ألمنيوم 6260: التركيب الكيميائي، الخواص، دليل التلدين والتطبيقات

نظرة شاملة

6260 هو عضو في سلسلة سبائك الألومنيوم 6xxx، وهي عائلة يتم تحديدها بالماغنيسيوم والسيليكون كعناصر سبيكة رئيسية تُكوّن ترسبات Mg2Si. يُعتبر سبيكة قابلة للمعالجة الحرارية والتقوية بالترسيب، مصممة لتحقيق توازن بين القوة المتوسطة إلى العالية وقابلية البثق الجيدة وجودة السطح، مما يجعله من السبائك المثلى للبثق الإنشائي وأعمال الملفات الهندسية.

العناصر الرئيسية المسبكة في 6260 هي السيليكون والماغنيسيوم، مع إضافات مُتحكم بها من النحاس، والكروم، والمنغنيز، وكمية ضئيلة من التيتانيوم لتحسين بنية الحبيبات والتأثير على حركية التقسية. آلية التقوية تعتمد على التقسية بالشيخوخة الكلاسيكية: المعالجة بالحرارة في الحالة الصلبة والتبريد السريع تليها شيخوخة اصطناعية (أو طبيعية) لترسيب Mg2Si والمراحل الثانوية التي ترفع مقاومة الخضوع ومقاومة الشد.

السمات الرئيسية لـ 6260 تشمل نسبة قوة إلى وزن مناسبة، مقاومة جيدة للتآكل في البيئات الجوية والبحرية المعتدلة، أداء لحام جيد مع اختيار مناسب لسلك الحشو، وقابلية تشكيل معقولة في حالات التليين. الصناعات النموذجية تشمل النقل (السيارات والسكك الحديدية)، الأنظمة المعمارية والبنائية، الحاويات الكهربائية ومكونات تبديد الحرارة حيث تكون الأشكال المعقدة للبثق مطلوبة.

يختار المهندسون 6260 عندما يحتاجون إلى سبيكة من سلسلة 6xxx ملائمة للبثق مع قوة متزايدة قليلاً في الحالة المصبوب عليها واستقرار أبعادي محسّن مقارنة مع السبائك الأكثر شيوعاً مثل 6063. يُفضل استخدامه على السبائك الأقوى من سلسلتي 2xxx و7xxx عندما تكون قابلية اللحام، جودة السطح، ومقاومة التآكل أكثر أهمية من القوة القصوى، وعلى السبائك الناعمة من سلسلتي 1xxx و3xxx عندما تكون السعة الإنشائية الأعلى مطلوبة.

الأحواض الحرارية

الحالة الحرارية	مستوى القوة	الاستطالة	قابلية التشكيل	قابلية اللحام	ملاحظات
O	منخفضة	عالية	ممتازة	ممتازة	حالة مخملة بالكامل لأقصى درجة من اللدونة وقابلية التشكيل
H14	منخفضة–متوسطة	متوسطة	جيدة	جيدة	معالجة بالعمل البارد، زيادة طفيفة في مقاومة الخضوع؛ يسمح ببعض الاسترجاع المحدود
T4	متوسطة	متوسطة–عالية	جيدة	جيدة	معالجة حرارية بحل ثم شيخوخة طبيعية؛ توازن جيد للتشكيل يليه تقسية
T5	متوسطة–عالية	متوسطة	جيدة	جيدة	مبردة بعد العمل الحراري ومشيخة اصطناعياً؛ مستخدمة عادة في عمليات البثق
T6	عالية	متوسطة–منخفضة	مقبولة	مقبولة–جيدة	معالجة حرارية بحل، تبريد سريع، شيخوخة اصطناعية لتحقيق أعلى قوة
T651	عالية (مستقرة)	متوسطة–منخفضة	مقبولة	مقبولة–جيدة	حالة T6 مع تخفيف الإجهاد عن طريق الشد؛ مستخدمة على نطاق واسع للأجزاء الإنشائية المبثوقة

تؤثر الحالة الحرارية بشكل رئيسي على الميكروهيكل: تسمح الحالات اللينة بالتشكيل والطي البارد المكثف دون تشقق، بينما تزيد حالات T6/T651 المشيخة إلى القمة القوة على حساب قابلية التشكيل. ترتبط قابلية اللحام والحساسية لتليين منطقة متأثرة بالحرارة ارتباطًا وثيقًا بالحالة الحرارية؛ تظهر الأجزاء في حالة T6 مناطق تليين محلية بعد اللحام ما لم يتم استخدام معالجة حرارية ما بعد اللحام أو سبائك حشو مناسبة.

