Aluminium 2017: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Legierung 2017 gehört zur 2xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, welche kupferhaltige, wärmebehandlungsfähige Legierungen sind, die für erhöhte Festigkeit und Steifigkeit optimiert wurden. Das chemische System wird durch Kupfer als Hauptlegierungselement geprägt, mit moderaten Anteilen an Mangan, Magnesium und Spurenelementen, die die Mikrostruktur verfeinern und die Verarbeitungsreaktion beeinflussen.

Die Festigkeitssteigerung bei 2017 wird hauptsächlich durch Ausscheidungshärtung (Lösungsglühen, Abschrecken und künstliches Altern) in Kombination mit Kaltverfestigung bei einigen Zuständen erreicht; diese Legierung erzielt wesentlich höhere Streck- und Zugfestigkeiten als die meisten nicht wärmebehandlungsfähigen Handelslegierungen. Wesentliche Eigenschaften von 2017 sind hohe Festigkeit, angemessene Zerspanbarkeit, moderate Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu anderen Al-Legierungen sowie eingeschränkte Umformbarkeit im peak-gealterten Zustand; die Schweißbarkeit ist herausfordernder als bei den 5xxx- und 6xxx-Familien und erfordert sorgfältige Maßnahmen, um eine Weichzone (HAZ) und Heißrisse zu vermeiden.

Typische Einsatzbereiche von 2017 sind die Luft- und Raumfahrt (Armaturen, Schmiedeteile und Strukturkomponenten), Verteidigung, Verkehr, präzisionsmechanisch bearbeitete Teile und bestimmte hochfeste Verbraucherkomponenten, bei denen ein ausgewogenes Verhältnis von Zerspanbarkeit und erhöhter Festigkeit erforderlich ist. Ingenieure wählen 2017, wenn ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und gute Zerspanbarkeit gefordert sind und wenn das Design intensive Korrosionsschutzmaßnahmen zulässt oder wenn eine lokal begrenzte Festigkeitssteigerung durch Wärmebehandlung vorteilhaft ist.

Im Vergleich zu anderen Aluminiumfamilien wird 2017 gegenüber weicheren, besser umformbaren Legierungen bevorzugt, wenn Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit Priorität haben. Es wird gegenüber höherfesten, aber weniger duktilen Legierungen gewählt, wenn Zerspanbarkeit und vorhersehbares Alterungsverhalten wichtige Konstruktionskriterien darstellen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht; maximale Duktilität für Umformprozesse
T4	Mittel-Hoch	Moderat	Akzeptabel	Schwach bis Moderat	Lösungsgeglüht und natürlich gealtert; ausgewogen für Zerspanung
T6	Hoch	Niedrig bis Moderat	Eingeschränkt	Schwach	Lösungsgeglüht und künstlich gealtert für Spitzenfestigkeit
T651	Hoch	Niedrig bis Moderat	Eingeschränkt	Schwach	T6 mit Spannungsarmglühen durch Strecken; für Stabilität bei der Bearbeitung
H14	Mittel	Niedrig bis Moderat	Eingeschränkt	Schwach bis Moderat	Kaltverfestigt auf halbhart; verwendet, wo moderate Festigkeitssteigerung benötigt wird
H18	Mittel-Hoch	Niedrig	Eingeschränkt	Schwach bis Moderat	Vollständig kaltverfestigt; für spezialisierte Blech-Anwendungen verwendet

Der Zustand steuert stark den Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität bei 2017. Der geglühte Zustand (O) bietet die beste Umformbarkeit und ist bevorzugt für Tiefziehen und umfangreiche Kaltumformung, während T6/T651 die Festigkeit auf das praktische Maximum der Legierung steigern, dies jedoch auf Kosten von Dehnung und Biegefähigkeit.

Der T4-Zustand wird häufig als zerspanbarer Zustand verwendet, da er höhere Festigkeit als O bietet und die extreme Härte sowie reduzierte Zähigkeit von T6 vermeidet; H-Zustände liefern inkrementelle, durch Kaltverfestigung erzielte Festigkeitssteigerungen, die für Blech und Band nützlich sind, aber üblicherweise weniger homogen als wärmebehandelte Zustände sind.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0.12	Gering gehalten, um spröde intermetallische Phasen zu vermeiden; reduziert Fließeigenschaften der Schmelze
Fe	≤ 0.30	Verunreinigungselement; zu viel Fe bildet harte intermetallische Partikel, welche die Duktilität mindern
Cu	3.5 – 4.5	Hauptfestigungselement; bildet Al2Cu-Ausscheidungen beim Altern
Mn	0.3 – 0.9	Mikrostrukturverfeinerung und verbesserte Zähigkeit; reduziert Anisotropie
Mg	0.2 – 0.8	Trägt zur Ausscheidungshärtung gemeinsam mit Cu bei und verbessert die Festigkeit
Zn	≤ 0.25	Geringer Anteil; hoher Zn-Gehalt kann die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion erhöhen
Cr	0.10 – 0.25	Steuert Rekristallisation und Kornstruktur während thermomechanischer Verarbeitung
Ti	≤ 0.15	Kornerreger, verwendet bei Gießen und Erstausbildung
Sonstige	≤ 0.05 einzeln, ≤ 0.15 gesamt	Enthält Spurenelemente und Rückstände; Rest Aluminium

Der hohe Kupfergehalt ist das prägende chemische Merkmal von 2017 und verantwortlich für seine wärmebehandlungsfähige Natur sowie das hohe Potenzial zur Ausscheidungshärtung. Mangan und Chrom werden gezielt kontrolliert, um die Kornstruktur zu verfeinern und Festigkeit sowie Zähigkeit zu stabilisieren, während Magnesium die Alterungskinetik steuert und zur Gesamtfestigkeit beiträgt.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugverhalten zeigt 2017 in den Zuständen T6 und T651 hohe Zugfestigkeit und entsprechend hohe Streckgrenze durch dichte Ausscheidungen von Al–Cu-Phasen. Die Dehnung ist im peak-gealterten Zustand deutlich reduziert, weshalb duktilitätsempfindliche Konstruktionen häufig T4 oder O Zustände verwenden oder eine Spannungsarmglühung/Dehnung zur Rückgewinnung von Zähigkeit einsetzen.

