ألمنيوم 6181: التركيب، الخواص، دليل التصلب، والتطبيقات

نظرة شاملة

سبائك 6181 هي من سلسلة 6xxx من سبائك الألومنيوم (عائلة Al-Mg-Si) وتعتمد بشكل رئيسي على التقوية بالتصلب الناتج عن الترسيب بعد المعالجة الحرارية بالمعالجة في المحلول والشيخوخة الصناعية. العناصر الرئيسية المسببة للتقوية هي المغنيسيوم والسيليكون، اللذان يشكلان ترسيبات Mg2Si التي تمثل آلية التقوية الأساسية.

الصفات النموذجية لسبائك 6181 تشمل مزيجًا متوازنًا من القوة المعتدلة إلى العالية، مقاومة جيدة للتآكل في البيئات الجوية العامة والبيئات ذات التآكل المعتدل، وقابلية جيدة للتشكيل في الحالات الطرية. قابلية اللحام جيدة بشكل عام لهذه العائلة من السبائك، مع ضرورة مراعاة تليين منطقة تأثر الحرارة واختيار مواد الحشو في التطبيقات الهيكلية.

تُستخدم 6181 على نطاق واسع في قطاع صناعة السيارات (الطبقة الخارجية والألواح الهيكلية)، والمكونات الهندسية العامة، والتطبيقات التي تتطلب توازناً بين القابلية للتشكيل والقوة مع جودة سطح جيدة. يختار المهندسون 6181 عندما يحتاجون إلى سبائك قابلة للتصنيع والمعالجة الحرارية على شكل صفائح أو مقاطع بثق تقدم قوة أفضل من الألومنيوم النقي مع الحفاظ على قابلية التشكيل ومقاومة كافية للتآكل مقارنةً بسبائك 2xxx أو 7xxx الأعلى قوة.

أنواع الليونة (Temper)

الحالة	مستوى القوة	الاستطالة	قابلية التشكيل	قابلية اللحام	ملاحظات
O	منخفضة	عالية (20–35%)	ممتازة	ممتازة	مخمرة بالكامل؛ الأفضل للسحب العميق والتشكيل الشديد
H14	منخفضة إلى متوسطة	متوسطة (10–20%)	جيدة	ممتازة	مصلبة بالتشوه لتحسين مقاومة الخضوع مع الحفاظ على قابلية التشكيل
T4	متوسطة	متوسطة (10–18%)	جيدة	ممتازة	معالجة حرارية في المحلول وشيخوخة طبيعية؛ تستخدم عند الرغبة في شيخوخة لاحقة
T5	متوسطة إلى عالية	متوسطة (8–15%)	جيدة إلى متوسطة	جيدة	مبردة بعد التشغيل الساخن وشيخوخة صناعية؛ أبعاد أكثر استقرارًا
T6	عالية	أقل (6–12%)	متوسطة	جيدة	معالجة حرارية في المحلول وشيخوخة صناعية للوصول لأقصى قوة
T651	عالية	أقل (6–12%)	متوسطة	جيدة	معالجة حرارية في المحلول، تخفيف إجهادات بالتطبيع بالتمطط، ثم شيخوخة صناعية؛ لتحسين ثبات الأبعاد

لليونة تأثير كبير على أداء 6181: الليّنات (O, H1x) تعطي أقصى قابلية للتشكيل وتُستخدم في عمليات السحب والقطع المعقدة. الليّنات ذات الشيخوخة الكاملة (T6/T651) توفر أعلى قوة شد ومقاومة للإجهاد المتكرر ولكن تقلل من الاستطالة وقابلية التشكيل، لذلك تُستخدم في المكونات الهيكلية والحرجة للصلابة.

