22 11 月 [FAQ]6061/6005/6063 材質屬性 Mechanical Properties
Posted at 18:00h
in 常見問題
ASTM 鋁合金化學成分規範標準 (Chemical Composition Limits, wt%)
參照 ASTM B221 / Aluminum Association 標準規範 (數值除標示範圍外均為最大值 Max, % 餘量為鋁)
規格：ASTM B221
牌號數：11 種常見合金
| 合金牌號 | 矽 (Si) | 鐵 (Fe) | 銅 (Cu) | 錳 (Mn) | 鎂 (Mg) | 鉻 (Cr) | 鋅 (Zn) | 鈦 (Ti) | 其他(個別/總計) | 主要特性與應用說明 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1050 | 0.25 | 0.40 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | — | 0.05 | 0.03 | 0.03 / — | Al ≥ 99.5%，極佳延展性與導熱性，適合散熱鰭片、深抽成形 |
| 1070 | 0.20 | 0.25 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | — | 0.04 | 0.03 | 0.03 / — | Al ≥ 99.7%，高純鋁、導電率極高，適合匯流排與高階散熱管件 |
| 3003 | 0.60 | 0.70 | 0.05–0.20 | 1.0–1.5 | — | — | 0.10 | — | 0.05 / 0.15 | 不可熱處理防鏽鋁，耐大氣腐蝕，適合熱交換器與管路組件 |
| 6063 | 0.20–0.60 | 0.35 | 0.10 | 0.10 | 0.45–0.90 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.05 / 0.15 | 流動成形性佳，陽極氧化表面極佳，建築與工業外觀結構件主力 |
| 6463 | 0.20–0.60 | 0.15 | 0.20 | 0.05 | 0.45–0.90 | — | 0.05 | — | 0.05 / 0.15 | 超低鐵雜質控制，光學反射率極高，專為化學拋光／亮面鏡面陽極設計 |
| 6005 | 0.60–0.90 | 0.35 | 0.10 | 0.10 | 0.40–0.60 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.05 / 0.15 | 矽含量提高、強度顯著優於 6063，適用於中高強度中空型材與梯具架構 |
| 6005A | 0.50–0.90 | 0.35 | 0.30 | 0.50 | 0.40–0.70 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0.05 / 0.15 | 添加 Mn+Cr 抑制粗晶環，大幅強化抗衝擊韌性與抗疲勞開裂（車輛與重載結構） |
| 6061 | 0.40–0.80 | 0.70 | 0.15–0.40 | 0.15 | 0.80–1.20 | 0.04–0.35 | 0.25 | 0.15 | 0.05 / 0.15 | 含銅微合金化，綜合機械強度高、切削加工佳，自動化機架首選 |
| 6082 | 0.70–1.30 | 0.50 | 0.10 | 0.40–1.00 | 0.60–1.20 | 0.25 | 0.20 | 0.10 | 0.05 / 0.15 | 含錳細化晶粒，6000 系中最高強度之一，歐規重載結構與橋梁管件 |
| 7005 | 0.35 | 0.40 | 0.10 | 0.20–0.70 | 1.00–1.80 | 0.06–0.20 | 4.0–5.0 | 0.01–0.06 | 0.05 / 0.15 | Al-Zn-Mg 系，具焊接後室溫自然時效硬化特性，常應用於高階車架 |
| 7075 | 0.40 | 0.50 | 1.20–2.00 | 0.30 | 2.10–2.90 | 0.18–0.28 | 5.1–6.1 | 0.20 | 0.05 / 0.15 | 超高強度航太鋁，抗拉可達 500 MPa 以上，擠壓阻力大且切削需防蝕 |
6063 / 6463 合金
優異表面質感 · 易擠型加工
成形性最佳，表面平整細緻，最適合陽極消光處理。若有極致鏡面光澤或化學拋光外觀需求，可選用高純度低鐵的 6463。
6005 / 6005A 合金
結構高強度 · 韌性平衡
機械強度顯著高於 6063，擠製流動性與成形難度遠優於 6061。非常適合複雜斷面的承重管材、太陽能支架與軌道車輛結構件。
6061 合金
高承載強度 · CNC 加工首選
