Shorter and efficient heat treatment parameters for 6061/6063 aluminium alloys

ABSTRACT

This work reported news and more efficient parameters (time and temperature) in an artificial heat treatment in the (Mg₂Si) series aluminium alloy, through which it is achieved an increase in its fundamental mechanical property (hardness) and a region of greater thermal stability. Two aluminium-Mg₂Si alloys conforming to AA 6061/6063 were solutionised in the temperature range 475–625°C for periods of 30, 60 and 90 min. After water quenching, the alloys were artificially aged in the temperature range 160–215°C for 3, 6 and 8 h. Mechanical properties achieved peak values during ageing at solubilisation at 550°C for 1 h followed by ageing at 200°C for 3 h. The hardness value reached was 63 HRB. Microstructural analysis revealed a refinement of ASTM grain size No. from 7 to 8 after heat treatment.

Ce travail a rendu compte des paramètres nouveaux et plus efficace (temps et température) dans un traitement thermique artificiel dans la série d’alliage d’aluminium Mg₂Si, par lequel on obtient une augmentation de sa propriété mécanique fondamentale (dureté) et une région de plus grande stabilité thermique. Avant le vieillissement, on a soumis les échantillons nommés A et B à une analyse de composition chimique et l’on a démontré qu’ils étaient des alliages Al-Mg-Si avec Mg et Si comme principaux éléments d’alliage. De plus, grâce au processus de solubilisation et de vieillissement artificiel, on a stabilisé le silicate de magnésium (Mg₂Si), ce qui favorise le durcissement du matériel. On a déterminé la dureté à différentes températures de solubilisation, de 475°C à 625°C, avec des temps de séjour de 30, 60 et 90 min, et des températures de vieillissement de 160°C à 215°C pour 3, 6 et 8 h. On a établi qu’une température de 550°C pendant 1 h dans le processus de solubilisation et 3 h de vieillissement artificiel à 200°C constituaient les conditions optimales pour atteindre la dureté la plus élevée (63 HRB). Ces données ont été confirmées par une analyse statistique, par la méthode de groupement de Tukey et Fisher, établissant une dureté significativement égale. Grâce à l’évaluation de leurs microstructures, on a calculé la taille de grain comme étant ASTM 8 pour l’échantillon recuit et ASTM 7 pour l’échantillon non traité. Les nouveaux paramètres établis ici réduisent le processus complet à 5 heures.

KEYWORDS:

• Solubilisation
• heat treatment
• ageing
• (Mg₂Si) series aluminium alloy

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Notes

1 They conform to AA compositions 6061/6063 (ASTM B221).

2 According to Tukey’s statistical method with 95% confidence, there is a statistically significant variation in hardness.

3 Table 4 of the ASTM E 112 standard was used to compare the grain size [24].

Additional information

Funding

This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001. The authors would like to thank Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas and Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) agencies for financial support.