 스핀들(3000~5000 RPM)
- 서보 제어 공급, 길이 허용 오차 ±0.1mm 이내 유지
- 초박형 카바이드 블레이드와 호환 가능(커프 손실 최소화, 깨끗한 절단 표면 제공, 종종 2차 페이스 밀링 제거)
4.3냉각 및 윤활
- 알루미늄 전용 절삭유와 결합된 마이크로 윤활(MQL) 시스템 채택
- 절단 과정 중 블레이드에 칩이 붙는 것을 방지합니다.
4.4CNC 가공 전략
6061 알루미늄은 "부드럽고 점착성이 있는" 경향이 있어 구성인선(BUE)이 발생하기 쉽습니다. 따라서 가공 전략은 높은 절삭 속도, 높은 칩 배출량, 그리고 날카로운 절삭 형상에 중점을 둡니다.
압형
| 매개변수 | 명세서 |
| 공구 재료 | 미세립 카바이드(YG 등급) |
| 코팅 | 권장 사항: 코팅되지 않은(고광택/광택 마감) 또는 DLC 코팅 도구; 피해야 할 사항: TiAlN(알루미늄 함유 코팅) |
| 플루트 카운트 | 2-플루트 또는 3-플루트(밀링용, 더 큰 칩 포켓 제공) |
| 나선 각도 | ≥45° (절삭 부드러움과 칩 흐름 향상) |
절단 매개변수
| 매개변수 | 범위/요구 사항 |
| 절삭 속도(Vc) | 150~400m/min(기계 강성에 따라 조정 가능, 더 높은 속도도 허용 가능) |
| 치아당 사료(fz) | 비교적 높은 이송 속도(마찰 대신 절단을 보장하고 가공 경화를 방지함) |
| 절삭 깊이(ap/ae) | 거친 가공: 무거운 절단 허용; 마무리: 고속 가벼운 패스를 위해 0.1~0.2mm의 재고를 남겨 둡니다. |
4.5주요 과제 및 해결책
변형 제어
6061은 상당한 내부 응력을 유지하므로 얇은 벽 부품이나 높은 재료 제거율 구성 요소의 경우 뒤틀림이 발생합니다.
- 공정 순서 : 황삭 가공 → 응력 완화/자연 시효 → 정삭 가공
- 작업 고정: 마무리 작업 시 소프트 죠 또는 진공 고정 장치를 사용하세요(클램핑 힘으로 인한 탄성 변형 최소화)
칩 접착 및 빌드업 엣지
- 냉각수 요구 사항: 고압, 고유량 유화 냉각수(8–10% 농도)
- 기능: 냉각, 칩 배출 지원, 플루트 내 재절단/칩 압축 감소
표면 마무리
6061 알루미늄은 아노다이징에 매우 적합합니다. 표준 공정:
- 가공 후 사포 분사(도구 자국 마스크)
- 양극산화 처리:
- II형: 천연/컬러 양극산화
- 유형 III: 경질 양극산화(내마모성과 미적 측면을 향상)
5.06061 알루미늄 합금을 올바르게 용접하는 방법
5.1용접 전 필수 준비 사항
- 표면 세척: 스테인리스 스틸 와이어 브러시나 사포를 사용하여 접합부에서 산화물 층(Al₂O₃)을 제거한 다음, 아세톤이나 알코올로 오일이나 오염 물질을 닦아내어 기공과 융착 부족을 방지합니다.
- 필러 금속 선택: 6061의 Mg-Si 화학 성분과 일치하도록 ER5356(균열 저항성이 더 좋음) 또는 ER4043(유동성이 더 좋음)을 선호합니다.
- 예열 요구 사항: 두께가 6mm를 넘는 판의 경우 80~120°C로 예열합니다. 얇은 부분(≤6mm)은 일반적으로 열 변형을 방지하기 위해 예열이 필요하지 않습니다.
- 장비 선택: TIG(GTAW) 또는 MIG(GMAW)가 권장됩니다. 피복 금속 아크 용접은 피해야 합니다.
