Aluminium - Allgemein

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium als dritthäufigstes Element mit 8% am Aufbau der Erdkruste beteiligt. Wegen seiner starken Affinität zu Sauerstoff kommt Aluminium in der Natur nicht in gediegener Form, sondern nur als Verbindung vor. Der Rohstoff für die Aluminiumerzeugung ist Bauxit, ein Verwitterungsprodukt aus Kalk- und Silikatgestein, dessen hoher Gehalt an Al2O3 (Aluminiumoxid) häufig über 50% beträgt.

Metallurgisch wird Aluminium in zwei Gruppen differenziert: Die naturharten Werkstoffe, die ihre Festigkeit durch Mischkristallbildung erreichen und die aushärtbaren Werkstoffe, deren Festigkeit durch Ausscheidung vormals gelöster Legierungsbestandteile erzeugt wird. Die naturharten Legierungen verwendet man an Stelle von Reinaluminium, wenn eine höhere Festigkeit mit hohen Dehngrenzwerten benötigt wird. Höchste Festigkeitswerte werden bei aushärtbaren Legierungen erreicht, jedoch ist ihre Korrosionsbeständigkeit geringer als die naturharter Legierungen. Ihre Endfestigkeit erlangen Aluminiumwerkstoffe durch Warm- und Kaltverformung oder Dispersion, die aushärtbaren Legierungen zusätzlich durch thermische Behandlung.

Allgemeine Eigenschaften des Aluminiums

Gegenüberstellung der wichtigsten Aluminiumlegierungen

Allgemeine Eigenschaften des Aluminiums

Geringe Dichte

Mit 2,7 bis 2,9 g/cm3 besitzt Aluminium nur ein Drittel des spezifischen Gewichtes von Stahl. Gegenüber den Buntmetallen ergibt sich ein noch besseres Verhältnis. Das niedrigere Gewicht ermöglicht massive Energie- und Kosteneinsparungen in Transport, Fertigung, Montage, Wartung und Unterhalt.

Chemische, Witterungs- und Seewasserbeständigkeit
Bei Kontakt mit Luft überzieht sich Aluminium mit einer natürlichen Oxidschutzschicht. Diese Oxidschutzschicht erneuert sich nach jeder Entfernung und führt zu hervorragender Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosionsbelastung. Besonders Rein- und Reinstaluminium und die kupferfreien Legierungen sind gegen sehr viele Medien beständig. Sie werden deshalb in großem Umfang im Bauwesen, der chemischen, der Nahrungs- und Genußmittelindustrie, im Fahrzeugbau oder besonders in Form von AlMg- und AlMgMn-Legierungen im Off-Shore-Bereich verwendet.

Kalt- und Warmverformbarkeit
Aluminium ist prädestiniert für die Herstellung von Profilen und Rohren mit nahezu beliebigem Querschnitt. Aber auch mit fast allen anderen üblichen Verfahren der Kalt- und Warmumformung lassen sich Halbzeuge und Formteile herstellen. Spezielle Automatenlegierungen ermöglichen zudem eine gute Zerspanung mit hohen Schnittgeschwindigkeiten.

Hervorragende Eignung für Verbindungsarbeiten
Alle üblichen Verfahren sind bei Aluminiumwerkstoffen anwendbar. Schmelzschweißen erfolgt meist unter Schutzgasatmosphäre. Darüber hinaus findet bei Verbundwerkstoffen das Heißluftschweißen Verwendung, Kleb- und Klemmverbindungen gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Dekorative, dauerhaft färbbare Oberflächen
Aluminium erlaubt die Anwendung einer Vielzahl allgemeiner oder werkstoffspezifischer Verfahren zum Erzielen dekorativer Wirkungen, erhöhter Beständigkeit, verbesserter Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit.

Gute Leitfähigkeit für Elektrizität und Wärme
Aluminium weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 38 bis etwa 34 m/Ohm mm² bei Rein- und Reinstaluminium auf. Für elektrische Leiter werden Reinaluminium und besondere AlMgSi-Werkstoffe verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei ca. 80 bis 230 W/m • K.

Hohes Reflexionsvermögen
Aluminiumoberflächen sind durch eine geringe Absorbtion für Licht und Wärme gekennzeichnet. Durch geeignete Oberflächenbehandlungen können Reflexion und Absorbtion in weiten Grenzen beeinflußt werden.

Unmagnetisches Verhalten
Alle Aluminiumwerkstoffe sind frei von Ferromagnetismus.

Gesundheitliche Unbedenklichkeit
Aluminium ist ungiftig. Selbstverständlich sind Aluminiumprodukte sterilisierbar, leicht zu reinigen und erfüllen alle hygienischen und antitoxischen Anforderungen.

