Aluminium 1095: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

1095 ist eine Aluminiumlegierung der 1xxx-Serie, die einen nahezu handelsreinen Werkstoff mit einem Mindestaluminiumgehalt von etwa 99,95 % repräsentiert. Die 1xxx-Serie zeichnet sich durch minimale absichtliche Legierungselemente aus; die Bezeichnung 1095 signalisiert sehr niedrige Gehalte an Verunreinigungselementen und einen Fokus auf die intrinsischen Eigenschaften des Aluminiums anstelle einer legierungsbedingten Festigkeitssteigerung.

Hauptlegierungselemente sind im Wesentlichen Verunreinigungen und Reststoffe: Silizium, Eisen sowie Spurelemente wie Kupfer, Mangan, Magnesium, Chrom und Titan in Untersatz-Prozent-Bereichen. Die Festigkeit wird durch Kaltverfestigung (Verformungshärtung) erreicht und nicht durch Ausscheidungshärtung, da 1095 metallurgisch nicht wärmebehandelbar ist.

Wesentliche Eigenschaften sind ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, hohe Duktilität und Umformbarkeit im weichgeglühten Zustand sowie sehr guter atmosphärischer Korrosionsschutz aufgrund des hohen Reinheitsgrades. Die Schweißbarkeit ist bei Standard-Schmelzverfahren allgemein sehr gut, allerdings kann die mechanische Festigkeit im Wärmeeinflussbereich (WEZ) nach dem Schweißen aufgrund von Glüheffekten vermindert sein.

Typische Anwendungsbereiche für 1095 umfassen die chemische Verfahrenstechnik, elektrische Leiter, Wärmetauscher und Bekleidungen, Barren- und Folienproduktion sowie spezielle architektonische und dekorative Anwendungen. Konstrukteure wählen 1095, wenn eine hohe Leitfähigkeit, überlegene Umformbarkeit oder maximale Korrosionsbeständigkeit eines nahezu reinen Aluminiums gegenüber höherfesten, aber weniger leitfähigen Legierungen gefordert sind.

Ausführungen (Zustände)

Zustand	Festigkeitsniveau	Bruchdehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (30–45 %)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, beste Duktilität und Leitfähigkeit
H12	Niedrig–Mittel	Moderat (15–30 %)	Gut	Ausgezeichnet	Leichte Kaltverfestigung, weiterhin sehr umformbar
H14	Mittel	Niedriger (8–20 %)	Gut	Ausgezeichnet	Halbgehärtet; gebräuchlich für Tiefziehen und leichte Stanzarbeiten
H16	Mittel–Hoch	Niedrig–Moderat (6–12 %)	Ausreichend	Ausgezeichnet	Viertelgehärtet für stärker geformte Bauteile
H18	Hoch	Niedrig (4–8 %)	Begrenzt	Ausgezeichnet	Volldurchgehärtet durch Kaltverformung, höchste Festigkeit im Kaltzustand

Die Härtung des 1095 erfolgt ausschließlich durch kontrollierte plastische Verformung (H-Zustände) und durch Glühen (O-Zustand). T-Zustände und Ausscheidungshärtungen sind nicht anwendbar, da 1095 nicht die notwendigen gelösten Legierungselemente für Alterungshärtung enthält. Die Wahl des Zustands ist eine wichtige Konstruktionsgröße: Der geglühte O-Zustand bietet maximale Formbarkeit und Leitfähigkeit, während mit zunehmenden H-Zuständen die Umformbarkeit zugunsten der Festigkeit durch steigende Versetzungsdichte abnimmt.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤0,25	Typische Verunreinigung; beeinflusst Gießbarkeit und hat kleinen Einfluss auf Festigkeit
Fe	≤0,95	Hauptrest; höherer Fe-Gehalt kann intermetallische Phasen bilden, die Duktilität reduzieren
Mn	≤0,05	In der Regel minimal; kann Kornstruktur bei Vorhandensein leicht beeinflussen
Mg	≤0,05	Minimal; nicht ausreichend für Ausscheidungshärtung
Cu	≤0,05	Sehr niedrig gehalten zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit
Zn	≤0,05	Nur Spuren; geringer Festigungseffekt
Cr	≤0,01	Spurenelement; steuert Kornwachstum in einigen Prozessen
Ti	≤0,03	Kornfeinermittel bei gegossenen oder gewalzten Werkstoffen, wenn absichtlich zugegeben
Andere	Rest bis 100 % (Al ~99,90–99,99)	Überwiegend Aluminium; „andere“ erfassen Spurelemente