T6 質別下硬度與抗拉極佳，耐蝕耐磨，適合實心板棒、需大量 CNC 洗削之精密加工件與重載機架。
常用鋁合金機械性質綜合比較 (Typical Properties)
| 機械性質項目 | 6063-T5 | 6063-T6 | 6005-T5 | 6061-O | 6061-T6 |
|---|---|---|---|---|---|
| 韋氏硬度 (Webster, HW) | 8 ~ 10 | 11 ~ 13 | 12 ~ 14 | — | ≥ 15 |
| 維氏硬度 (Vickers, HV) | 約 70 | 約 83 | 約 85 ~ 90 | 約 31 | 約 95 ~ 105 |
| 極限抗拉強度 (Tensile Ultimate) | 186 MPa | 241 MPa | 260 MPa | 124 MPa | 310 MPa |
| 降伏強度 (Tensile Yield) | 145 MPa | 214 MPa | 240 MPa | 55.2 MPa | 276 MPa |
| 斷裂伸長率 (Elongation at Break) | 18% | 15% | 8% | 25% | 17% |
| 剪切強度 (Shear Strength) | 117 MPa | 152 MPa | 205 MPa | 82.7 MPa | 207 MPa |
💡 強度單位雙向速查工具 (ksi ⇄ MPa)
標準換算公式：1 ksi = 6.89476 MPa ｜ 1 MPa ≈ 0.145038 ksi
⇄
💡 RD 選材常見迷思 FAQ：為什麼「非 6061 不可」是危險的設計盲點？
很多研發人員在選材時常直覺認為「6061 強度最佳、凡事選 6061」，但擠型製程中材料流動阻力、淬火變形與截面複雜度往往決定了模具壽命與量產良率。
問題一 6063 與 6005 的差別？何時該從 6063 升級到 6005？
| 比較維度 | 6063 合金 | 6005 / 6005A 合金 |
|---|---|---|
| 設計訴求與定位 | 建築與外觀裝飾：講求表面細緻度與陽極著色均勻性。 | 中高強度結構支撐：講求抗彎剛性與耐載重。 |
| 降伏強度 (T5 狀態) | 約 145 MPa（基準） | 約 240 MPa（強度大幅提升約 65%） |
| 擠型成形性 | 流動阻力極小，極薄肉、複雜截面與細齒散熱片均易成形。 | 擠型流動性良好，可生產中大型中空管狀與複雜肋骨截面。 |
| 陽極表面外觀 | 極佳。氧化膜清澈均勻，消光或染色質感極高。 | 因 Si 含量較高，陽極膜層容易泛灰偏暗，適合本色防蝕或粉體塗裝。 |
| 選材建議結論 | 👉 當產品結構承重不足、容易彎曲永久變形，但形狀有中空腔體且非純鏡面外觀件時，直接從 6063 升級至 6005 是最兼顧成形性與強度的最佳解法。 | |
問題二 6005 與 6061 的差別？為什麼不建議任何形狀都盲目指定 6061？
| 比較維度 | 6005 / 6005A 合金 | 6061 合金 |
|---|---|---|
| 降伏強度比較 | T5：約 240 MPa（達 6061-T6 的 85%～90%） | T6：約 276 MPa（強度極高，機械性能優異） |
| 擠型流動阻力與 DFM | 金屬抗力適中，薄壁、多孔中空結構好成形，模具壽命長。 | 變形抗力極大，薄肉、大懸臂舌芯易破模，型狀受限嚴重。 |
| 在線淬火敏感性 | 淬火敏感度低，在線強風冷即可達標，冷卻殘餘應力小。 | 臨界冷速高，通常需水霧或水浸淬火，薄壁中空件極易扭曲扭變。 |
| 截面尺寸精度安定性 | 尺寸安定性佳，公差掌控容易，中大尺寸不易翹曲。 | 強烈水淬後易變形，需二次拉伸校正，型材平面度與幾何公差難控。 |
| 最佳加工方式 | 擠型直出成形為主，長條結構件直接組裝使用。 | CNC 銑削加工切屑好斷，適合實心塊狀加工件與重載厚料。 |
| 選材建議結論 | 👉 破除 6061 迷思：若型材斷面具有「薄壁 (< 1.5mm)」、「多腔中空」、「長舌芯懸臂」或「大截面長型材」，開模 6061 常面臨擠不出、模具爆裂或水淬嚴重扭曲的問題。此時改用 6005/6005A 不僅能獲得接近 6061 的結構承載力，更能兼顧複雜斷面的精準成形與尺寸良率！ | |
ASTM B221 標準規範 (鋁及鋁合金擠型材抗拉極限標準)
ASTM B221[1] 是針對鋁合金擠壓型材、管材、棒材與實心條材的國際通用檢驗標準。以下列出常見合金在不同厚度規範下的保證強度（最小值）：
ASTM B221 鋁合金擠型材機械性質規範標準 (Mechanical Property Limits)
各合金質別在不同指定厚度下之抗拉強度 (Tensile)、降伏強度 (Yield) 及伸長率保證值
標準：ASTM B221
單位：ksi / in.