التركيب الكيميائي

العنصر	نطاق النسبة %	ملاحظات
Si	0.4–0.9	يرتبط السيليكون بالماغنيسيوم لتشكيل ترسبات Mg2Si للتقوية؛ يتحكم في انسيابية السبيكة أثناء الصب والبثق
Fe	0.2–0.5	الحديد هو شوائب لا مفر منها؛ يشكل مركبات بين فلزية قد تؤثر على المتانة وجودة السطح
Mn	0.05–0.25	كميات صغيرة تعمل على تحسين بنية الحبيبات وزيادة القوة؛ مستويات عالية من Mn غير نمطية للـ 6260
Mg	0.6–1.0	العنصر الأساسي في التقوية مع السيليكون؛ يتحكم في حركية الترسيب وقوة الذروة أثناء التقسية
Cu	0.05–0.30	يُضاف بكميات قليلة لزيادة القوة والصلادة ولكن قد يقلل من مقاومة التآكل إذا زاد
Zn	≤0.2	الزنك عادة منخفض؛ الزيادة الزائدة غير مرغوبة في هذه العائلة بسبب التفاعلات الذائبة
Cr	0.05–0.25	الكروم يقلل نمو الحبيبات ويحسن استقرار الحالة الحرارية والمتانة أثناء المعالجة الحرارية
Ti	≤0.10	يُستخدم التيتانيوم كمُحسن للحبوب في الإنتاج المصبوب أو القضيب؛ الإضافات الصغيرة تحسن جودة السطح المبثوق
عناصر أخرى (لكل منها)	≤0.05	عناصر أثرية وبقايا؛ الألومنيوم الباقي (~كمتبقي)

تم ضبط التركيب بعناية لتعزيز ترسيب Mg2Si بشكل محكم أثناء الشيخوخة الاصطناعية مع الحد من المراحل المعدنية الضارة. توفر الإضافات الصغيرة من النحاس والكروم وسيلة إضافية لضبط القوة، وسلوك منطقة متأثرة بالحرارة، واسترخاء الإجهاد دون التأثير السلبي الكبير على مقاومة التآكل.

الخصائص الميكانيكية

يعرض 6260 طيفًا واسعًا من الخصائص الميكانيكية التي تعتمد بشدة على الحالة الحرارية، وسمك القطاع، ومسار المعالجة. في الحالة المخملة (O) يتصرف بسماحية عالية وقوة خضوع وقوة شد منخفضة، ما يجعله مناسبًا للبَََََََي والتشكيل. بعد المعالجة بالحرارة في الحالة الصلبة والشيخوخة الاصطناعية (T6/T651)، تتحقق أقصى مقاومات الشد والخضوع من خلال تشتت دقيق لترسبات Mg2Si؛ تقل اللدونة وتتناقص قيم الاستطالة إلى نطاق المنخفض إلى المتوسط بعشرات النسب المئوية.

تتبع الصلادة نفس النمط: منخفضة في حالة O وترتفع بشكل كبير مع التقسية. أداء مقاومة التعب في المقاطع المبثوقة جيد عمومًا لهذه الفئة من السبائك لكنه حساس لحالة السطح، علامات التشغيل والنتوءات؛ يمكن للطلقات السطحية أو إنهاء السطح تحسين عمر التعب عالي الدورة بشكل ملحوظ. يؤثر السُمك وشكل القطاع على معدلات التبريد أثناء المعالجة بالحرارة وبالتالي الحد الأقصى للصلادة والقوة الممكن تحقيقها؛ عادة تصل المقاطع الرفيعة إلى استجابة أعلى للتقسية من المقاطع السميكة.