Die chemische Zusammensetzung von 1095 betont den Aluminiumanteil mit nur geringen Restverunreinigungen. Silizium und Eisen sind die wirkungsvollsten Verunreinigungen; sie bilden intermetallische Partikel, die als Kerbwirkung fungieren und die Umformbarkeit beeinflussen können. Niedrige Kupfer- und Magnesiumgehalte erhalten die Korrosionsbeständigkeit und elektrische Leitfähigkeit, und gezielte Zugaben von Kornfeinermitteln (Ti) werden manchmal zur kontrollierten Kornstruktur bei Gießen oder Strangpressen vorgesehen.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 1095 wird primär durch die Reinheit und den Grad der Kaltverformung bestimmt. Im geglühten Zustand zeigt die Legierung niedrige Streck- und Zugfestigkeiten mit langer gleichmäßiger Dehnung und hoher Bruchdehnung, was ein sehr duktiles Verhalten ergibt. Kaltverfestigung (H-Zustände) erhöht Streck- und Zugfestigkeiten hauptsächlich durch Versetzungsakkumulation und Verformungshärtung, reduziert jedoch proportional die gleichmäßige und Gesamtdehnung.

Die Härte korreliert eng mit dem Zustand; Brinell- und Vickerswerte sind im Vergleich zu legierten Serien niedrig und steigen mit zunehmender Kaltverfestigung. Das Ermüdungsverhalten profitiert vom Fehlen grober Ausscheidungen, aber Oberflächenzustand, Verteilung von Verunreinigungspartikeln und Kaltverfestigungsgrad beeinflussen die Initiierung stark. Die Blechdicke wirkt sich auf das Tiefzieh- und Umformverhalten aus: Dünne Bleche lassen sich im O-Zustand leicht kaltumformen, während dickere Querschnitte mehr Umformenergie erfordern und in gehärtetem Zustand geringere Formbarkeit zeigen.

Die Kontrolle der Verarbeitungsgeschichte (Walzreduzierung, Glühzyklen, Oberflächenzustand) ist entscheidend für die Erreichung der erforderlichen Zähigkeit und Lebensdauer bei Ermüdung von Bauteilen. Schweißen verursacht lokale Erweichung durch Rekristallisation und Erholung, was die Streckgrenzenverteilung über Schweißverbindungen hinweg beeinflussen und die Ermüdungsfestigkeit bei unzureichender Kontrolle reduzieren kann.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z.B. H14)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	Typisch 60–110 MPa	Typisch 110–170 MPa	Großer Bereich wegen Reinheit und Kaltverfestigung; Werte abhängig vom Prozess
Streckgrenze	Typisch 25–60 MPa	Typisch 95–140 MPa	Streckgrenze steigt deutlich mit H-Zuständen durch Kaltverfestigung
Bruchdehnung	Typisch 30–45 %	Typisch 8–20 %	Duktilität sinkt mit zunehmender Härte und Festigkeit
Härte	Typisch 15–30 HB	Typisch 30–60 HB	Härte proportional zur Kaltverfestigung; niedrig im Vergleich zu legierten Serien

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für Aluminium; relevant für Masse- und Steifigkeitsberechnung
Schmelzbereich	660–665 °C	Hauptschmelzpunkt von Aluminium; enger Bereich dank hoher Reinheit
Wärmeleitfähigkeit	~220–235 W/m·K (25 °C)	Hohe Leitfähigkeit nahe reinem Aluminium; vorteilhaft für Kühlkörper
Elektrische Leitfähigkeit	~58–62 %IACS	Ausgezeichneter elektrischer Leiter; ideal für Sammelschienen und Leiter
Spezifische Wärmekapazität	~900 J/kg·K (0–100 °C)	Hoch im Vergleich zu vielen Metallen; beeinflusst thermische Trägheit
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K	Typischer Koeffizient für Aluminium; wichtig für thermisches Design

