Aluminium 1A60: Zusammensetzung, Eigenschaften, Härtegrade und Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

1A60 ist eine wärmebehandelbare Aluminiumlegierung aus der 6xxx-Serie (Al-Mg-Si-Familie), die durch ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet ist. Die Hauptlegierungselemente sind Magnesium und Silizium, die während der künstlichen Alterung Mg2Si-Ausscheidungen bilden und so den Spitzenfestigkeitszustand erzeugen. Die Legierung beruht auf der Ausscheidungshärtung (Lösungswärmebehandlung, Abschrecken und künstliches Altern) als Hauptverfestigungsmechanismus, wobei sekundäre Effekte durch das Korngefüge und leichte Kaltverformung hinzukommen.

Wesentliche Merkmale von 1A60 sind eine moderate bis hohe Festigkeit in den Zuständen T6/T5, gute Extrudierbarkeit und Oberflächenqualität für das Eloxieren, eine bedeutende Beständigkeit gegenüber allgemeiner atmosphärischer und industrieller Korrosion sowie gute Schweißbarkeit mit gängigen Zusatzwerkstoffen. Die Umformbarkeit im weichgeglühten und natürlich gealterten Zustand ist ausgezeichnet für gezogene und gebogene Bauteile, während die wärmebehandelten Zustände eine höhere statische Festigkeit auf Kosten der Duktilität bieten. Typische Einsatzbereiche dieser Legierungsfamilie sind Karosserie- und Strukturkomponenten im Automobilbau, architektonische Profile, Transportausrüstungen und allgemeine Maschinenbauanwendungen, in denen ein optimiertes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist.

Ingenieure wählen 1A60, wenn eine Kombination aus guter Extrudierbarkeit, Oberflächenqualität und moderater Spitzenfestigkeit ohne den höheren Kupfergehalt der 2xxx-Serie oder die Festigkeitseinbußen von reinem Aluminium gewünscht wird. Es wird häufig gegenüber weicheren 1xxx- oder 3xxx-Legierungen bevorzugt, wenn Steifigkeit und Konstruktionsfestigkeit nötig sind, sowie gegenüber höherfesten 7xxx-Legierungen, wenn Korrosionsverhalten, Schweißbarkeit und geringere Anisotropie im Vordergrund stehen. Die gesamten Lebenszyklusvorteile umfassen oft eine geringere Verarbeitungs-Komplexität und eine prognostizierbare Ausscheidungshärtungsreaktion für konsistente Serienfertigung.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität für Tiefziehen
H14	Niedrig bis Mittel	Mittel	Sehr gut	Sehr gut	Teilweise kaltverfestigt, verwendet für leichte Strukturbleche
T4	Mittel	Mittel bis Hoch	Sehr gut	Sehr gut	Lösungswärmebehandelt und natürlich gealtert; gute Umformeigenschaften
T5	Mittel bis Hoch	Mittel	Gut	Gut	Abgekühlt nach Warmumformung und künstlich gealtert für moderate Festigkeit
T6	Hoch	Mittel bis Niedrig	Begrenzt	Gut	Lösungsbehandelt, abgeschreckt und künstlich gealtert für Spitzenfestigkeit
T651	Hoch	Mittel bis Niedrig	Begrenzt	Gut	T6 mit Spannungsabbau durch Längsdehnung; verwendet für strukturelle Profile

Der Zustand steuert den Volumenanteil und die Verteilung der Mg2Si-Ausscheidungen und justiert damit das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität. Geglühte und niedrigfeste Zustände (O, H14, T4) maximieren die Umformbarkeit für Tiefziehen und Biegen, während T5/T6 die Ausscheidungsstruktur erzeugen, die höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit bei reduzierter Dehnung hervorruft.

