Aluminium 1080: Zusammensetzung, Eigenschaften, Härtegradübersicht & Anwendungsbereiche

Umfassender Überblick

1080 gehört zur 1xxx-Reihe der Aluminiumlegierungen und repräsentiert die Gruppe der handelsüblichen reinen Aluminiumlegierungen, bei denen der Aluminiumgehalt typischerweise mindestens 99,80 % beträgt. Die 1xxx-Reihe zeichnet sich durch sehr geringe absichtliche Legierungszusätze aus und wird eher durch ihre hohe Reinheit als durch legierungsbedingte Festigkeitssteigerung klassifiziert. Die wichtigsten Legierungs- und Verunreinigungselemente in 1080 liegen nur in Spuren vor und umfassen Silizium, Eisen, Mangan, Kupfer, Magnesium, Zink, Chrom und Titan; diese Elemente sind typischerweise im Bereich von Teilen pro Tausend kontrolliert, um eine hohe Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.

Die Legierung ist nicht wärmebehandelbar und gewinnt ihre mechanische Festigkeit hauptsächlich durch Lösungsweichen bei sehr niedrigen Verunreinigungsgehalten sowie durch Kaltverfestigung (Kaltumformung) bei Verformung. Wesentliche Eigenschaften von 1080 sind hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, überlegene atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Umformbarkeit im geglühten Zustand sowie sehr gute Schweißbarkeit bei geeigneter Füllwerkstoffwahl. Hauptsächliche Einschränkungen sind die geringe absolute Festigkeit und die begrenzte Dauerfestigkeit im Vergleich zu legierten Aluminiumqualitäten.

Typische Anwendungsbereiche von 1080 sind Produkte für elektrische Übertragung und Leiter, chemische und lebensmittelverarbeitende Anlagen, architektonische Anwendungen sowie Bauteile für den Wärmetransfer, bei denen eine hohe Leitfähigkeit erforderlich ist. Ingenieure wählen 1080, wenn Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit höhere Priorität als mechanische Festigkeit haben oder wenn seine hohe Reinheit metallurgische oder Oberflächenvorteile für die Verarbeitung und Oberflächenbehandlung bietet.

1080 wird anderen Legierungen vorgezogen, wenn minimale Legierung und maximale Duktilität erforderlich sind oder wenn elektrische/thermische Leistung bei gleichzeitig guter Bearbeitbarkeit maximiert werden muss. Konstrukteure bevorzugen 1080 häufig für Bauteile, die Tiefziehen oder komplexe Umformungen erfordern, oder für metallurgische Kompatibilität mit prozessspezifischen Anforderungen an Legierungselemente.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Verlängerung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch (30–45 %)	Hervorragend	Hervorragend	Vollständig geglüht, maximale Duktilität
H12	Niedrig-Mittel	Mittel (15–30 %)	Sehr gut	Hervorragend	Leichte Kaltverfestigung, gesteigerte Steifigkeit
H14	Mittel	Mittel-Niedrig (10–20 %)	Gut	Hervorragend	Typischer handelsüblicher halbharter Zustand
H16	Mittel-Hoch	Niedriger (8–15 %)	Mäßig	Hervorragend	Dreiviertelhart, stärker aber weniger umformbar
H18	Hoch	Niedrig (3–10 %)	Begrenzt	Hervorragend	Vollhart, maximale Festigkeit durch Kaltverfestigung
H111	Niedrig (weichgeglüht)	Hoch (25–40 %)	Hervorragend	Hervorragend	Leicht modifizierter Zustand mit geringer Kaltverfestigung

Der Zustand hat einen dominierenden Einfluss auf den Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität bei 1080, da die Legierung nicht ausscheidungshärtbar ist. Der geglühte O-Zustand bietet die beste Umformbarkeit und höchste Leitfähigkeit und ist ideal für Tiefziehen und elektrische Anwendungen. Eine Erhöhung der H-Nummer (Kaltverfestigung) steigert Streck- und Zugfestigkeit, verringert jedoch Verlängerung und Umformbarkeit; die Wahl ist ein Balanceakt zwischen Umformprozessen und der benötigten Steifigkeit im Einsatz.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Al	Rest (≥99,80)	Aluminium-Basis, Rest der Zusammensetzung
Si	≤0,03	Kontrollierte Verunreinigung; reduziert Schmelzpunkt/-fluss leicht
Fe	≤0,12	Häufigste Verunreinigung; beeinflusst Korngrenzenstruktur
Mn	≤0,03	Geringer Korngrenzverfeinerer, begrenzte Lösungsstärkebeiträge
Mg	≤0,03	Nur Spuren; minimale Festigkeitssteigerung
Cu	≤0,03	Sehr niedrig gehalten zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit
Zn	≤0,03	Spurenteile-Verunreinigung; minimaler Einfluss auf elektrische Eigenschaften
Cr	≤0,03	Sehr gering; kann die Korngrenzenstabilität leicht unterstützen
Ti	≤0,03	Verwendet in minimalen Mengen zur Kornkontrolle
Andere (jeweils)	≤0,05	Gesamtverunreinigungen meist ≤0,20 %