Die physikalischen Eigenschaften machen 1095 attraktiv, wenn Wärme- und elektrische Leitfähigkeit neben geringem Gewicht vorrangig sind. Dichte und thermische Ausdehnung bestimmen die Konstruktions-Toleranzen bei Baugruppen mit unterschiedlichen Materialien. Schmelzpunkt und Wärmeleitfähigkeit beeinflussen Prozesse wie Löten, Schweißen und thermisches Management, bei denen die hohe Leitfähigkeit der Legierung bei der Wärmeeinbringung berücksichtigt werden muss.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Bemerkungen
Blech	0,1–6 mm	Gleichmäßig; Dicke beeinflusst Ziehfähigkeit	O, H12, H14	Weit verbreitet für Verkleidungen, Wärmetauscher und dekorative Platten
Platte	>6 mm bis 50+ mm	Niedrigere Duktilität durch Dickenverlauf in dicken Platten	O, H18	Weniger üblich; eingesetzt bei großen, reinen Aluminiumquerschnitten
Strangpressprofil	Komplexe Profile, breites Spektrum	Festigkeit abhängig vom Strangpressverhältnis und Nachbearbeitung	O, H12, H14	Verwendung für elektrische Sammelschienen, architektonische Profile, Rahmenbauteile
Rohr	Dünn- bis dickwandig	Ziehen und Pilgern beeinflussen Eigenspannungen	O, H14	Gängig für Leitungen und Fluidführung mit Anforderung an Korrosionsbeständigkeit
Stab/Rundstahl	Durchmesser von 1 mm bis 200 mm	Kaltziehen erhöht Festigkeit	O, H16, H18	Für gefertigte Teile, Nieten und Spezialleiter verwendet

Die Verarbeitungsunterschiede zwischen gewalztem Blech/Platte und Strangpress- oder Rohrprodukten sind bedeutend. Walzen und Kaltziehen führen zu kontrollierter Kaltverfestigung und Texturierung, die Anisotropie, Umformbarkeit und mechanisches Verhalten beeinflussen. Die Wahl der Produktform sollte auf die Füge-Strategie und die gewünschten Endzustände abgestimmt sein, da nachfolgende Umform- oder Schweißprozesse lokale mechanische und elektrische Eigenschaften verändern können.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Bezeichnung	Region	Hinweise
AA	1095	USA	Bezeichnung der American Aluminium Association für nahezu reines Aluminium
EN AW	1095	Europa	EN-Bezeichnung entspricht der AA-Nomenklatur für hochreine Kaltumformprodukte
JIS	A1095	Japan	Japanischer Industriestandard-Äquivalent, verwendet in nationalen Spezifikationen
GB/T	1095	China	Chinesische Normbezeichnung, abgestimmt auf internationale Benennungskonventionen

Die äquivalenten Werkstoffbezeichnungen sind weitgehend konsistent, da die 1xxx-Serie durch ihren Aluminium-Mindestgehalt und strenge Grenzwerte für Verunreinigungen definiert ist. Allerdings können die Toleranzbereiche für Spurenelemente und zulässige Verunreinigungsgrade je nach Norm leicht variieren, was die elektrische Leitfähigkeit, das Rekristallisationsverhalten und die Umformbarkeit bei engen Toleranzen beeinflusst. Für kritische elektrische Anwendungen oder Folienanwendungen sollte stets die spezifische Norm und die zertifizierte Zusammensetzung sowie Eigenschaften des Lieferanten geprüft werden.

Korrosionsbeständigkeit

1095 weist aufgrund des hohen Aluminiumgehalts und des Fehlens aggressiver Legierungselemente eine ausgezeichnete allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf. Die natürliche Oxidschicht sorgt für Passivierung und Schutz in vielen Umgebungen; jedoch können lokal begrenzte Angriffe in belasteten atmosphärischen Bedingungen oder sauren Umgebungen auftreten. Regelmäßige Wartung und geeignete Oberflächenbehandlungen (Eloxieren oder Beschichten) verbessern die Langzeitbeständigkeit zusätzlich.