التركيب الكيميائي

العنصر	نسبة %	ملاحظات
Si	0.3–0.8	يسيطر على تكوين Mg2Si؛ يؤثر على القوة وخصائص الصب/التشكيل
Fe	0.15–0.7	عنصر شوائب؛ زيادة Fe تقلل اللدونة وقد تشكل مركبات بين فلزية
Mn	0.0–0.15	إضافة ضئيلة للتحكم في حجم الحبيبات وتحسين المتانة
Mg	0.4–1.0	عنصر تقوية رئيسي مع Si لتكوين ترسيبات Mg2Si
Cu	0.0–0.2	مستويات صغيرة تعزز القوة ولكن تقلل مقاومة التآكل
Zn	0.0–0.2	منخفضة عادة؛ مستوي عالي غير شائع في عائلة 6xxx
Cr	0.0–0.05	يحد من إعادة التبلور ويتحكم في حجم الحبيبات في بعض الحالات
Ti	0.0–0.15	مصغر لحجم الحبيبات عند إضافته بكميات صغيرة أثناء الصب/إنتاج السبيكة
عناصر أخرى (لكل منها)	≤0.05	بقايا مثل V, Zr، إلخ؛ يتبقى الألومنيوم

توازن Mg وSi هو العامل الحاسم لأداء المعالجة الحرارية لأن ترسيبات Mg2Si توفر استجابة التقسية بالتقدم في العمر. تؤثر العناصر الثانوية مثل Fe وCu على حركة الترسيب وتكوين المركبات بين الفلزية وسلوك التآكل؛ يتحكم المصنعون في هذه الشوائب لضبط قابلية التشكيل وجودة السطح لمنتجات الصفائح والمقاطع.

الخصائص الميكانيكية

تُظهر سبيكة 6181 اعتمادًا قويًا على نوع الليونة في السلوك الشدّي. في الحالة المخملة، تكون مقاومة الخضوع منخفضة والاستطالة المتجانسة عالية، مما يسهل التشكيل والسحب العميق. بعد المعالجة في المحلول والشيخوخة الصناعية (T6)، ترتفع مقاومة الشد ومقاومة الخضوع بشكل كبير بسبب ترسيبات Mg2Si الدقيقة والموزعة، في حين تنخفض الاستطالة وقابلية التشكيل المحلية.

تتبع الصلادة نفس اتجاه خصائص الشد، مع قيم Brinell (BHN) منخفضة في الحالة المخملة وقيم BHN أو Vickers مرتفعة بشكل كبير في حالة الشيخوخة الكاملة. يتحسن أداء الإجهاد المتكرر بالليونة المناسبة وبحالة السطح؛ يؤثر العمل البارد والإجهادات المتبقية الناتجة عن عمليات التشكيل على عمر الإجهاد وقد تتطلب عمليات تخفيف الإجهاد أو التمدد لتحسين العمر الافتراضي. تأثيرات السمك معتادة لهذه العائلة: الصفائح الرقيقة تحقق مقاومات شد وخضوع أعلى لكل وحدة سمك في بعض عمليات التشكيل، بينما تظهر الصفائح والسلاسل الأسمك سلوك تبريد وترسيب مختلف قد يغير الخصائص الميكانيكية النهائية.

الخاصية	O/مخمرة	الحالة الأساسية (T6/T651)	ملاحظات
قوة الشد	110–150 MPa	260–320 MPa	القيم تختلف حسب السمك ودورة الشيخوخة؛ T5 أقل قليلاً من T6
مقاومة الخضوع	40–70 MPa	150–260 MPa	مقاومة الخضوع تزداد بشكل ملحوظ مع الشيخوخة الصناعية
الاستطالة	20–35%	6–12%	اللدونة تنخفض مع زيادة القوة؛ أفضل تشكل في O وH1x
الصلادة (HB)	30–55 HB	80–110 HB	الصلادة مرتبطة بحالة الترسيب والعمل البارد

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة	ملاحظات
الكثافة	2.70 g/cm³	قيمة نموذجية لسبائك الألومنيوم المصنعة
مدى الذوبان	~555–650 °C	نطاق الصلب والسائل يتغير حسب التركيب الدقيق ومستويات الشوائب
موصلية حرارية	~150–170 W/m·K	أقل من الألومنيوم النقي لكنها لا تزال عالية لتطبيقات تبديد الحرارة
الموصلية الكهربائية	~30–45 % IACS	أقل من الألومنيوم النقي؛ الليونة والعمل البارد يؤثران على الموصلية المقاسة
السعة الحرارية النوعية	~0.9 J/g·K (900 J/kg·K)	مماثلة لسبائك الألومنيوم الأخرى؛ مفيدة للنمذجة الحرارية
المعامل الحراري للتوسع	~23–24 µm/m·K	معامل نموذجي لسبائك الألومنيوم، مهم لتصميمات المواد المتعددة

الخصائص الفيزيائية تتفق مع سلوك سلسلة 6xxx: موصلية حرارية جيدة وكثافة منخفضة تعطي نسبة قوة إلى وزن جيدة وقدرة على إدارة الحرارة. الموصلية الكهربائية أقل من الألومنيوم النقي بسبب الإضافات المعدنية والترسيب؛ يجب أخذ التغيرات الناجمة عن الليونة والعمليات في الحسبان أثناء التصميم.