Die Zusammensetzungstabelle unterstreicht, dass 1080 im Wesentlichen reines Aluminium mit streng kontrollierten Spurenlegierungselementen ist. Die niedrigen Gehalte an Übergangs- und Legierungselementen bewahren die elektrische und thermische Leitfähigkeit und erhalten die charakteristisch weiche, duktil reagierende Kaltumformbarkeit. Kleine Mengen Eisen, Silizium oder Titan wirken als Korngrenzverfeinerer oder beeinflussen das Schmelz-/Erstarrungsverhalten, sind jedoch nicht ausreichend für eine signifikante Ausscheidungshärtung.

Mechanische Eigenschaften

1080 zeigt das klassische Verhalten eines handelsüblichen reinen Aluminiums: niedrige Streck- und Zugfestigkeiten im geglühten Zustand und steigende Festigkeiten durch Kaltverfestigung. Das Zugverhalten ist im O-Zustand duktil mit signifikanter gleichmäßiger Verlängerung und breitem plastischem Bereich, was Umformprozesse wie Tiefziehen und Spinnen unterstützt. In den kaltverfestigten Zuständen steigen Streck- und Zugfestigkeit deutlich, während die Verlängerung abnimmt, was Umformbarkeit und Ermüdungsrissbildung beeinflusst.

Die Streckgrenze ist im geglühten Zustand niedrig und steigt etwa proportional zum Grad der Kaltverfestigung in den H-Zuständen; dies ist für Konstrukteure ein vorhersehbarer und kontrollierbarer Festigkeitsanstieg. Die Härtewerte sind entsprechend im O-Zustand gering und nehmen mit den Zuständen H12–H18 zu; Brinell- oder Vickershärte korreliert gut mit der Zugfestigkeit und dient der Materialverifikation. Die Ermüdungsfestigkeit ist moderat – die Dauerfestigkeitsgrenze liegt unter der von legierten Aluminiumgüten und ist empfindlich gegenüber Oberflächenzustand, Kaltverfestigungsgrad und Spannungskonzentratoren.

Eigenschaft	O/Glühen	Wichtiger Zustand (H14)	Hinweise
Zugfestigkeit (MPa)	~70–110	~120–160	O-Bereich variiert stark je nach Verarbeitung; H14 bietet praxisgerechte mittlere Festigkeit
Streckgrenze (MPa)	~25–45	~80–120	Streckgrenze steigt stark mit Kaltverfestigung; Streck-/Zugfestigkeitsverhältnisse variieren mit Zustand
Verlängerung (%)	~30–45	~10–20	Duktilität ist im O-Zustand hervorragend, in H-Zuständen reduziert
Härte (HB)	~15–25	~30–45	Härte steigt mit Kaltverfestigung und korreliert mit Festigkeit

Die genannten Werte sind typische Bereiche für handelsüblich gefertigte Bleche und Platten; die spezifischen Glühbedingungen, Stärken und Verarbeitungswege der Lieferanten beeinflussen die genauen Angaben. Blechdicke und Verarbeitungsprozess sind entscheidende Faktoren für die finale mechanische Eigenschaftsspanne, und für kritische Anwendungen sollten Materialzeugnisse und Zugproben zur Verifikation herangezogen werden.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für nahezu reines Aluminium
Schmelzbereich	660–660,5 °C	Nahe Schmelzpunkt von reinem Al; schmaler Schmelzbereich
Wärmeleitfähigkeit	~220–240 W/m·K (25°C)	Hervorragender Wärmeleiter; leicht reduziert gegenüber absolut reinem Aluminium
Elektrische Leitfähigkeit	~58–62 % IACS	Hohe elektrische Leitfähigkeit, geeignet für Leiter und Kontaktanwendungen
Spezifische Wärmekapazität	~0,897 kJ/kg·K (897 J/kg·K)	Hohe spezifische Wärmekapazität typisch für Aluminium
Wärmeausdehnungskoeffizient	~23 ×10⁻⁶ /K (20–100°C)	Moderater Koeffizient; wichtig für thermische Konstruktion und Verbindungstechnik