In marinen Umgebungen zeigt die Legierung eine gute Beständigkeit gegen Gleichmäßigkorrosion; Chloridinduzierte Loch- und Spaltkorrosion werden jedoch besser von spezifischen maritimen Legierungen (z. B. 5xxx-Serie) zurückgehalten. Galvanische Wechselwirkungen müssen berücksichtigt werden: 1095 ist im Vergleich zu Kupfer und rostfreien Stählen anodisch und kann bei elektrischem Kontakt mit edleren Materialien Opferkorrosion zeigen, sofern keine Isolationsmaßnahmen oder kompatible Befestigungselemente verwendet werden.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion ist bei hochreinen Aluminiumlegierungen gering, da diese keine hohen Konzentrationen von Legierungselementen enthalten, die SCC fördern. Im Vergleich zu 5xxx- und 6xxx-Familien tauscht 1095 etwas lokale Korrosionsbeständigkeit gegen höhere Leitfähigkeit und Duktilität, bietet jedoch eine überlegene Gesamt-Korrosionsstabilität gegenüber vielen wärmebehandelbaren hochfesten Legierungen mit Kupfer- oder Zinkanteil.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

1095 lässt sich aufgrund seines niedrigen Legierungsgehalts und der hohen Wärmeleitfähigkeit gut mittels TIG-, MIG- und Widerstandsschweißen verarbeiten. Als Schweißzusatz wird üblicherweise ein Füller mit vergleichbarer Reinheit oder Al-pure Schweißstab verwendet; kupferhaltige Füller werden gemieden, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Das Risiko von Heißrissen ist gering, jedoch können Schrumpfungsspannungen und das Weichwerden des Wärmeeinflussgebiets (WEG) erheblich sein, was eine genaue Verzugs- und Nachbearbeitungskontrolle erfordert. Die Schweißnaht kann in der Schmelzzone aufgrund von Rekristallisation von Kaltverfestigung eine reduzierte Festigkeit aufweisen.

Bearbeitbarkeit

Die Bearbeitbarkeit von 1095 ist mäßig bis gut; die weiche Matrix und duktilen Späne erfordern scharfes Werkzeug und Spanbrecher für effizientes Schneiden. Werkzeugstähle wie Hartmetall bestückte Schneidwerkzeuge oder Schnellarbeitsstähle mit positiver Geometrie eignen sich gut; Schnittgeschwindigkeiten profitieren von der hohen Wärmeleitfähigkeit, welche die Wärme im Schnittbereich rasch ableitet. Oberflächenqualität ist hoch bei geringem Werkzeugverschleiß, jedoch sollten klebrige Späne bei niedrigen Geschwindigkeiten und tiefen Schnitten vermieden werden. Abrasiver Werkzeugverschleiß ist gegenüber siliziumreichen Aluminiumlegierungen minimal.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit im O-Zustand ist ausgezeichnet und erlaubt Tiefziehen, Drehen und komplexes Stanzen mit relativ großen Biegereduktionen. Minimale Biegeradien hängen vom Anlieferzustand und der Dicke ab; im O-Zustand können empfohlene Innenradien für viele Anwendungen so klein wie 0,5–1,0× Dicke sein, während H-Zustände größere Radien erfordern und Zwischenweichglühungen nötig machen können. Kaltumformung erhöht die Streckgrenze und reduziert die Bruchdehnung, weshalb stufenweises Umformen mit Zwischenspannungsabbau bei komplexen Bauteilen üblich ist. Für enge Radien oder starkes Umformen sind geglühte oder leicht Kaltverfestigte Zustände bevorzugt.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Als nicht wärmebehandelbare Legierung spricht 1095 nicht auf Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung an, es gibt keine aussagekräftigen Ausscheidungsvorgänge zur Festigkeitssteigerung. Festigkeitsanpassungen werden durch Kaltumformung (Verfestigung) und kontrolliertes Glühen erzielt. Übliche Glühbehandlungen zur vollständigen Weichglühung erfolgen im Temperaturbereich von ca. 300–420 °C mit Einwirkzeiten abhängig von der Blechdicke; sie erzeugen den O-Zustand und stellen Duktilität sowie Leitfähigkeit wieder her.

Die Härtegrade werden durch verschiedene Stufen der Kaltverfestigung (H12, H14, H16, H18) definiert, die durch definierte Umformgrade beim Walzen, Ziehen oder Biegen eingestellt werden. Übermäßiges Glühen oder thermische Belastung während der Verarbeitung (Schweißen, Löten) führt zur Rekristallisation und Weichung, was bei der Konstruktion und bei Fügetechnik berücksichtigt werden muss.