5.2주요 용접 매개변수(참조 값)
| 용접 방법 | 두께(mm) | 전류(A) | 전압(V) | 차폐 가스 | 용접 속도(mm/min) |
| 싸움 | 1–3 | 60~100 | 10~14세 | 순수 Ar, 8–12 L/분 | 50~100 |
| 싸움 | 4–8 | 100~150 | 14–18 | 순수 Ar, 10–15 L/분 | 80–120 |
| 미그 | 3–12 | 120~200 | 18–24 | 순수 Ar, 15–20 L/분 | 100~150 |
5.3용접 작업 지침
- 보호 가스: 용접 전체에 순수 아르곤을 사용하고, 공기 침투와 기공을 방지하기 위해 노즐과 작업 거리를 3~5mm로 유지합니다.
- 용접 순서: 스킵 용접이나 대칭 순서를 사용하여 중앙에서 바깥쪽으로 세그먼트로 용접하여 잔류 응력과 변형을 최소화합니다.
- 용접 기법: 6061은 고온 균열에 취약하므로 과열을 방지하기 위해 저전류, 고속 용접을 사용하십시오. 용접 끝부분을 천천히 가늘게 하여 크레이터를 완전히 채우십시오.
- 조인트 설계: 맞대기 또는 필릿 조인트를 선호하고, 슬래그가 끼기 쉬운 겹치기 조인트는 피하십시오. 조인트 간격은 0.5~1.5mm로 유지하십시오.
5.4용접 후 처리
- 표면 세척: 냉각 후 튀긴 것을 제거하고 조인트를 검사하여 기공이나 균열이 없는지 확인합니다.
- 부식 방지: 향상된 부식 방지가 필요한 경우 양극 산화 처리를 적용합니다.
- 품질 검증: 중요한 구조적 구성 요소는 염료 침투 검사와 같은 비파괴 검사를 거쳐야 합니다.
6.06061 알루미늄은 구조용이나 하중 지지용으로 적합합니까?
핵심 결론: 중간 하중 구조물에 적합하지만, 극도로 무거운 하중이 걸리는 용도에는 권장하지 않습니다.
6.1적합한 주요 이유
- 적절한 강도(T6 조건 필요): 인장 강도는 290~310MPa이고 항복 강도는 약 240MPa로 장비 프레임, 브래킷, 보조 보 등 대부분의 일반 구조적 용도에 적합합니다.
- 균형 잡힌 기계적 특성: 강도와 인성의 균형이 좋습니다. 7075와 같은 고강도 합금보다 충격 저항성이 뛰어나 취성 파괴 위험이 줄어듭니다.
- 가벼운 장점: 밀도가 2.7g/cm³로 강철보다 약 60% 가벼워 항공우주, 자동차, 기계 분야에서 가벼운 설계를 지원합니다.
- 제작 용이성: 용접성과 기계 가공성이 우수하여 정밀 절단과 복잡한 구조물의 볼트 및 용접 조립에 모두 적합합니다.
6.2일반적인 응용 프로그램
- 기계 장비 프레임, 컨베이어 지지대, 공작 기계 베이스
- 선룸 프레임, 계단 난간, 보조 지지대 등의 건축 구조물
- 자동차 프레임, 선박용 데크 지지대, 항공우주 하부구조를 포함한 운송 부품
- 랙, 워크스테이션, 산업용 장벽 등 일반적인 구조적 용도
6.3제한 사항 및 고려 사항
- 권장하지 않는 용도: 7075 또는 2024와 같은 고강도 합금이 필요한 주요 교량 구조물, 중장비 핵심 하중 구성 요소 또는 항공우주 랜딩 기어.
- 중요 요구 사항:
- T6 템퍼에서 사용해야 합니다. O/T4 템퍼는 적절한 강도를 제공하지 않습니다.
- 국부적인 강도 감소로 인해 용접 후 응력 완화가 필요할 수 있습니다.