الخاصية	حالة O/المخملة	الحالة الحرارية الرئيسية (مثلاً T6/T651)	ملاحظات
قوة الشد (UTS)	~100–150 MPa	~300–340 MPa	تختلف UTS حسب الحالة الحرارية وحجم القطاع؛ قيم T6 تعتمد على معايير الشيخوخة
قوة الخضوع (0.2% انزياح)	~35–80 MPa	~240–300 MPa	زيادة كبيرة في مقاومة الخضوع مع T6؛ T651 توفر استقرارًا أبعاديًا محسّنًا
الاستطالة (نسبة)	~20–30%	~8–14%	تنخفض الاستطالة مع زيادة صلادة الحالة؛ مقاسة على عينات معيارية
الصلادة (HB)	~25–40 HB	~70–100 HB	نطاق صلادة برينل إرشادي؛ تؤثر حالة السطح وطريقة المعالجة على القيم

الخصائص الفيزيائية

الخاصية	القيمة	ملاحظات
الكثافة	2.70 g/cm³	نمطية لمعظم سبائك Al-Mg-Si؛ مهمة في حساب نسب القوة إلى الوزن
نطاق الانصهار	~570–640 °C	تعتمد على التركيب والشوائب؛ الفرق بين درجة الصلابة والانصهار
الموصلية الحرارية	~150–170 W/m·K	موصلية حرارية جيدة لتطبيقات تبديد الحرارة وإدارة الحرارة
الموصلية الكهربائية	~30–45 % IACS	أقل من الألومنيوم النقي بسبب السبيكة؛ توازن بين الموصلية والقوة
السعة الحرارية النوعية	~900 J/kg·K	سعة حرارية نوعية نموذجية قرب درجة حرارة الغرفة لسبائك الألومنيوم
المعامل الحراري للتمدد	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	معامل تمدد حراري مشابه لسبائك 6xxx الأخرى؛ مهم للتزاوج مع مواد مختلفة لتجنب تعب الفتل الحراري

تجعل الخصائص الفيزيائية من 6260 خيارًا جذابًا حيث تكون الصلابة العالية بالنسبة للوزن والموصلية الحرارية ضرورية إلى جانب الموصلية الكهربائية المعقولة. يجب على المصممين مراعاة التمدد الحراري عند تطبيق مكونات 6260 مع معادن أو مركبات أخرى لتجنب إجهاد التعب الناجم عن التمدد الحراري الاختلاف بين المواد.

أشكال المنتج

الشكل	السماكة/الحجم النموذجي	سلوك القوة	التلطيفات الشائعة	ملاحظات
ألواح	0.3–6 mm	تختلف القوة حسب التلطيف؛ السماكات الرقيقة تقسى بالتقسية الصلبة بطريقة أكثر تجانسًا	O, T4, T5, T6	تُستخدم للألواح، الأغطية والمكونات المشكلة؛ تشطيب سطح ممتاز للطلاء/التأنيود
لوح	6–50 mm	القطاعات السميكة تظهر استجابة تقسية أبطأ ومعدلات تبريد أبطأ	O, T6 (محدود)	القطاعات الثقيلة تتطلب تبريد وتقسية خاضعة للرقابة لتجنب مناطق ناعمة في القلب
بثق	ملفات معقدة، تصل إلى عدة أمتار طولًا	قوة كما تم بثقها (T5) جيدة؛ T6 متاحة بعد المعالجة الحرارية الكاملة	T5, T6, T651	الشكل الأكثر شيوعًا لـ 6260؛ تصميم المقطع يؤثر على اللاتماثل الميكانيكي
أنبوب	قطر خارجي 6–200 mm، يعتمد على سماكة الجدار	الأنابيب الملحومة/البدون درز تظهر استجابات نموذجية لسلسلة 6xxx	O, T5, T6	تُستخدم للأنابيب الهيكلية، القضبان والقنوات
قضيب/عصا	أقطار تصل إلى 200 mm	القطاعات الصلبة لها قوة تقسية أقل مقارنة بالسماكات الرقيقة	O, T6	تُستخدم لتركيبات وأطراف مشغولة تتطلب تثبيت أبعاد مستقر