Verhalten bei hohen Temperaturen

1095 zeigt im Vergleich zur Raumtemperatur eine deutliche Festigkeitsabnahme bei erhöhten Temperaturen; die nutzbare Belastbarkeit sinkt oberhalb von 100 °C progressiv und ist für Dauerbetrieb über ca. 150 °C typischerweise eingeschränkt. Die Oxidation ist gering, da Aluminium eine stabile Oxidschicht bildet, Oberflächenzunder sind im Vergleich zu Stählen und Hochtemperaturelementen minimal. Thermische Zyklen und Prozesshitze können kaltverfestigte Zustände lokal glühen, besonders im WEG geschweißter Bereiche, was bleibende Weichungen und Maßänderungen verursacht.

Designer sollten deshalb die Dauerbetriebstemperaturen begrenzen und Kriechverformungen unter Dauerlasten bei Temperaturen über 100 °C berücksichtigen. Für kurzzeitige thermische Spitzen hält die Legierung ausreichende Festigkeit; die Langzeitmechanik und Ermüdungsfestigkeit können jedoch durch Hochtemperatureinwirkung beeinträchtigt werden und sollten anwendungsspezifisch geprüft werden.

Anwendungsbereiche

Industrie	Beispielkomponente	Grund für den Einsatz von 1095
Elektro-/Energietechnik	Sammelschienen, elektrische Leiter	Hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Umformbarkeit
Wärmeübertragung	Kühlkörper, Lamellenprofile	Hohe Wärmeleitfähigkeit und geringes Gewicht
Chemische Verfahrenstechnik	Beschichtungen, Behälter	Hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien
Architektur	Dekorative Platten, Vorhangfassaden	Gute Oberflächenveredelung und Korrosionsstabilität
Konsumgüter	Folie, Reflektoren, Kochgeschirr	Exzellente Umformbarkeit und Oberflächenqualität

1095 wird häufig dort eingesetzt, wo die Kombination aus nahezu reinem Aluminium wichtiger ist als hohe Festigkeit: Leitfähigkeit, thermische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit stehen im Vordergrund. Bauteile, die umfangreiche Umformungen, enge Radien, erstklassige Oberflächenqualität oder elektrische Anforderungen erfordern, sind ideale Anwendungen für 1095, insbesondere wenn Kosten und Verfügbarkeit eine wichtige Rolle spielen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 1095, wenn Designprioritäten auf hoher elektrischer oder thermischer Leitfähigkeit, überlegener Umformbarkeit und exzellenter allgemeiner Korrosionsbeständigkeit liegen und nicht auf maximaler Festigkeit. Seine Reinheit macht ihn attraktiv für Sammelschienen, Wärmeübertragungselemente und dekorative oder beschichtete Anwendungen, bei denen Oberflächenqualität und Leitfähigkeit wichtiger sind als mechanische Belastbarkeit.

Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium wie 1100 bietet 1095 eine vergleichbare oder leicht höhere Reinheit sowie ähnliche Umformbarkeit, ohne nennenswerte Einbußen bei der Leitfähigkeit, erfordert aber bei Spezialanwendungen engere Kontrolle der Reststoffe. Gegenüber kalthärtbaren Legierungen wie 3003 oder 5052 hat 1095 meist höhere Leitfähigkeit und vergleichbare oder bessere Umformbarkeit, aber geringere Festigkeit und weniger Beständigkeit gegen lokale Seewasserlochkorrosion als Mg-legierte 5xxx-Legierungen. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Konstruktionslegierungen wie 6061 oder 6063 wird 1095 gewählt, wenn Leitfähigkeit und Umformbarkeit wichtiger als maximale Festigkeit sind; bevorzugt für elektrische oder thermische Anwendungen und Bauteile mit wiederholter Umformung oder sehr hoher Oberflächenqualität.

Abschließende Zusammenfassung

1095 bleibt relevant, wenn die Leistung von nahezu reinem Aluminium gefragt ist: exzellente Leitfähigkeit, überlegene Umformbarkeit und intrinsische Korrosionsbeständigkeit bei geringem Gewicht. Die Legierung ergänzt höherfeste und ausscheidungshärtbare Werkstoffe und ist ein bewährtes Material für elektrische, thermische und chemisch beanspruchte Anwendungen mit Schwerpunkt auf Reinheit und Duktilität.