Recycling
Die Rückführung des Energiespeichers Aluminium in den Materialkreislauf ist eine sinnvolle und effektive Maßnahme, Kosten und Umwelt zu schonen. Sekundäraluminium, das durch Einschmelzen von Fertigungs- und Altschrotten gewonnen wird, benötigt - unter Beibehaltung aller positiven Werkstoffeigenschaften - nur 5% des Engergiebedarfs, der zur Gewinnung von Primäraluminium benötigt wird. Aluminium ist daher oft die ökologisch bessere Alternative, wenn die Umweltbelastungen über den Lebenzyklus eines fertigen Produktes betrachtet werden. Die hohen Recyclingraten für automobile Anwendungen von 95% belegen dies eindeutig.

Brennbarkeit
Aluminiumlegierungen gelten als nicht brennbare Baustoffe, die ohne Nachweis der Baustoffklasse A1 (nach DIN 4102) angehören. Das Material schmilzt bei einer Temperatur von ca. 600°C. Nur unter bestimmten Bedingungen, das heißt in fein zerteilter Form (zum Beispiel in Pulverform), reagiert es stark exotherm. Die DIN 4102 unterteilt in nicht brennbare (A) und brennbare Baustoffe (B). Die EU Klassifizierung DIN EN 13501 in sieben Euroklassen (A1, A2, B,C,D,E,F) sowie weitere u.a. für Rauchentwicklung. Die DIN und EN sind beide gültig und gleichwertig, bzw. alternativ anwendbar.

Gegenüberstellung der wichtigsten Aluminiumlegierungen

Aushärtbare Werkstoffe

DIN	EN-AW	Zustand	Beständigkeit		Elektrische Leitfähigkeit	Oberflächenbehandlung			Formgebung				Verbindungsarbeiten
1712	AA-Reg.-Nr.	EN	normale Atmosphäre	Industrie - und Meeresatmosphäre		Hochglanz-polieren	Schutz	Dekorativ	Warmbiegen	Kaltbiegen	Schmieden	Zerspannen	Schutzgas-schweissen	Widerstands-schweissen
1725	AA-Reg.-Nr.	AA				Hochglanz-polieren	Eloxal	Eloxal	Warmbiegen	Abkanten	Schmieden	Zerspannen	Schutzgas-schweissen	Widerstands-schweissen
										Falzen
	AlMgSi0,5				EN AW 6060										T4	++	++	+	++	++	++	++*	++	-	++*	++*
	AlMgSi0,5				EN AW 6060										T6, T66	++	++	+	+	++	++	++*	+	-	++*	++*
	AlMgSi0,5				EN AW 6063										0, H111	++	++	++		++	++	++	++	- -	++	+
T4		++	++	+		++	++	++	++*	+		-	++*	++*
T6, T832		++	++	+		++	++	++	++*	-		-	++*	++*
AlMgSi0,7	EN AW 6005A	T6	++	++	+		++		++*	-		+	++*	++*
AIMgSi1	EN AW 6082	0, H111	+	-	++	+	+		++	++	++	- -	++	++
		T4	++	+	+	++	++	+	++*	+		+	++* 1)	++* 1)
		T6	++	+	+	++	++	+	++*	-		+	++* 1)	++* 1)
AlCuMg1	EN AW 2017 A	0, H111	-	-	+	+			++	+	+	-	-	-
		T4	-	- -	-	++	+	-	-*	-		+	-*	-*
		T351	-	- -	-	++	+	-	-*	*		+	-*	-*
AlCuMg2	EN AW 2024	0, H111	- -	- -	+	+			++*	+	+	-	-	-
		T4	-	- -	-	++	+	-	-*	-		+	-*	-*
		T351	-	- -	-	++	+	-	-*	-		+	-*	-*
		T6	- -	- -	-	++	+	-	-*	- -		+	-*	-*
		T651	- -	- -	-	++	+	-	-*	- -		+	-*	-*
AlZn4,5Mg1	EN AW 7020	T6	+	-	-		++	-	++*	-		-	+* 1)	+* 1)
AlZnMgCu0,5	EN AW 7022	T6	-	- -	-		+	-	-*	- -		++	-*	+*
AlZnMgCu1,5	EN AW 7075	0, H111	- -	- -	+				+	+	+	+	- -	- -
		T6	-	- -	-		+	-	-*	- -		++	--	+*
		T651	-	- -	-		+	-	-*	- -		++	- -	+*
		T73	-	- -	-		+					++	- -	+*
		T73510	-	- -	-		+					++	- -	+
AlMgSiPb	EN AW 6012	T6	+	+	+	+	++	+		-	+	++	+* 2)	+* 2)
AlMgSiPb	EN AW 6012	T651	+	+	+	+	++	+		-	+	++	+* 2)	+* 2)
AlMgSiPb	EN AW 6018	T6	-	- -	+	+	+	-		-	-	++	+* 2)	+* 2)
AlMgSiPb	EN AW 6018	T651	-	- -	+	+	+	-		-	-	++	+* 2)	+* 2)
AlCuMgPb	EN AW 2007	T4	-	- -	-	+	-	- -		-	-	++	+*	-*
AlCuMgPb	EN AW 2007	T351	-	- -	-	+	-	- -		-	-	++	+*	-*
AlCuBiPb	EN AW 2011	T4	-	- -	-	+	-	- -		+	+	++	+*	-*
AlCuBiPb	EN AW 2011	T6	-	- -	-	+	-	- -		-	+	++	+*	-*