أشكال المنتجات

الشكل	السماكة/الحجم النموذجي	سلوك القوة	الليّنات الشائعة	ملاحظات
ألواح	0.2–4.0 mm	السماكة تؤثر على التبريد/الشيخوخة؛ تستخدم الألواح الرقيقة للواجهات الخارجية	O, H14, T4, T5, T6	مستخدمة على نطاق واسع لألواح السيارات والأجهزة
صفائح	>4.0 mm	معدلات التبريد الأبطأ قد تقلل القوة القصوى المحققة	O, T4, T6	تستخدم للأجزاء الهيكلية حيث تحتاج القطاعات الأكبر سمكًا
مقاطع بثق	مقاطع حتى 200 mm	يمكن معالجتها حراريًا في المحلول وشيخوختها	T4, T5, T6	جودة سطح جيدة، تستخدم للسكك والإطارات الهيكلية
أنابيب	أقطار متنوعة	الأنابيب الملحومة أو المسحوبة تحتفظ بسلوك الترسيب المماثل	O, T4, T6	تستخدم لأنابيب هيكلية ومكونات السيارات
قضبان/أعمدة	أقطار تصل حتى ~100 mm	معدلات التبريد وحجم القطاع تؤثر على استجابة الليونة النهائية	O, T6	مواد قابلة للتشغيل لتجهيز القطع والمكونات الميكانيكية

منتجات الألواح تهيمن على استخدام 6181 بسبب تطبيقات طبقة الجلد والألواح الداخلية في السيارات؛ يُختار形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形形

الدرجات المكافئة

المعيار	الدرجة	المنطقة	ملاحظات
AA	6181	الولايات المتحدة / دولي	تسمية جمعية الألمنيوم لسبائك العمل
EN AW	6181	أوروبا	تسمية EN AW الأوروبية غالباً ما تتطابق لكن المواصفات الكيميائية/الحرارية الدقيقة موحدة حسب معايير EN
JIS	A6xxx (تختلف)	اليابان	لا توجد مطابقة مباشرة واحدة؛ تشابه مع درجات سلسلة Al-Mg-Si المستخدمة في صفائح السيارات
GB/T	6181	الصين	هناك جداول كيميائية وميكانيكية صينية موحدة لصفائح السيارات من Al-Mg-Si

المكافأة عبر المعايير تقريبية لأن طرق المعالجة، حدود الشوائب الدقيقة، وتعريفات الحالة الحرارية تختلف حسب هيئة المعايير والمنتج. يجب على المهندسين مقارنة شهادات الكيمياء الميكانيكية المعتمدة بدلاً من الاعتماد على أسماء الدرجات الاسمية عند استبدال المواد من مناطق مختلفة.

مقاومة التآكل

تُظهر سبيكة 6181 مقاومة جيدة للتآكل الجوي العام النموذجي لسبائك Al-Mg-Si بسبب طبقة أكسيد الألمنيوم الواقية التي تتكون بسرعة عند التعرض. في بيئات صناعية وحضرية معتدلة الأداء جيد، خاصة مع الطلاء أو الطلاء الواقي المناسب؛ تؤثر طرق التشطيب والحالة الحرارية على قابلية التآكل الموضعية.

في البيئات البحرية أو عالية الكلوريد، تعتبر 6181 صالحة للعديد من التطبيقات غير الحرجة لكنها أقل مقاومة من سبائك 5xxx (Al-Mg) المصممة خصيصاً للتعرض لمياه البحر. قد يحدث تآكل نقطي على الأسطح العارية إذا تلفت الطبقات الواقية ويجب حماية 6181 في مناطق الرش البحرية العدوانية.