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentbereich	Bemerkungen
Si	0,2–0,7	Steuert die Mg2Si-Ausscheidung, beeinflusst Extrudierbarkeit und Festigkeit
Fe	0,1–0,35	Verunreinigung; beeinflusst intermetallische Partikel und Festigkeit
Mn	0,05–0,20	Kornstrukturkontrolle und moderate Verfestigung
Mg	0,3–0,9	Hauptverfestigungselement, bildet Mg2Si mit Si
Cu	0,0–0,15	Kleine Zusätze erhöhen Festigkeit und beeinflussen die Alterungsreaktion
Zn	0,0–0,25	Geringfügig; zu hohe Mengen können Korrosionsbeständigkeit verringern
Cr	0,0–0,1	Steuert Kornwachstum und Rekristallisation bei thermischen Zyklen
Ti	0,0–0,1	Kornfeinung in Guss- oder Umformprozessen
Andere	Rest Al	Spurenelemente und Rückstände kontrolliert zur Leistungsfähigkeit

Der kombinierte Mg- und Si-Gehalt bestimmt die Ausscheidungschemie und damit die erreichbare Spitzenhärte sowie Streckgrenze. Minderheitenelemente wie Cr und Mn werden zur Kontrolle der Rekristallisation und Kornfeinung eingesetzt und verbessern Festigkeitserhalt nach thermischer Belastung sowie Zähigkeit; Fe und andere Verunreinigungen werden minimiert, um schädliche intermetallische Phasen, die Oberfläche und Ermüdungsrisse beeinträchtigen, zu reduzieren.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugversuch zeigt 1A60 einen deutlichen Anstieg von Streckgrenze und Zugfestigkeit beim Übergang von lösungswärmebehandeltem und künstlich gealtertem Zustand zu den Zuständen T5/T6. Die Legierung zeigt typischerweise ein kontinuierliches Fließverhalten mit klarem Streckpunkt in höherfesten Zuständen, wobei die Duktilität mit zunehmender Ausscheidungsdichte abnimmt. Die Alterungshärtung lässt sich so abstimmen, dass entweder die Streckgrenze (kürzere Alterung bei höheren Temperaturen) oder die Zähigkeit (Überalterung) Priorität erhält.

Streckgrenze und Zugfestigkeit sind abhänging von der Blech- oder Profilstärke; dünne Profile und Bleche erreichen während der Alterung schneller die Zielhärte und Festigkeit als dicke Platten, bedingt durch schnelleres Abschrecken und gleichmäßigere Ausscheidungen. Die Ermüdungsfestigkeit wird von Oberflächenqualität und verbleibenden intermetallischen Partikeln beeinflusst; richtig verarbeitete Profile und eloxierte Oberflächen zeigen eine wettbewerbsfähige hochzyklische Ermüdungsfestigkeit vergleichbar mit anderen 6xxx-Legierungen. Die Härte im T6-Zustand ist deutlich höher als im geglühten Zustand und korreliert mit den Zugfestigkeitseigenschaften, während eine Wärmebeeinflusste Zone (HAZ) an Schweißnähten örtlich zu Festigkeitsverlust führen kann.

Eigenschaft	O/geglüht	Hauptzustand (z. B. T6)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	100–140 MPa	200–260 MPa	Variiert je nach Blechdicke und genauer Zusammensetzung
Streckgrenze	45–80 MPa	150–240 MPa	Deutlicher Anstieg durch künstliches Altern
Dehnung	18–30 %	8–16 %	Duktilität nimmt mit steigender Ausscheidungsdichte ab
Härte	25–40 HV	60–95 HV	Vickers-Härte proportional zum Festigkeitszustand

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für Aluminiumlegierungen; trägt zur guten spezifischen Festigkeit bei
Schmelzbereich	570–640 °C	Solidus-Liquidus-Bereich abhängig von Legierung und Verunreinigungen
Wärmeleitfähigkeit	140–170 W/m·K	Niedriger als bei reinem Aluminium durch Legierungselemente; dennoch gut für Wärmeableitung
Elektrische Leitfähigkeit	28–40 % IACS	Legierung reduziert Leitfähigkeit gegenüber reinem Aluminium
Spezifische Wärme	~0,90 J/g·K	Typisch für Aluminium bei Umgebungstemperaturen
Wärmeausdehnung	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Moderate Ausdehnung, wichtig für thermische Konstruktion und Fügeverfahren