- 옥외 적용은 부식을 방지하기 위해 양극산화 처리 또는 코팅 처리가 필요합니다.
- 설계 고려 사항: 구조 설계는 엔지니어링 하중 계산을 따라야 하며, 응력 집중을 피하고 필요한 경우 보강재를 통합해야 합니다.
7.06061 알루미늄은 내식성이 좋은가요?
7.1내식성의 주요 장점
자연적 보호: 표면에 밀도가 높은 Al₂O₃ 산화물 층이 자연적으로 형성되어 대기, 담수, 약알칼리성 또는 산성 환경으로부터 강력한 보호 기능을 제공합니다.
- 최적화된 합금 구성: 미량 크롬은 결정립 미세화와 응력 부식 균열에 대한 저항성을 개선하여 절단이나 용접으로 인한 후처리 부식 위험을 줄입니다.
- 강화된 보호 옵션: 양극 산화, 코팅 또는 전기영동 증착을 통해 보호층을 더욱 두껍게 만들어 실외 또는 습한 환경에서 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
7.2환경 성능 및 한계
| 환경 | 부식 저항성 | 노트 |
| 대기/담수 | 장기 부식이 심하지 않아 우수함 | 일반적으로 자연 산화막이 충분합니다. |
| 약산/약알칼리(pH 4~9) | 단기 저항성이 좋음 | 장시간 침수를 피하고 표면 오염물질을 즉시 청소하십시오. |
| 해양/소금 분무 | 중간; 침식 및 틈새 부식에 취약함 | 밀봉을 통한 양극산화가 필수적입니다. 5052/5083이 더 선호될 수 있습니다. |
| 강산/화학 매체 | 가난하다; 쉽게 공격받다 | 특수 코팅 없이는 권장하지 않습니다. |
8.06061 알루미늄을 양극산화 처리할 수 있나요?
6061 알루미늄은 매우 효과적으로 양극산화 처리가 가능하며, 산업 분야에서 가장 널리 사용되는 양극산화 가능 합금 중 하나입니다. 6000계열(Mg-Si계)의 열처리 합금으로서, 뛰어난 화학적 특성과 미세구조는 내구성, 내식성, 내마모성을 갖춘 양극산화 피막 형성을 촉진하는 동시에 뛰어난 미적 가치를 제공합니다.
8.1양극산화 호환성의 핵심 이유
- 안정적인 조성: 마그네슘(0.8~1.2중량% TP3T)과 실리콘(0.4~0.8중량% TP3T) 함량은 균형이 잘 잡혀 있으며, 철(≤0.7중량% TP3T)과 구리(≤0.15중량% TP3T)와 같은 불순물은 산화막 형성을 방해하지 않도록 관리됩니다. 이를 통해 균일하고 치밀한 양극 산화막이 형성됩니다.
- 유리한 미세구조: 용액 처리 및 인공 노화(예: T6 템퍼링) 후, 결정립 구조가 균일해지고 Mg₂Si 입자가 잘 분포되어 양극 피막과 기판 사이에 강력한 결합이 가능해집니다.
8.2일반적인 프로세스 매개 변수
| 프로세스 단계 | 주요 매개변수 |
| 전처리 | 알칼리 세척(5–10% NaOH, 40–60°C, 1–3분) → 중화(10–15% HNO₃, 실온, 30초) → 헹굼 |
| 양극산화 | 황산 전해질(15–20% H₂SO₄), 18–22°C, 12–18 V, 20–60분 |
| 필름 두께 | 유형 II: 5–25 µm; 유형 III 경질 양극 산화: 50–100 µm |
| 치료 후 | 열수 밀봉 또는 니켈-염 밀봉(95~100°C, 15~30분), 선택 염색 |
8.3양극산화 후 성능 향상
- 내식성: 밀도가 높은 Al₂O₃ 층은 공기, 습기, 부식성 물질을 차단하여 혹독한 환경(예: 해양 노출)에서 6061의 부식 속도를 연간 0.05mm 이하로 낮춥니다.