خطر تشقق التآكل الإجهادي لسبائك 6xxx منخفض بشكل عام مقارنة بالسبائك 2xxx أو 7xxx عالية القوة لكنه ليس مهماً: الحساسيات الناتجة عن دورات حرارية غير صحيحة أو إجهادات متبقية مع بيئات تآكل قد تحفز هجوم تقشري أو بين حبيبي. التزاوج الجلفاني مع معادن أكثر نبالة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ) يمكن أن يسرع التآكل الموضعي لـ 6181؛ يجب على المصممين عزل المعادن المختلفة أو استخدام مثبتات وأسطح معالجة متوافقة.

خصائص التصنيع

القابلية للّحام

تُعتبر قابلية اللحام للدرجة 6181 جيدة للعمليات الشائعة بالانصهار مثل MIG (GMAW) وTIG (GTAW)، مع توصية باستخدام سلك حشو عادةً من عائلة Al-Si (مثل ER4043/ER4047) أو حشوات Al-Mg-Si (ER5356) حسب القوة المطلوبة بعد اللحام ومقاومة التآكل. الميل للتشققات الساخنة منخفض نسبياً في سبائك Al-Mg-Si، لكن يجب التحكم بدقة في تصميم الوصلة، مدخلات الحرارة، والمعالجات المسبقة/المتبعة لتقليل المسامية وتليين منطقة التأثر الحراري (HAZ). تخفيف الصلابة في HAZ يمكن أن يقلل قوة الخضوع المحلية في الحالات الحرارية المعتّمدة، لذا الاستراتيجية الشائعة هي المعالجة الاصطناعية بعد اللحام أو استخدام حالات حرارية أكثر ليونة للتشكيل ثم التقدم في المعالجة الحرارية النهائية.

القابلية للتشغيل

قابلية التشغيل للدرجة 6181 متوسطة مقارنة بسبائك التشغيل الحر، حيث تُشغل بشكل أفضل من العديد من السبائك عالية القوة للطيران لكنها ليست حادة كالسبائك 2xxx الرصاصية. أدوات كربيد مع هندسة زاوية قطع إيجابية، مبرد ملائم، وتغذية محسوبة تعطي أفضل النتائج؛ استمرارية الرقاقة مقبولة لكن يمكن أن يحدث تراكم حافة عند سرعات قطع منخفضة. عادة ما تختار الورش سرعات قطع أدنى قليلاً من الألمنيوم النقي لتجنب رقائق لزجة ولمعالجة تفاوت الصلابة حسب الحالة الحرارية.

قابلية التشكيل

قابلية التشكيل ممتازة في الحالات الملدنة (O) والحالات المصلبة الخفيفة (H1x) ومناسبة في حالات T4/T5 للعديد من عمليات الختم. أنصاف أقطار الانحناء الدنيا تعتمد على الحالة الحرارية والسماكة لكن الإرشادات النموذجية هي 1–2× سماكة المادة للانحناء الهوائي في الحالات اللينة و2–3× السماكة في الحالات ذات القوة القصوى لتجنب تشقق السطح. التشكيل البارد والسحب العميق ممكنان في الحالات اللينة؛ للحالات الأعلى قوة قد تُستخدم طرق التشكيل التزايدي أو التشكيل الدافئ مع تقادم لاحق لتحقيق أشكال معقدة.

سلوك المعالجة الحرارية

بما أن 6181 هي سبيكة Al-Mg-Si قابلة للمعالجة الحرارية، تستجيب لمعالجة المعالجة بالذوبان والتقادم الاصطناعي. تُجرى المعالجة بالذوبان عادةً عند 520–540 °C لإذابة الطور القابل للذوبان وخلق محلول صلب مشبع فائق، يتبعه تبريد سريع للحفاظ على المذاب في الشكل فوق المشبع. التقادم الاصطناعي (T6) عند درجات حرارة 160–200 °C لعدة ساعات يترسب فيه مفرزات Mg2Si الدقيقة ويحقق أقصى قوة.

تنتقال حالات T متوقع: T4 (معالجة بالذوبان + تقادم طبيعي) تعطي قوة معتدلة وقابلية تشكيل جيدة، بينما T6 (معالجة بالذوبان + تقادم اصطناعي) تزيد القوة على حساب اللدونة. إذا صُنعت القطع بتشكيل بارد بعد المعالجة بالذوبان، يجب تنسيق تقادم الطبيعي والجداول الزمنية للتقادم الاصطناعي؛ فقد يحدث تعافي وزيادة التقادم إذا تعرضت القطع لدرجات حرارة مرتفعة أثناء التصنيع أو الخدمة.

