Aluminiumlegierung

Die Gruppe der Aluminiumlegierungen umfaßt die für die Praxis relevanten Aluminiumwerkstoffe. Sie entstehen durch Zulegieren von anderen Metallen, vorwiegend Mangan, Magnesium, Kupfer, Silizium und Zink. Als Basismaterial dient in den meisten Fällen Al99,5 (EN AW-1050A). Auf diese Weise lassen sich die Festigkeitswerte in weiten Grenzen erhöhen und auch andere Eigenschaften beeinflussen.

Je nachdem ob die gewünschte Festigkeitssteigerung nur durch Legierungelemente sowie Kaltverfestigung oder aber vornehmlich durch eine Aushärtebehandlung (Wärmebehandlung) erreicht wird, unterscheidet man zwischen den aushärtbaren und den nichtaushärtbaren (naturharten) Legierungen.

Eine weitere Unterscheidung ergibt sich aus der Art der Verarbeitung: Knet- oder Gußwerkstoffe. Zu den Knetwerkstoffen zählen außer Reinst- und Reinaluminium im wesentlichen die naturharten Legierungen vom Typ AlMn, AlMg, und AlMgMn sowie die aushärtbaren Legierungen der Gattungen AlCuMg, AlCuSiMn, AlMgSi, AlZnMg und AlZnMgCu. Sie werden zu Halbzeugen in Form von Bändern, Blechen und Ronden, Rohren Stangen und Drähten, Strangpreßprofilen sowie Schmiedestücken verarbeitet. Zu den Gußwerkstoffen gehören die Legierungen der Gattung AlSi, AlSiMg, AlSiCu, AlMg, AlMgSi, AlCuTi, AlCuTiMg, werden hier aber nicht weiter betrachtet.

Überblick über das Bezeichnungssystem von Aluminium Knetlegierungen nach DIN EN 573-3/DIN EN 573-4

Werkstoffbezeichnung Hauptlegierungselement

1xxx Minimum 99% Aluminium 2xxx Kupfer 3xxx Mangan 4xxx Silizium 5xxx Magnesium 6xxx Magnesium und Silizium 7xxx Zink 8xxx Andere Elemente

1xxx - nicht wärmebehandelbar - Festigkeiten von 70 bis 190 N/mm² auch Reinaluminium genannt. Schweißbar. Sehr korrosionsbeständig, Verwendung für chemische Tanks und Rohre. Hohe elektrische Leitfähigkeit.

2xxx - kann wärmebehandelt werden - Festigkeiten von 190 bis 430 N/mm² - Kupferlegiert (0,7 bis 6,8%) - Verwendung in Flugzeug und Raumfahrt - hohe Festigkeit - großer Temperaturbereich. Manche Legierungen gelten aufgrund der Rißneigung beim Schweißen als nicht schweißbar - Schweißzusatz meistens 2xxx manchmal auch 4xxx.

3xxx - nicht wärmebehandelbar - Festigkeiten von 110 bis 280 N/mm² - Aluminium Manganlegierungen mit mittlerer Festigkeit, guter Korrosionsbeständigkeit - gute Formbarkeit - geeignet auch für höhere Temperaturen - Einsatzgebiet von Kochtöpfen über Kühler in Fahrzeugen bis zum Kraftwerksbau. Schweißzusatz 1xxx, 4xxx und 5xxx

4xxx - Wärmebehandelbare und nicht wärmebehandelbare Legierungen - Festigkeiten von 170 bis 380 N/mm² - Aluminium Silizium Legierungen (Si 0,6 bis 21,5%) - einzige Serie die Wärmebehandelbare und nicht wärmebehandelbare Legierungen enthält - Silizium reduziert den Schmelzpunkt und macht die Schmelze dünnflüssiger - ideal für Schweiß- und Lötzusätze

5xxx - nicht wärmebehandelbar - Festigkeiten von 120 bis 350 N/mm² - Aluminium Magnesium (Mg 0,2 bis 6,2%) - Höchste Festigkeiten der nicht wärmebehandelbaren Aluminiumsorten - schweißbar - Verwendung im Schiffsbau, Transport, Druckkessel, Brücken und Gebäuden. Schweißzusatz muß nach Magnesiumgehalt bestimmt werden. Aluminium aus dieser Serie mit mehr als 3,0% Mg ist für Temperaturen über 65° nicht geeignet (Spannungsrißkorrosion) - Materialien mit weniger als ca. 2,5% Mg können oft erfolgreich mit 5xxx oder 4xxx Schweißzusätzen geschweißt werden. 5032 wird meist als das Material mit dem höchsten Mg-Gehalt genannt, das gerade noch mit 4xxx schweißbar ist.

6xxx - wärmebehandelbar - Festigkeiten von 120 bis 400 N/mm² - Aluminium / Magnesium - Silizium Legierungen (Si und Mg um die 1%) sehr beliebt bei Schweißkonstruktionen - Verwendung vorwiegend als Extrusionen - kann gut wärmebehandelt werden - soll nicht ohne Schweißzusatz geschweißt werden (Warmrisse) - Schweißzusätze 4xxx und 5xxx

7xxx - wärmebehandelbar - Festigkeiten von 220 bis 600 N/mm² - Aluminium - Zink (Zn 0,8 bis 12,0%) - Verwendung in Flugzeugbau, Raumfahrt, Sportgeräte. Manche Legierungen sind nicht mit Lichtbogen schweißbar. Die Legierungen 7005 und 7020 sind gut mit 5xxx Schweißzusätzen schweißbar.

Aufstellung typischer in der Industrie verwendung findender Aluminiumlegierungen:

• Aludur (0,3-1% Silizium, 0,3-0,8% Mangan und 0,5-1,2% Magnesium)
• Aluman (1,1% Mangan)
• Duralumin (2,5-5,5% Kupfer, 0,2-0,5% Magnesium, 0,5-1,2% Mangan und 0,2-1,0% Silizium)
• Hydronalium (3-12% Magnesium, 0,2-0,8% Mangan und 0,2-1,0% Silizium)
• Silumin® (bis 14% Silizium)