- 표면 경도: 일반적인 양극산화 피막은 200~300HV에 달하고, 경질 양극산화 코팅은 400~500HV에 달할 수 있어 잦은 접촉이나 미끄러짐이 필요한 부품의 내마모성을 크게 향상시킵니다.
- 미적 옵션: 양극 필름의 다공성 구조는 염료를 효과적으로 받아들이므로 건축 및 전자 분야에 적합한 안정적이고 퇴색 방지 색상을 제공합니다.
9.0왜 5052나 7075 알루미늄 합금 대신 6061을 선택해야 할까요?
6061 알루미늄은 균형 잡힌 물성으로 인해 산업용으로 널리 사용됩니다. 열처리를 통해 얻을 수 있는 중간 강도, 뛰어난 가공성 및 용접성, 견고한 내식성, 그리고 비용 효율성을 제공합니다. 이러한 조합으로 6061은 대부분의 극한이 아닌 사용 조건에서 우수한 성능을 발휘합니다. 반면, 5052(비열처리)와 7075(초고강도)는 적용 범위가 제한적이며, 범용 엔지니어링 프로젝트의 다차원적 요구 사항을 충족하지 못합니다.
9.1비교 성능 표
| 성과 카테고리 | 6061-T6 | 5052-H32 | 7075-T6 | 6061의 장점 |
| 인장 강도 | 310MPa(45ksi) | 230MPa(33ksi) | 570MPa(83ksi) | 중간 강도는 과도한 강도에 대한 비용 부담 없이 80%의 구조적 요구 사항을 충족합니다. |
| 항복 강도 | 275MPa(40ksi) | 195MPa(28ksi) | 500MPa(73ksi) | 자동차 서스펜션 암과 같은 동적 하중에 적합한 안정적이고 열처리된 강도 |
| 내식성(염수 분무) | 우수(≤0.08 mm/년) | 우수(≤0.05 mm/년) | 중간, 응력 부식 균열 발생 가능성 있음 | 강력한 보호 처리 없이도 적절한 야외/약한 해양 저항성 |
| 용접성(MIG/TIG) | 우수(≈85% 용접 강도 유지) | 좋음 (≈75%) | 불량, 균열에 민감하며 특수 절차가 필요합니다. | 모듈형 조립에 이상적, 용접 후 열처리가 필요 없음 |
| 가공성(절삭 속도) | 좋음 (≈800m/분) | 중간(≈600m/분, 담금질 경향) | 불량(≈500m/min, 빠른 도구 마모) | 대량 생산을 위한 높은 가공 효율성과 낮은 스크랩율 |
| 열처리성 | 예(T6/T4 강도 변동 가능) | 아니요(냉간 가공만 가능) | 네(T6에서 매우 높은 강도) | 열처리를 통한 유연한 강도 조절로 설계 적응성 향상 |
10.06061 알루미늄(T6, T651) 열처리
6000계열의 전형적인 열처리 합금인 6061은 용체화 처리, 담금질, 그리고 시효 처리를 통해 강도를 얻습니다. 이 공정은 Mg₂Si 강화 석출물 생성을 촉진하여 강도와 경도를 크게 증가시키는 동시에 가공성과 내식성을 유지합니다. 가장 일반적인 템퍼링은 T6와 T651입니다. T6는 강도를 극대화하는 반면, T651은 치수 안정성을 우선시합니다.
10.1열처리의 핵심 원리
- 용액 처리: 합금을 고온으로 가열하여 Mg₂Si 및 기타 침전물을 알루미늄 매트릭스에 용해시켜 균일한 과포화 고용체를 형성합니다.
- 급속 담금질: 빠른 냉각은 과포화 상태를 고정하고 조기 침전을 방지하여 이후의 시효 경화를 가능하게 합니다.
- 노화(자연적 또는 인공적): 미세하고 분산된 Mg₂Si 입자의 조절된 침전은 전위를 고정하여 합금을 강화합니다.