الأداء عند درجات الحرارة العالية

تفقد 6181 جزءاً كبيراً من قوتها عند درجة حرارة الغرفة عند التعرض لدرجات حرارة مرتفعة؛ فوق حوالي 150–200 °C تحدث خشونة في هيكل المفرزات وينخفض كلا من مقاومة الخضوع والشد. للخدمة المستمرة، عادة ما يحدد المصممون درجات حرارة التشغيل أقل من ~120–150 °C للحفاظ على الأداء الميكانيكي والاستقرار البعدي.

تأكسد الألمنيوم قليل بسبب طبقة الأكسيد الواقية، لكن التعرض المطول لدرجات حرارة عالية قد يؤثر على المظهر السطحي ويعجّل خشونة المركبات بينية البلورات. في هياكل ملحومة، قد تشهد مناطق التأثير الحراري (HAZ) ضعفاً في البنية الدقيقة مما يقلل قدرة التحمل والتحميل عند درجات الحرارة المرتفعة؛ ويتطلب الأمر معالجات حرارية بعد اللحام أو احتياطات تصميمية لتحمل الأحمال الحرارية المستمرة.

التطبيقات

الصناعة	مكون نموذجي	لماذا تُستخدم 6181
السيارات	ألواح الجسم الخارجية، الألواح الداخلية، التعزيزات	مزيج من قابلية التشكيل، جودة السطح، والقوة المكتسبة عبر التقادم
البحرية	أعضاء هيكلية غير حرجة، التشطيبات	مقاومة كافية للتآكل مع الطلاء المناسب وقابلية تصنيع جيدة
الطيران	المثبتات والدعامات الثانوية	نسبة قوة إلى وزن جيدة وتشطيب سطحي نظيف للهياكل غير الرئيسية
الإلكترونيات	مشتتات حرارة، أغطية	موصلية حرارية جيدة وكثافة منخفضة
الأجهزة المنزلية	ألواح الثلاجات، الأغطية	قابلية التشكيل، مظهر السطح، وقابلية الطلاء

يجعل مزيج قابلية التشكيل الجيدة في الحالات اللينة والإمكانية لزيادة القوة عبر التقادم من 6181 خياراً قيّماً للتطبيقات التي تتطلب قطعاً مختومة أو مطلية أو مصدّرة مع توازن بين إمكانية التصنيع والأداء أثناء الخدمة.

نصائح الاختيار

اختر 6181 عندما يتطلب التصميم ألومنيوم قابل للمعالجة الحرارية يقدم قوة أفضل من الألومنيوم التجاري النقي مع الحفاظ على قابلية تشكيل جيدة للختم والتشطيب. هو خيار عملي خصوصاً لألواح السيارات الخارجية والداخلية حيث جودة السطح وقابلية الطلاء مهمة.

مقارنةً مع الألومنيوم التجاري النقي (1100)، تقدم 6181 تضحيات قليلة في الموصلية الكهربائية والحرارية وقابلية التشكيل مقابل قوة أعلى وأداء هيكلي أفضل. مقارنة مع السبائك المصلبة مثل 3003 أو 5052، توفر 6181 عادة قوة ذروة أعلى بعد التقادم وتحافظ على مقاومة جيدة للتآكل، لكن سبائك 5xxx غالباً ما تتفوق عليها في بيئات البحرية ذات الكلوريد العالي. مقارنة مع السبائك القابلة للمعالجة الحرارية الشائعة مثل 6061 أو 6063، قد تكون 6181 أقل في قوة الذروة في بعض الحالات لكنها تقدم قابلية تشكيل وتشطيب سطح متفوقين لتطبيقات صفائح السيارات، وغالباً ما تُفضل عند الحاجة إلى السحب العميق وتصلب بواسطة العمر.

خلاصة

تظل سبيكة 6181 سبيكة Al-Mg-Si ذات صلة وشائعة الاستخدام لأنها توفر توازناً عملياً بين قابلية التشكيل، مقاومة التآكل، وقوة التقادم لصفائح وللشّد، خصوصاً في مجالات السيارات والهندسة العامة حيث تكون إمكانيات التصنيع وجودة السطح حرجة.