Die physikalischen Eigenschaften von 1080 machen es attraktiv für thermische und elektrische Anwendungen, bei denen Leitfähigkeit und Masseneffizienz Priorität haben. Die Kombination aus geringer Dichte und hoher Wärmeleitfähigkeit ergibt eine gute spezifische Wärmeleitfähigkeit, was den Einsatz als Kühlkörper oder Wärmeverteiler begünstigt. Die elektrische Leitfähigkeit platziert 1080 unter den besseren Optionen für Sammelschienen, Steckverbinder und Niederstromleitungen, wenn mechanische Festigkeit nicht die Hauptanforderung ist.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,15 mm – 6 mm	Festigkeit variiert mit Zustand und Blechdicke	O, H12, H14	Dominante Form für Tiefziehen, Stempeln und Verkleidung
Platte	6 mm – 50+ mm	Dicke verringert die Effizienz der Kaltumformung	O, H111	Einsatz bei dickeren Querschnitten oder erhöhter Struktursteifigkeit
Strangpressprofil	Profile bis mehrere Meter	Begrenzt durch geringe Legierungsfestigkeit für hochbelastete Bauteile	O, H12	Verwendung für dekorative Profile, Gehäuse, Kühlkörper
Rohr	0,5 mm Wandstärke – große Durchmesser	Mechanische Eigenschaften abhängig von Umformen / Ziehen	O, H14	Üblich für Niederdruck-Flüssigkeiten oder dekorative Anwendungen
Stab/Rundstahl	3 mm – 100 mm	Kaltziehen erhöht die Festigkeit	O, H18	Einsatz bei Bearbeitung auf enge Toleranzen

Bleche und dünndicke Produkte sind der Bereich, in dem sich die Eigenschaften von 1080 besonders bewähren, da Umformbarkeit und Leitfähigkeit erhalten bleiben, während Kaltumformung zur Festigkeitsanpassung leicht anwendbar ist. Platten und dickere Produkte erfordern mehr Beachtung, da die Fähigkeit, dicke Querschnitte homogen kalt zu verformen, begrenzt ist; dickere Querschnitte werden oft in weicherem Zustand geliefert und verlassen sich auf konstruktive Maßnahmen zur Steifigkeit. Strangpressprofile und Rohre werden verwendet, wenn Oberflächenqualität, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit wichtig sind und die Belastung moderat ist.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	1080	USA	Bezeichnung im System der Aluminum Association
EN AW	1080 / EN AW-1080	Europa	Europäische AW-Bezeichnung für hochreines Aluminium
JIS	A1080	Japan	Japanischer Industriestandard für kommerziell reines Al
GB/T	Al99.8 / 1080	China	Chinesischer Standard für 99,8 % reines Aluminium

Die äquivalenten Werkstoffbezeichnungen über Normen hinweg repräsentieren stofflich ähnliche Zusammensetzungen, können aber in zulässigen Verunreinigungsgrenzen, Herstellungsverfahren und Glühbedingungen leicht variieren. Ingenieure sollten die spezifischen Normtoleranzen und Walzwerksprüfberichte für einen normenübergreifenden Ersatz prüfen, insbesondere wenn elektrische Leitfähigkeit, Oberflächenzustand oder Ziehleistung kritisch sind.

Korrosionsbeständigkeit

1080 weist eine ausgezeichnete allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf, bedingt durch die schnelle Ausbildung eines stabilen, schützenden Aluminiumoxids. In vielen Umgebungen übertrifft es legierte Aluminiumwerkstoffe mit höheren Kupfer- oder Zinkanteilen, welche die Legierungen für lokale Korrosion sensibilisieren können. Oberflächenbeschaffenheit und Umwelteinflüsse (Chloride, Industrieverschmutzung) beeinflussen das Langzeitverhalten, polierte oder beschichtete Oberflächen zeigen verbesserte Leistung.

Im maritimen Umfeld ist 1080 hinsichtlich gleichmäßiger Korrosion gut geeignet, kann aber wie alle Aluminiumlegierungen in stagnierenden, chloridreichen Umgebungen anfällig für Lochfraß und Spaltkorrosion sein, sofern nicht geschützt. Die Legierung ist im Allgemeinen weniger anfällig für Spannungsrisskorrosion als hochfeste ausscheidungshärtbare Legierungen, jedoch sollten Schweißnähte und kaltverformte Bereiche als potenzielle Angriffsstellen bewertet werden. Galvanische Wechselwirkungen führen dazu, dass 1080 anodisch gegenüber vielen gängigen Werkstoffen wie Kupfer und Edelstahl ist; deshalb sind elektrische Isolierung oder geeignete Beschichtungen bei Kombination unterschiedlicher Metalle zu empfehlen.