Nicht aushärtbare Werkstoffe

DIN	EN-AW	Zustand	Beständigkeit		Elektrische Leitfähigkeit	Oberflächenbehandlung			Formgebung				Verbindungsarbeiten
1712	AA-Reg.-Nr.	EN	normale Atmosphäre	Industrie - und Meeresatmosphäre		Hochglanz-polieren	Schutz	Dekorativ	Warmbiegen	Kaltbiegen	Schmieden	Zerspannen	Schutzgas-schweissen	Widerstands-schweissen
1725	AA-Reg.-Nr.	AA				Hochglanz-polieren	Eloxal	Eloxal	Warmbiegen	Abkanten	Schmieden	Zerspannen	Schutzgas-schweissen	Widerstands-schweissen
										Falzen
Al 99,5	EN AW 1050 A	H112	++	++	++	+	++	++	++	++	++	- -	++	+
		0, H111	++	++	++	+	++	++	++	++		- -	++	+
		H14	++	++	++	++	++	++	++*	+		-	++*	++*
		H16	++	++	++	++	++	++	++*	-		-	++*	++*
		H18	++	++	++	++	++	++	++*	-		-	++*	++*
AlMn1	EN AW 3003	H112	++	++	+	+	++		++	++		- -	++	+
		H, 0111	++	++	+	+	++		++	++		- -	++	+
		H14	++	++	+	++	++		++*	+		-	++*	++*
		H16	++	++	+	++	++		++*	-		-	++*	++*
		H18	++	++	+	++	++		++*	-		-	++*	++*
AlMg1	EN AE 5005 A	H112	++	++	+	+	++	++	++	++	++	- -	++	+
		0, H111	++	++	+	+	++	++	++	++			++	+
		H14	++	++	+	++	++	++	++*	+		-	++*	++*
		H18	++	++	+	++	++	++	++*	-		-	++*	++*
AlMg2,5	EN AW 5052	H112	++	++	-		++		++	++	++	- -	++	+
		0, H111	++	++	-		++		++	++		- -	++	+
		H14, 24, 34	++	++	-		++		++*	-		-	++*	++*
		H18, 28, 38	++	++	-		++		++*	- -		-	++*	++*
Almg3	EN AW 5754	H112	++	++	-	+	++	++	++	++	++	- -	++	+
		0, H111	++	++	-	+	++	++	++	++		- -	++	+
		H14, 24, 34	++	++	-	++	++	++	++*	-		-	++*	++*
		H18, 28, 38	++	++	-	++	++	++	++*	- -		-	++*	++*
AlMg4,5Mn	EN AW 5083	H112	++	++	-		++		++	++	++	-	++	+
		0, H111	++	++	-		++		++	++			++	+
		H12, 22, 32	++	++	-		++		++*	+		+	++*	++*
		H14, 24, 34	++	++	-		++		++*	-		+	++*	++*

+'+' = sehr gut; + = gut; '-' = mäßig, '- -' = schlecht, ' ' = nicht angewendet, * = lokale Erweichung,
1) = Die Erweichungszone härtet selbständig aus, 2) =Nachträgliches Aushärten erhöht die Festigkeit

Die Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und stellt keine Zusicherung von Eigenschaften dar.
Die Angaben gelten nur für einen Vergleich der aufgeführten Werkstoffe untereinander, jedoch nicht für eine Bewertung gegenüber anderen Metallen.
Bei der anodischen Oxidation treten an den warmumgeformten oder geschweißten Stellen Verfärbungen auf.
Weitere Angaben entahlten die entsprechenden DIN oder Euro Normen.

Basiswissen