Die physikalischen Eigenschaften reflektieren das Gleichgewicht zwischen der metallischen Aluminium-Matrix und den legierungsbedingten Ausscheidungen, welche die elektrische Leitfähigkeit und den Wärmetransport gegenüber reinem Aluminium herabsetzen. Die Dichte und spezifische Wärme machen die Legierung attraktiv für Anwendungen, bei denen ein geringes Gewicht, thermische Masse und moderate Wärmeleitung gefragt sind, z. B. Gehäuse und Wärmespreizer.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Bemerkungen
Blech	0,3–6 mm	Gleichmäßige Dicke, erreicht altersbedingte Härtung gleichmäßig	O, H14, T4, T5, T6	Weit verbreitet für Bleche, Verkleidungen und Stanzteile
Platte	6–50+ mm	Langsamere Abschreckrate; Spitzenwerte schwieriger in großen Dicken	O, T4, T6	Dicke Sektionen benötigen kontrolliertes Abschrecken, um weiche Kerne zu vermeiden
Profil/Strangpressung	Komplexe Profile, bis mehrere Meter Länge	Ausgezeichnete Richtungsfestigkeiten entlang der Profilachse	T5, T6, T651	Optimal für architektonische Rahmen, Führungsschienen und tragende Querschnitte
Rohr	0,5–25 mm Wandstärke	Ähnliches Verhalten wie Blech bei dünnwandigen Rohren	O, T4, T5, T6	Verwendet für Struktur- und Fluidführung
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis 200 mm	Homogene Eigenschaften in kleineren Durchmessern	O, T6	Verwendet für bearbeitete Bauteile und Befestigungselemente

Der Herstellungsprozess und die Produktform beeinflussen erheblich die erreichbaren Eigenschaften; Profile und dünne Bleche lassen sich schnell abschrecken, was zu gleichmäßigen T6-Eigenschaften führt, während dicke Platten ohne homogene Wärmebehandlung einen weichen Kern behalten können. Die Oberflächenqualität und Eloxier-Kompatibilität machen Strangpressprofile besonders wertvoll für architektonische und sichtbare Anwendungen, während Platte und Stäbe dort bevorzugt werden, wo Bearbeitung und statische Belastbarkeit im Vordergrund stehen.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	1A60	USA	Industrielle Bezeichnung, verwendet in ausgewählten Katalogen und bei Lieferanten
EN AW	6060 / 6063 Äquivalent	Europa	Nächstliegende europäische Pendants bezüglich Leistung und Chemie
JIS	A6060	Japan	Ähnliche Al-Mg-Si-Serie für extrudierbare Legierungen
GB/T	6060	China	Vergleichbare Zusammensetzung und typische Anwendung bei Strangpressprofilen

Die aufgeführten äquivalenten Werkstoffe nähern die allgemeine Chemie und das Verhalten von 1A60 an, unterscheiden sich jedoch in zulässigen Verunreinigungsgraden, genauen Si/Mg-Verhältnissen sowie im Ansprechverhalten auf Wärmebehandlung. Diese feinen Unterschiede beeinflussen die Auslagerungskinetik, Oberflächenqualität nach dem Anodisieren und die Temperaturbeständigkeit. Anwender sollten bei der Verwendung von Werkstoffen aus verschiedenen Regionen stets die spezifischen Datenblätter und Lieferantenzertifikate heranziehen.

Korrosionsbeständigkeit

1A60 weist eine gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf, wie sie für Al-Mg-Si-Legierungen typisch ist. Der natürlich gebildete Aluminiumoxidfilm schützt wirksam in Industrie- und Stadtumgebungen. In Meeresluft und Spritzwasserzonen zeigt die Legierung akzeptable Leistung, profitiert jedoch bei Langzeiteinsatz von Schutzbeschichtungen oder Anodisieren; Lochfraß kann an Spalten oder unter Ablagerungen auftreten, wenn Chloride vorhanden sind. Lokale Korrosion wird durch den niedrigen Kupfergehalt und kontrollierte Verunreinigungen reduziert; mechanische Beschädigungen des Oxidfilms führen lokal zu verstärktem Angriff, bis die Repassivierung abgeschlossen ist.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) in Al-Mg-Si-Legierungen ist geringer als bei hochfesten Al-Zn-Mg (7xxx)-Legierungen, kann aber bei Zugbelastung und korrosiver Umgebung auftreten, insbesondere wenn der Überalterungszustand nicht kontrolliert wird. Galvanische Kopplung mit edleren Metallen (z. B. Edelstahl, Kupfer) kann die Aluminiumlegierung zu beschleunigter anodischer Korrosion treiben; Konstrukteure sollten daher ungleichartige Metalle isolieren oder geeignete Beschichtungen und Befestigungsmittel verwenden. Im Vergleich zu 5xxx (Al-Mg)-Legierungen tauscht 1A60 eine geringfügig niedrigere reine Chloridbeständigkeit gegen eine verbesserte Oberflächenqualität bei der Strangpressung und alterungsfähige Festigkeit ein.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