مسار المعالجة يحدد التركيب المجهري الممكن تحقيقه: البثق ينتج تدفقًا موجّهًا للحبيبات وجودة سطح جيدة، بينما يجب تحسين إنتاج الألواح والمعالجات الحرارية اللاحقة حسب سماكة القطاع. التلطيفات الخاصة بالبثق (T5/T651) مُحسّنة لتقليل التشوه وتوفير خصائص ميكانيكية مستقرة مع مظهر سطحي جيد.

الدرجات المكافئة

المعيار	الدرجة	المنطقة	ملاحظات
AA	6260	الولايات المتحدة الأمريكية	معترف بها في قوائم جمعية الألومنيوم الأمريكية؛ مواصفات المنتج تختلف حسب المورد
EN AW	6260	أوروبا	EN-AW 6260 مستخدمة شائعًا في الكتالوجات الأوروبية؛ التركيب والتلطيفات متوافقة مع معايير ISO
JIS	A6260 (تقريبي)	اليابان	المعايير اليابانية قد تدرج تركيبة قريبة تحت A6260 أو تسمية مماثلة؛ تحقق مع المورد
GB/T	6260	الصين	نظام GB/T الصيني لديه مداخل مطابقة للعديد من سبائك 6xxx؛ تحقق من المواصفات الوطنية لفروق التسامح

المكافئات المباشرة تكون غالبًا قريبة ولكن ليست دائمًا متطابقة؛ المعايير الإقليمية قد تسمح بحلول مختلفة للحدود القصوى للشوائب، معايير قبول الخصائص الميكانيكية والتلطيفات المسموح بها. يجب على المهندسين دائمًا مراجعة شهادة المصنع والمراجعة القياسية للمورد عند استبدال الدرجات الإقليمية في التطبيقات الحرجة.

مقاومة التآكل

يقدم 6260 مقاومة جيدة لتآكل الجو نموذجية لسلسلة 6xxx، نتيجة لتكوّن طبقة عازلة ثابتة من Al2O3 وغياب مستويات نحاس عالية تشجع على الحساسية الجلفانية. في الأجواء الصناعية والحضرية، يؤدي أداءً جيدًا، والتأنيود يعزز الحماية السطحية والمظهر للاستخدامات المعمارية.

في البيئات البحرية أو الغنية بالكلوريدات، يقاوم 6260 التآكل العام بشكل معقول لكنه عرضة للتآكل المحدد بالتآكل النقطي والتآكل في الشقوق إذا تعرضت الطبقات الواقية للتلف. مقارنة بسبائك 5xxx المخصصة للبحر، يمتلك 6260 مقاومة أقل للماء البحري؛ للخدمة البحرية الطويلة تحت الماء يفضل سبائك الألومنيوم-المغنيسيوم ذات محتوى مغنيسيوم أعلى.

قابلية التصدع بالتآكل بالجهد في 6260 أقل مقارنة بسبيكة 2xxx عالية القوة وبعض 7xxx، لكن التلطيف والإجهادات المتبقية مهمة: التلطيفات المتقدمة عمرًا تظهر مقاومة محسّنة، في حين أن الحالات ذات القوة العالية والذروة المحتواة تكون أكثر عرضة. التفاعلات الجلفانية تتبع السلوك الطبيعي للألمنيوم: يُنصح باستخدام 6260 مع معادن أقل نقاءً بحذر وعزل مناطق التلامس لتقليل التآكل الجلفاني.

خصائص التصنيع

قابلية اللحام

يسهل لحام 6260 بالطرق الشائعة (GMAW/MIG، GTAW/TIG، وطرق المقاومة) بنتائج جيدة باستخدام المعادن الحشو المناسبة وممارسات ما قبل/بعد اللحام. سبائك الحشو النموذجية هي Al-Si (ER4043) أو Al-Mg-Si (ER5356) حسب التوازن بين الخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل؛ يقلل ER4043 من خطر التشققات الساخنة ويحسن التدفق، بينما يحافظ ER5356 على قوة ومرونة أعلى. يُتوقع حدوث تطرية في منطقة تأثير الحرارة (HAZ) قرب اللحامات في مواد T6؛ يمكن التخفيف من فقدان القوة بالتقسية اللاحقة أو اختيار حشو ذو قوة تفوق والانتقال من T4 إلى T6 بعد المعالجة.

