Aluminium - Legierungen

Grundlagenwissen Aluminium - Legierungen

Die wesentlichen Elemente, mit denen Aluminium legiert wird, sind

  • Magnesium (Mg)
  • Silizium (Si)
  • Mangan (Mn)
  • Zink (Zn)
  • Kupfer (Cu)

Magnesium steigert die Festigkeit, verringert jedoch gleichzeitig stark die Umformbarkeit, wohingegen Silizium hier nur geringe Auswirkungen hat. Diese beiden Eigenschaften werden von Mangan nur mäßig und von Zink nur gering beeinflusst. Kupfer steigert die Festigkeit stark und ist günstig für die Zähigkeit.

Magnesium steigert in hohem Maße die Korrosionsbeständigkeit, vor allem in Bezug auf Seewasser. Voraussetzung ist hier jedoch die richtige Wärmebehandlung - vor allem bei den hoch legierten Werkstoffen.

Silizium verbessert die Giessbarkeit, weshalb auch die meisten Gusslegierungen stark siliziumhaltig sind. Mangan ist rekristallisationshemmend und bewirkt daher eine gute Verformbarkeit (Duktilität). Kupfer und Zink beeinflussen das Korrosionsverhalten eher negativ. Besonders die kupferhaltigen Legierungen sind stark korrosionsanfällig und müssen in aller Regel vor Korrosionseinfluss geschützt werden.

Gusslegierungen sind in der Regel hoch legiert, befinden sich nahe der eutektischen Zusammensetzung und sind auf gutes Fließverhalten hin optimiert.

Knetlegierungen sind solche Legierungen, die speziell für bestimmte Formen der Halbzeugherstellung geeignet sind. Solche sind: Strangpressen, Walzen und Schmieden.

Die Legierungsreihe AlMn gehört zu den mittelfesten Legierungen und wird speziell für Bedachungen und Bänder gebraucht.

Die Familien AlMgMn,  AlMg  und AlMgSi können je nach der Menge der Legierungszusätze recht hohe Festigkeiten erreichen.

Zu den mittel- bis hochfesten Legierungen zählen die AlZnMg-Typen, die gerade in Bezug auf wehrtechnische Anforderungen besondere Eignungen aufweisen.

Die Legierungstypen AlCuMg und AlZnMgCu zählen zu den hochfesten Legierungen und bilden derzeit die Spitze des machbaren in Bezug auf Festigkeitseigenschaften.

Bereits die mittelfesten Aluminium-Werkstoffe sind gut spänend bearbeitbar, jedoch ist oft die lange Spanform nachteilig. Deshalb gibt es von den AlMgSi und den AlCuMg - Werkstoffen Sonderlegierungen mit Blei (Pb), Cadmium (Cd), Bismuth (Bi) und Zinn (Sn)-Zusätzen, welche als Spanbrecher wirken sollen.

Die Legierungen werden entsprechend ihrer Zusammensetzung definiert. In Deutschland überwiegt nach wie vor eine Schreibweise, bei der die einzelnen Legierungselemente in der Reihenfolge ihrer Häufigkeit hintereinander geschrieben werden. Zur weiteren Unterscheidung werden noch weitere Zahlen angefügt. Bei der Legierung AlMgSi1 F31 handelt es sich somit um eine Legierung, die nach dem Hauptwerkstoff Aluminium überwiegend Magnesium enthält, gefolgt von Silizium mit ca. 1%. Der Code F31 bezeichnet den Festigkeitszustand. (F = Festigkeit, 31 = 310 N/mm2 Zugfestigkeit).

Die deutsche Schreibweise wurde aber inzwischen durch die neue Bezeichnung nach der Euronorm (EN) ersetzt. Eine vierziffrige Bezeichnung charakterisiert die Legierung. Es ist allerdings nur die erste Zahl, die etwas über den Legierungstyp an sich aussagt.

Die nachfolgende Gliederung zeigt in etwa die Einteilung, die der Euronorm (EN) zugrunde liegt:

  • 1XXX - Reinaluminium
  • 2XXX - Cu als Hauptzusatz
  • 3XXX - Mn als Hauptzusatz
  • 4XXX - Si als Hauptzusatz
  • 5XXX - Mg als Hauptzusatz
  • 6XXX - AlMgSi - Typen
  • 7XXX - Zn als Hauptzusatz
  • 8XXX - Sonderlegierungen

Der Werkstoffbezeichnung folgt dann noch die Zustandsbezeichnung, die zum Teil auch etwas über die Herstellgeschichte sagt. z.B. T6 lösungsgeglüht, abgeschreckt, warm ausgehärtet.

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