1A60 lässt sich gut mit konventionellen Schmelzschweißverfahren wie MIG/GMAW und TIG/GTAW schweißen und zeigt eine geringe Neigung zu Heißrissen im Vergleich zu kupferreicheren Legierungen. Bevorzugte Zusatzwerkstoffe sind ER4043 (Al-Si) für verbesserten Fluss und geringere Porosität oder ER5356 (Al-Mg), wenn höhere Festigkeiten nach dem Schweißen erforderlich sind. Dabei ist zu beachten, dass ER5356 die Korrosionsbeständigkeit in aggressiver Umgebung leicht mindern kann. Bei der Verarbeitung muss eine Abschwächung des Wärmeeinflussbereichs (HAZ) berücksichtigt werden; künstliches Nachalterungsschweißen oder lokale Nachwärmebehandlungen können für kritische Strukturstellen die Festigkeit wiederherstellen.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 1A60 ist moderat und vergleichbar mit anderen 6xxx-Serienlegierungen, mit günstiger Spanabfuhr bei Strangpressteilen und vorhersehbarem Werkzeugverschleiß bei Einsatz von Hartmetallwerkzeugen. Empfohlen werden Hartmetallplatten mit positivem Spanwinkel, steife Spannmittel und Kühlmittel zur Vermeidung von Spanaufschweißungen; Die Schnittgeschwindigkeiten beim Drehen sind moderat im Vergleich zu zerspanungsoptimierten 2xx-Familien. Bohren und Gewindeschneiden erfordern besondere Beachtung der Spanabfuhr bei tiefen Bohrungen und exakte Auswahl der Spielmaße zur Vermeidung von Klemmung.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit in den Zuständen O, H14 und T4 ist ausgezeichnet: Biegeradien von 1–2× Blechdicke sind bei Blechen je nach Legierungsdicke und Werkzeuggeometrie realisierbar. Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit (H-Zustände), reduziert aber die Dehnung; daher werden komplexe Umformprozesse meist im weichen Zustand durchgeführt, gefolgt von Auslagerung für dimensionsstabile Bauteile. Für straff gerundete Strangpressprofile und gezogene Teile helfen Voralterung und kontrollierte Lösungsglühen, Rückfederung zu minimieren und die Maßgenauigkeit zu verbessern.

Wärmebehandlungsverhalten

Als wärmebehandelbare Al-Mg-Si-Legierung spricht 1A60 gut auf den klassischen Zyklus aus Lösungsglühen, Abschrecken und künstlichem Altern an. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise bei 520–550 °C, um Mg2Si vollständig in die feste Lösung einzuarbeiten, gefolgt von schnellem Abschrecken (Wasser oder polymerbasiertes Abschreckmittel), um den übersättigten Zustand zu erhalten. Die künstliche Auslagerung bei 150–180 °C führt zur Ausscheidung feiner Mg2Si-Partikel; die Maximalhärte (T6) wird je nach Zeit- und Temperaturverlauf erreicht. T5 und T6 gewichten Zeit und Temperatur unterschiedlich zur Produktionsoptimierung.

Die T-Zustände sind steuerbar: T4 (natürlich gealtert) erlaubt die Umformung vor der abschließenden künstlichen Alterung, während T5 (ausgeglüht und anschließend künstlich gealtert) eine wirtschaftliche Festigkeit für Strangpressprofile bietet. Überalterung reduziert die Höchstfestigkeit, verbessert aber Zähigkeit und Spannungsrissbeständigkeit; Konstrukteure können je nach Beanspruchung und Einsatzumgebung T6, T651 oder Überalterungszustände spezifizieren. Für nicht wärmebehandelbare Festigkeiten sind Kaltumformung und Glühzyklen ausschlaggebend; bei 1A60 dominiert jedoch die Ausscheidungshärtung das Gestaltungspotential.

Mechanisches Verhalten bei erhöhten Temperaturen

1A60 behält sinnvolle mechanische Eigenschaften bis zu moderaten Temperaturen bei. Die Ausscheidungshärtung verschlechtert sich jedoch ab ca. 120–150 °C durch Koarsening der Mg2Si-Partikel, was zu einer Abnahme von Streckgrenze und Zugfestigkeit führt. Dauernde Belastung bei erhöhten Temperaturen bewirkt fortschreitende Erweichung und eventuell verminderte Maßhaltigkeit durch Überalterung und Erholung; kurzzeitige Temperaturspitzen sind tolerierbar, Langzeitbetrieb erfordert jedoch Überalterungszustände oder alternative Werkstoffe. Aluminiumoxidschichten begrenzen die Oxidation selbst bei normaler Atmosphäre, während hohe Temperaturen in sulfid- oder halogenhaltigen Atmosphären zu beschleunigtem Oberflächenabbau führen können.