Im Vergleich mit 3xxx- und 5xxx-Serien bietet 1080 oft überlegene Leitfähigkeit und vergleichbare oder bessere Korrosionsbeständigkeit dank minimaler Legierungszusätze, während es nicht die höheren Festigkeits- und Schweißeigenschaften mancher 5xxx-Legierungen bietet. Für langzeitige Nutzung in aggressiven Chloridumgebungen bevorzugen Konstrukteure oft legierende Maßnahmen oder Beschichtungen; für viele architektonische und elektrische Anwendungen ist das unveränderte Korrosionsverhalten von 1080 jedoch voll ausreichend.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

1080 lässt sich problemlos mit gängigen Schmelz- und Widerstandsverfahren wie TIG und MIG schweißen, da es effektiv reines Aluminium mit niedrigen Anteilen problematischer Elemente ist. Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind kommerziell reine Al-Schweißdrähte (z. B. AA1100-Serie) oder niedrig legierte Zusatzwerkstoffe, die auf den Einsatzzweck und mechanische Anforderungen abgestimmt sind; siliziumhaltige Drähte (z. B. 4043/4047) werden manchmal zur Verbesserung der Fließfähigkeit in komplexen Verbindungen eingesetzt. Das Risiko von Heißrissen ist gering im Vergleich zu hochfesten Legierungen, jedoch sind Bauteilpassung und Sauberkeit entscheidend, um Porosität und Einschluss von Oxiden zu vermeiden; HAZ-Erweichung ist minimal, da keine ausscheidungshärtbare Mikrostruktur vorhanden ist.

Zerspanbarkeit

Das Zerspanen von 1080 ist im Allgemeinen unproblematisch, erfordert aber Beachtung der geringen Härte und hohen Duktilität, was lange, zusammenhängende Späne und Anbackungen an den Schneiden verursachen kann. Werkzeuge mit scharfen, positiv geneigten Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlgeometrien reduzieren den Spanaufschlag und verbessern die Oberflächenqualität; niedrige Schnittkräfte ermöglichen hohe Drehzahlen bei moderaten Vorschüben. Schmierung und gute Spanabfuhr sind wichtig für optimale Oberflächengüte; das Werkzeug- und Werkstückdesign sollte die Neigung des Materials zum Anbacken bei unzureichendem Spanraum berücksichtigen.

Umformbarkeit

Umformbarkeit ist eine der großen Stärken von 1080, besonders im Zustand O, wo Tiefziehen, Spinnern, Biegen und komplexes Strecken problemlos möglich sind. Minimale Biegeradien können gering sein (etwa 1–2-fache Materialdicke für Bleche je nach Oberfläche), und Rückfederung ist moderat, was eine genaue Formgebung erleichtert. Kaltverfestigung bietet eine einfache Möglichkeit zur lokalisierten Festigkeitssteigerung bei umgeformten Teilen, während Glühzyklen zur Wiederherstellung der Duktilität nach starker Verformung einfach anzuwenden sind.

Wärmebehandlungsverhalten

Als kommerziell reine, nicht wärmebehandelbare Legierung spricht 1080 nicht auf Lösungsglüh- oder Ausscheidungshärtung wie wärmebehandelbare Legierungen an. Versuche, durch T-Typ Wärmebehandlungen eine Ausscheidungsverfestigung zu erreichen, sind wirkungslos, da keine ausscheidungsfähigen Elemente in nennenswertem Umfang vorhanden sind. Die metallurgische Steuerung beruht typischerweise auf kontrolliertem Glühen (zur Herstellung des O-Zustands) und Verfestigung durch Kaltumformung (H-Zustände) zur Eigenschaftsanpassung.

Kaltverfestigung ist das Hauptverfahren zur Erhöhung von Festigkeit und Steifigkeit im Einsatz. Kaltwalzen, Ziehen oder Biegen erhöhen die Versetzungsdichte und führen zu vorhersehbaren Steigerungen der Streck- und Zugfestigkeit bei gleichzeitig abnehmender Dehnung. Glühen bei Temperaturen von typischerweise 300–415 °C (abhängig von Dicke und gewünschter Weichheit) führt zur Weichung der Legierung und Wiederherstellung der Duktilität; Vollrecrystallisationsglühungen und Walzwerksglühzyklen werden angewendet, um den Basisszustand O für Umformprozesse einzustellen.