| 質別 / 熱處理 | 指定厚度範圍 (in.) | 截面積 (in.²) | 抗拉強度 (ksi) 最小值 |
抗拉強度 (ksi) 最大值 |
降伏強度 (ksi) 最小值 |
降伏強度 (ksi) 最大值 |
伸長率 (%D) 最小值 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ■ 6005 | |||||||
| T1 | ≤ 0.500 | all | 25.0 | … | 15.0 | … | 16 |
| T5 | ≤ 0.124 0.125–1.000 |
all all |
38.0 38.0 |
… … |
35.0 35.0 |
… … |
8 10 |
| ■ 6005A | |||||||
| T1 | ≤ 0.249 | all | 25.0 | … | 14.5 | … | 15 |
| T5 | ≤ 0.249 0.250–0.999 |
all all |
38.0 38.0 |
… … |
31.0 31.0 |
… … |
7 9 |
| T61 | ≤ 0.249 0.250–0.999 |
all all |
38.0 38.0 |
… … |
35.0 35.0 |
… … |
8 10 |
| ■ 6061 | |||||||
| O | all | all | … | 22.0 | … | 16.0 | 16 |
| T51 | all ≤ 0.625 |
all all |
26.0 35.0 |
… … |
12.0 30.0 |
… … |
16 8 |
| T6, T62, T6510, T6511 |
≤ 0.249 ≥ 0.250 |
all all |
38.0 38.0 |
… … |
35.0 35.0 |
… … |
8 10 |
| ■ 6063 | |||||||
| O | all | all | … | 19.0 | … | … | 18 |
| T5 | ≤ 0.500 0.501–1.000 |
all all |
22.0 21.0 |
… … |
16.0 15.0 |
… … |
8 8 |
| T6, T62 | ≤ 0.124 0.125–1.000 |
all all |
30.0 30.0 |
… … |
25.0 25.0 |
… … |
8 10 |
| ■ 6082 | |||||||
| T6, T6511 | 0.200–0.750 0.751–6.000 6.001–8.000 |
all all all |
45.0 45.0 41.0 |
… … … |
38.0 38.0 35.0 |
… … … |
6 8 6 |
| ■ 7005 | |||||||
| T53 | ≤ 0.750 | all | 50.0 | … | 44.0 | … | 10 |
| ■ 7075 | |||||||
| O | all | all | … | 40.0 | … | 24.0 | 10 |
| T6, T62, T6510, T6511 |
≤ 0.249 0.250–0.499 0.500–1.499 1.500–2.499 3.000–4.499 4.500–5.000 |
all all all all ≤ 20 20–32 ≥ 32 |
78.0 81.0 81.0 81.0 81.0 78.0 78.0 |
… … … … … … … |
70.0 73.0 72.0 72.0 71.0 70.0 68.0 |
… … … … … … … |
7 7 7 7 7 6 6 |