In geschweißten Konstruktionen verstärkt die thermische Belastung die Erweichung des HAZ, was lokal zu schwächeren Bereichen führen kann. Konstrukteure sollten bei der Auslegung von Verbindungen für Temperaturen über Raumtemperatur Lastpfade und Wärmezyklen sorgfältig berücksichtigen. Für dauerhafte Hochtemperatureinsätze sind Werkstoffe mit höherer thermischer Stabilität oder mechanische Ausgleichsmaßnahmen zu wählen.

Anwendungsbereiche

Branche	Beispielkomponente	Warum 1A60 verwendet wird
Automobilbau	Fensterrahmen, extrudierte Zierleisten, Karosseriesteifigkeiten	Gute Strangpressbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und moderate Festigkeit
Schiffbau	Aufbauten und architektonische Beschläge	Ausgewogene Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenqualität für Anodisierung
Luftfahrt	Innenraumstrukturbeschläge, nicht-kritische Halterungen	Günstiges Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und gute Zerspanbarkeit
Elektrotechnik	Kühlkörper, Gehäuse	Moderate Wärmeleitfähigkeit und gut zu extrudierende Profile

1A60 wird häufig gewählt, wenn eine Kombination aus guter Umformbarkeit, Oberflächenqualität und alterungsfähiger Festigkeit für mittelschwere strukturelle und architektonische Komponenten gefordert ist. Die Vielseitigkeit über Blech, Strangpressprofile und bearbeitete Teile macht die Legierung zu einer bevorzugten Wahl für integrierte Konstruktionen, bei denen die Nachform-Auslagerung die Leistung ohne komplexe Fertigungsschritte optimiert.

Auswahlhinweise

Wenn maximale elektrische Leitfähigkeit und Umformbarkeit (Tiefziehen, hohe Duktilität) Priorität haben, übertrifft rein kommerzielles Aluminium wie 1100 in diesen Punkten 1A60. 1A60 bietet jedoch deutlich höhere Streckgrenzen und Zugfestigkeiten durch Auslagerungshärtung. Wählen Sie 1A60, wenn Sie einen Kompromiss aus deutlich höherer mechanischer Festigkeit bei moderatem Leitfähigkeitsverlust gegenüber 1100 benötigen und gleichzeitig gute Oberflächen- und Korrosionsbeständigkeit wünschen.

Im Vergleich zu häufig verwendeten kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 ermöglicht 1A60 höhere erreichbare Höchstfestigkeiten durch Wärmebehandlung bei vergleichbarer oder leicht reduzierter Korrosionsbeständigkeit, abhängig von Legierung und Oberfläche. Verwenden Sie 1A60 statt 3xxx/5xxx, wenn höhere Steifigkeit, dimensionsstabile Auslagerung oder eine kritische Strangpress-Oberflächenqualität gefordert sind.

Im Vergleich zu höheren Festigkeitsklassen wie 6061 oder 7075 kann 1A60 in einigen Varianten geringere Höchstfestigkeiten als 6061-T6 bieten, punktet aber mit besserer Strangpressbarkeit, optimierter Oberfläche für Anodisierung und häufig besserer Schweißbarkeit sowie Korrosionsbeständigkeit. Wählen Sie 1A60, wenn Fertigung, Oberflächenqualität und gleichmäßiges Auslagerungsverhalten wichtiger sind als maximale Festigkeit.

Abschließende Zusammenfassung

1A60 ist eine praktische, vielseitige Al-Mg-Si-Legierung, die Strangpressbarkeit, Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und alterungsfähige Festigkeit für ein breites Spektrum an strukturellen und architektonischen Bauteilen ausbalanciert. Die steuerbaren Zustände, das predictable Ausscheidungsverhalten und die Kompatibilität mit gängigen Fertigungsprozessen machen sie für moderne technische Anwendungen relevant, die einen pragmatischen Kompromiss zwischen Leistung und Fertigungseffizienz erfordern.