قابلية التشغيل

قابلية تشغيل 6260 متوسطة ومماثلة لسبائك 6xxx أخرى؛ ليست سبيكة سهلة القطع لكنها تستجيب جيدًا لأدوات كربيد وتطبيقات التصنيع باستخدام الحاسب CNC الحديثة. الأدوات الموصى بها تشمل إدخالات كربيد مطلية بـTiN بزوايا سلببة وتوفير تبريد جيد. يجب اختيار سرعات التغذية والقطع لتقليل حواف التشكل؛ العمليات مثل الحفر العميق والتفريز الكتفي الثقيل تستفيد من دورات التقطيع المتقطعة والتثبيت الصلب.

قابلية التشكيل

قابلية التشكيل ممتازة في تلطيفات O وT4 وتقل مع ازدياد التقسية الصلبة نحو T6. لثني الألواح، نصف قطر الانحناء الداخلي الأدنى المعتدل عادة 2–3× سماكة المادة لـ T4 و3–5× السماكة لـ T6، حسب هندسة القطاع والأدوات. العمل البارد (سلسلة H) يزيد مقاومة الخضوع لكنه يقلل الاستطالة؛ يمكن استخدام التشكيل الدافئ ودورات الترطيب لاستعادة المرونة قبل التقسية النهائية.

سلوك المعالجة الحرارية

6260 قابل للمعالجة الحرارية ويتبع مسارات تقسية الترسّب الكلاسيكية. تتم المعالجة بالحل عادة عند نحو 520–540 °C لمدة تتناسب مع سماكة القطاع لإذابة Mg2Si بالكامل، يلي ذلك تبريد سريع (تبريد مائي) للحفاظ على محلول صلب فوق التشبع. يتم التقسية الصناعية عادة بين 150–185 °C لمدد من ساعات قليلة إلى عدة ساعات لتحقيق حالتَي T5 أو T6 حسب مقاييس التوازن بين القوة والثبات.

الحالة T4 (محلول معالج ومعتق طبيعيًا) توفر قابلية تشكّل محسنة مع إمكانية التقسية الصناعية لاحقًا؛ T5 هي تقسية مباشرة من حالة المنتج المشكل، مما يقدم تحكمًا جيدًا في الأبعاد للملفات الطويلة. T651 تعني T6 مع تمدد تخفيف الإجهاد لتقليل الإجهادات المتبقية والتشوه. التعزيز غير القابل للمعالجة الحرارية يجب أن يعتمد على العمل البارد (تلطيفات H) ودورات الترطيب لتعديل المرونة.

الأداء في درجات الحرارة العالية

يبدأ 6260 بفقدان ملحوظ في القوة عند درجات حرارة تتجاوز نطاقات التقسية الصناعية النموذجية؛ درجات حرارة الخدمة فوق ~120–150 °C تؤدي تدريجيًا إلى إذابة ترسّبات التقسية وتقليل مقاومة الخضوع والشد. التعرض طويل الأمد في درجات حرارة مرتفعة يؤدي إلى فرط التقسية والتطرية، لذا يجب تصميم القطع لتقليل درجات حرارة التشغيل المستمرة أو قبول انخفاض قدرة التحميل.

الأكسدة في درجات الحرارة المرتفعة تكون محدودة لفترات تعرّض قصيرة بسبب التكوين السريع لطبقة Al2O3، ولكن الطبقة الواقية قد تتعرض للضرر ميكانيكيًا أو كيميائيًا. في المكونات الملحومة، مناطق تأثير الحرارة (HAZ) أكثر عرضة للتعرض الحراري لأن توزيع الترسّبات قد تغير أصلاً بفعل دورات حرارة اللحام، مما يعجل بفقدان القوة تحت ظروف الخدمة عالية الحرارة.