Hochtemperaturverhalten

1080 verliert mit steigender Temperatur rasch an mechanischer Festigkeit, da seine Festigung durch Lösungsglühung minimal ist und keine stabilen Hochtemperaturausscheidungen vorliegen. Praktisch liegt die kontinuierliche Einsatztemperatur für strukturtragende Anwendungen unter etwa 150–200 °C; darüber werden Kriechen und Festigkeitsverlust erheblich. Oxidation bei moderaten Temperaturen verläuft langsam, bedingt durch die schützende Oxidschicht, aber längere Einwirkung hoher Temperaturen kann das Oberflächenbild verändern und nachfolgende Beschichtungs- oder Klebeverfahren beeinträchtigen.

Geschweißte Bereiche und stark kaltverformte Zonen können bei höheren Temperaturen lokalisierte Veränderungen der mechanischen Eigenschaften erfahren; HAZ zeigt keine signifikanten Ausscheidungseffekte, weist aber aufgrund von Erholung und Rekristallisation beim Erhitzen Erweichung auf. Für hochtemperaturbeständige Tragstrukturen sind Legierungen mit besserem Hochtemperaturverhalten (z. B. bestimmte 2xxx/7xxx-Legierungen oder speziell für erhöhte Temperatur entwickelte Legierungen) vorzuziehen.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 1080 verwendet wird
Elektrotechnik	Stromschienen, Steckverbinder, Leiter	Hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Umformbarkeit
Automobilindustrie	Dekorleisten, Innenraumkomponenten	Ausgezeichnete Umformbarkeit und Oberflächenqualität; Korrosionsbeständigkeit
Maritime Anwendungen	Behälterauskleidungen, Rohrleitungen, Bauteile für geringe Belastung	Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit im Meerwasser
Elektronik	Kühlkörper, EMI-Abschirmungen	Hohe Wärmeleitfähigkeit und geringe Dichte
Nahrungsmittel- & Chemieindustrie	Behälter, Rohrleitungen, Verkleidungen	Reinheit und Korrosionsbeständigkeit mit einfacher Reinigung und Umformbarkeit

1080 wird eingesetzt, wenn hohe elektrische oder thermische Leitfähigkeit, exzellente Umformbarkeit und überlegene Korrosionsbeständigkeit gleichzeitig gefordert sind. Anwendungen mit komplexem Stanzen oder Tiefziehen profitieren von der Duktilität der Legierung, während Leitungsanwendungen die hohe IACS-Leitfähigkeit ausnutzen. Die Legierung wird häufig spezifiziert, wenn metallurgische Reinheit oder minimale Legierungsverunreinigungen für nachgelagerte Prozesse oder Produktqualität entscheidend sind.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 1080, wenn elektrische oder thermische Leitfähigkeit und außergewöhnliche Umformbarkeit höhere Priorität haben als hohe Festigkeit. Es ist die logische Wahl für Leiter, Wärmeverteiler und tiefgezogene Bauteile, bei denen Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und Duktilität die wichtigsten Anforderungen sind.

Im Vergleich zu handelsüblichen Reinaluminiumlegierungen wie 1100 bietet 1080 typischerweise eine geringfügig höhere Reinheit (und somit eine etwas höhere Leitfähigkeit) bei ähnlicher Umformbarkeit; es wird gewählt, wenn die erhöhte Leitfähigkeit oder kontrollierte Verunreinigungsgrenzen erforderlich sind. Im Vergleich zu Kaltverfestigungslegierungen wie 3003 oder 5052 bietet 1080 eine überlegene Leitfähigkeit und manchmal ein besseres Korrosionsverhalten, jedoch eine geringere Festigkeit und ein geringeres Kaltverfestigungspotenzial für tragende Bauteile. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 1080 bevorzugt, wenn Leitfähigkeit und Umformbarkeit wichtiger sind als die maximale Festigkeit; es bleibt attraktiv für Anwendungen, bei denen thermische/elektrische Leistung und einfache Bearbeitung trotz niedriger erreichbarer Festigkeiten im Vordergrund stehen.

Abschließende Zusammenfassung

1080 bleibt in der modernen Technik relevant, da es eine sehr hohe Reinheit mit ausgezeichneter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, überlegener Umformbarkeit und zuverlässigem Korrosionsschutz in einer kostengünstigen und einfach zu verarbeitenden Ausführung kombiniert. Für Konstrukteure, die Leitfähigkeit, Oberflächenqualität und Fertigbarkeit höher priorisieren als hohe Festigkeit, ist 1080 oft die praktischste und wirtschaftlichste Aluminiumwahl.