참고사항: 과열(입자 거칠어짐)이나 노화 부족(강도 부족)을 방지하기 위해 온도와 시간을 정확하게 조절해야 합니다.
10.2T6 및 T651 열처리 공정
T6 템퍼(용액 처리 + 인공 노화) - 최대 강도
높은 하중 용량이 필요한 구조적 구성품에 적합합니다.
| 프로세스 단계 | 주요 매개변수 | 목적 |
| 전처리 | 알칼리 세척(5–10% NaOH, 40–60°C, 1–3분) → 중화(10% HNO₃, 30초) | 균일한 용액 처리를 위해 오일과 산화물을 제거하십시오. |
| 용액 처리 | 530~540°C(±5°C), 1~2시간(≤20mm의 경우 1시간, 20~50mm의 경우 1.5~2시간) | Mg₂Si를 완전히 용해하여 과포화 용액을 얻습니다. |
| 담금질 | 물 담금질(≤30°C), 10초 이내 침지, 냉각 속도 ≥150°C/분 | 과포화 상태를 유지하다 |
| 인공 노화 | 170~175°C(±3°C), 8~12시간 | 최대 강도에 도달하기 위한 통제된 강수량 |
| 냉각 | 실내 온도로 공기를 식히세요 | 침전물 분포를 안정화합니다 |
6061-T6의 일반적인 기계적 특성(ASTM B221에 따름):
- 인장 강도: 310 MPa(45 ksi)
- 항복 강도: 275MPa(40ksi)
- 신장률(50mm): 17%
- 브리넬 경도: 95 HB
T651 Temper (용액 + 응력 완화 스트레칭 + 인공 노화) - 높은 치수 안정성
T651은 T6의 최적화 버전입니다. 담금질 후 잔류 응력을 제거하기 위해 응력 제거 연신 공정이 추가되어 항공우주 압출 및 기계 가공 시스템과 같은 정밀 부품에 적합합니다.
| 프로세스 단계 | 주요 매개변수 | 목적 |
| 전처리 → 용액처리 → 담금질 | T6와 동일 | 노화를 위한 과포화 달성 |
| 스트레스 해소 스트레칭 | 1–3%의 인장 신축(압출의 경우 1–2%, 판의 경우 2–3%); 5–10 mm/분 | 급냉으로 인한 잔류응력을 해소하고 변형을 최소화합니다. |
| 인공 노화 | T6와 동일(170~175°C, 8~12시간) | 향상된 안정성으로 최고의 강도에 도달하세요 |
| 스트레이트닝 | 필요에 따라 사소한 수정이 가능합니다. | 엄격한 치수 허용 오차를 유지하세요(예: 직선도 ≤0.1mm/m) |
T651의 장점:
- 잔류응력 ≤50 MPa (60% 이상 T6 미만)
- 우수한 치수 안정성, 가공 변형 ≤0.05 mm/m
- 단면 간 ≤5% 변동으로 기계적 특성의 높은 균일성
10.3T6와 T651의 주요 차이점
| 범주 | 티6 | T651 |
| 프로세스 차이 | 스트레스 해소 스트레칭 없음 | 급냉 후 1–3% 스트레칭 포함 |
| 잔류 응력 | 높음(≈120–150 MPa) | 매우 낮음(≤50 MPa) |
| 치수 안정성 | 중간; 왜곡되기 쉽다 | 우수함; 정밀 가공에 적합 |
| 일반적인 응용 프로그램 | 일반 구조 부품(브라켓, 하우징, 튜빙) | 정밀 부품(항공우주 형상, 기계 가이드) |
| 생산 시간 | 더 짧은 | 스트레칭과 교정으로 인해 더 길어짐 |
| 비용 | 기준선(1.0) | 더 높음(1.2–1.3) |
참조:
titanium.com/alloys/aluminum-alloys/aluminum-alloy-6061/
asm.matweb.com/search/specificmaterial.asp?bassnum=ma6061t6