التطبيقات

الصناعة	مثال على مكون	سبب استخدام 6260
السيارات	قضبان هيكلية مُبثقة، مقاطع تشطيب	توازن جيد بين القابلية للبثق، القوة وتشطيب السطح للأجزاء المرئية/الهيكلية
البحرية	مقاطع الهيكل الفوقي المعماري، تركيبات السطح	مقاومة التآكل وقدرة التأنيود للمكونات البحرية غير المغمورة
الفضاء	تركيبات هيكلية ثانوية وحوامل	نسبة قوة إلى وزن مفضلة ومقاطع مبثقة مستقرة مع قابلية تشغيل جيدة
الإلكترونيات	قواعد وهيكليات مبثقة لنقل الحرارة	موصلية حرارية وقدرة تشكيل مقاطع مبثقة معقدة بتشطيب سطحي جيد

يُعتبر 6260 فعالًا بشكل خاص حيث يتطلب الأمر مقطع مبثوق، تشطيب سطحي جمالي، مقاومة تآكل، وخصائص ميكانيكية متوسطة إلى عالية في آن واحد. غالبًا ما يُستخدم كسبيكة “أساسية” للمقاطع الهندسية حيث يكون 6063 ضعيفًا إلى حد ما، و6061 يقدم قوة مماثلة ولكن مع خصائص بثق وتشطيب مختلفة.

نصائح للاختيار

للمهندسين عند اختيار المادة، تقع 6260 بين السبائك الألين والسبائك ذات القوة الأعلى القابلة للمعالجة الحرارية: تقدم خصائص أقوى في حالة البثق أو التقسية الذروية مقارنة بالألومنيوم الخالص تجاريًا (1100) مع احتفاظها بجزء كبير من قابلية التشكيل والموصلية. مقارنةً بـ 1100، تضحي 6260 بجزء من الموصلية الكهربائية والحرارية وقابلية التشكيل لتحقيق مكاسب كبيرة في مقاومة الخضوع والشد.

مقارنةً بالسبائك الصلبة مثل 3003 أو 5052، تقدم 6260 قوة أكبر بعد التقسية مع مقاومة تآكل مماثلة في العديد من الأجواء؛ ومع ذلك، قد تتفوق سبائك 3xxx/5xxx على 6260 في الغمر الطويل أو البيئات البحرية القاسية. مقابل السبائك القابلة للمعالجة الحرارية الشائعة مثل 6061 و6063، يتم اختيار 6260 غالبًا لتحسين القابلية للبثق أو التشطيب السطحي واستجابة التقسية الصلبة المختلفة قليلاً؛ كما يُفضل عند الحاجة لأداء بثق محدد أو ثبات أبعاد (T651) حتى إذا كانت القوة الذروية متقاربة أو أقل قليلاً.

استخدم منطق الاختيار المرتكز على خطوات التشكيل المطلوبة، ومعالجات ما بعد اللحام، وتشطيب السطح (التأكسد الأنوديي)، وبيئة التشغيل. اختر 6260 عندما تحتاج إلى سبيكة من سلسلة 6xxx مُحسنة للبثق مع خصائص ميكانيكية متوازنة، وسلوك جيد مقاوم للتآكل، وقابلية لحام موثوقة، وتأكد من شهادات الجودة الصادرة عن المورد لتطبيقات هيكلية ذات تحمُّل أبعاد دقيق.

الملخص الختامي

تظل 6260 سبائك ألومنيوم هندسية ذات صلة بسبب تجمعها بين سهولة المعالجة بالبثق، واستجابة متحكم بها للتقسية بالترسيب، والخصائص الميكانيكية ومقاومة التآكل المتوازنة. تشغل هذه السبيكة موقعًا عمليًا للملفات والمكونات الهيكلية التي تكون فيها جودة السطح، وقابلية اللحام، والثباتية البُعدية بالغة الأهمية إلى جانب القوة، مما يجعلها خيارًا متينًا لتطبيقات النقل والمعمارية والصناعية.