Die Härte variiert mit dem Zustand: geglühtes Material ist relativ weich, während T6 eine hohe Brinell- und Vickershärte aufweist, vergleichbar mit mittelstarken Kohlenstoffstählen in bestimmten Einsatzfällen. Die Ermüdungsfestigkeit profitiert von der hohen statischen Festigkeit, kann aber durch Oberflächenfehler, grobe intermetallische Phasen und Korrosionspitzen beeinträchtigt werden; gezielte Verarbeitung und Kugelstrahlen können die Ermüdungslebensdauer deutlich verlängern.

Dicke und Produktform beeinflussen die mechanischen Eigenschaften über Abkühlraten und Korngröße; dünnere Querschnitte ermöglichen gleichmäßigere Abschreckungen und konsistentere Alterungsreaktionen, während dicke Schmiedestücke und Platten maßgeschneiderte Wärmebehandlungszyklen benötigen, um weiche Kerne zu vermeiden.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (MPa)	~200 – 250	~420 – 490	T6-Werte gelten für gewalzte Zustände; abhängig von Blechdicke und Alterungszyklus
Streckgrenze (MPa)	~60 – 120	~330 – 370	Deutliche Steigerung durch Wärmebehandlung; bei dicken Querschnitten kann Streckgrenze wegen weicher Kerne niedriger sein
Dehnung (%)	~18 – 25	~6 – 12	Geglühter Zustand zeigt hohe Duktilität; T6-Dehnung reduziert, aber für viele Zerspanungsteile akzeptabel
Härte (HB)	~30 – 60	~110 – 140	Härtewerte variieren je nach Verarbeitung und spezifischer Alterung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	~2.78 g/cm³	Typisch für hochfeste Al-Cu-Legierungen; etwas höher als reines Aluminium aufgrund der Legierungselemente
Schmelzbereich	~500 – 650 °C	Beginn gesenkt durch Kupfer und andere Legierungselemente; kein scharfer Schmelzpunkt
Wärmeleitfähigkeit	~120 – 150 W/m·K	Niedriger als reines Aluminium, aber ausreichend für viele thermische Management-Anwendungen
Elektrische Leitfähigkeit	~28 – 35 % IACS	Reduziert gegenüber reinem Al durch Cu und weitere gelöste Elemente
Spezifische Wärmekapazität	~0.90 kJ/kg·K (≈900 J/kg·K)	Typisch für Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur
Wärmeausdehnung	~23 – 24 µm/m·K	Thermischer Ausdehnungskoeffizient vergleichbar mit anderen Al-Legierungen; nützlich für Verbundkonstruktionsdesigns

Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber reinem Aluminium reduziert, da Lösungsmittelatome und Ausscheidungen Elektronen und Phononen streuen; jedoch behält 2017 ausreichend Leitfähigkeit für einige stromleitende Strukturbauteile. Der Schmelzbereich und das Wärmeausdehnungsverhalten müssen bei Schweißen und Wärmebehandlung beachtet werden, da unterschiedliche Ausdehnungen und zurückgehaltene Phasen Verzug und Eigenspannungen beeinflussen können.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,3 – 6 mm	Gute Gleichmäßigkeit bei dünnen Stärken	O, H14, T4, T6	Wird häufig für geformte und bearbeitete Bauteile verwendet; Querzug-Eigenschaften wichtig
Platte	6 – 150 mm	Dickenunterschiede beeinflussen Abschreck- und Auslagerungsverhalten	T4, T6, T651	Dicke Querschnitte erfordern lange Lösungsglühzeiten und abgestimmtes Abschrecken, um weiche Kerne zu vermeiden
Strangpressprofil	Querschnitt variabel	Mechanische Anisotropie abhängig vom Strangpressverhältnis	T4, T6	Begrenzt im Vergleich zu 6xxx-Legierungen, aber eingesetzt für hochfeste Profile
Rohr	Außendurchmesser 6 mm – 300 mm	Festigkeit ähnlich wie Blech bei dünnwandigen Rohren	T4, T6	Häufig verwendet für Struktur- und Hydraulikkomponenten mit erforderlicher Bearbeitbarkeit
Stab/Stange	3 – 200 mm Durchmesser	Hervorragende Bearbeitbarkeit in T4; maximale Festigkeit in T6	T4, T6, O	Verwendet für Befestigungselemente, Verbindungsteile und präzisionsgedrehte Bauteile

Form und Größe beeinflussen die End-Eigenschaften stark; dünne Produkte schrecken schneller ab und erreichen typischerweise zuverlässiger die Ziel-Festigkeit, während dicke Platten und Strangpressprofile eine sorgfältige Steuerung der Wärmebehandlungsparameter erfordern. Die Auswahl der Produktform muss nachfolgende Bearbeitungsschritte wie Zerspanung, Fügen und Oberflächenbehandlung berücksichtigen, um eine Erweichung im Wärmeeinflussbereich (HAZ) zu vermeiden und Maßtoleranzen einzuhalten.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	2017 / 2017A	USA	Gängige Handelsbezeichnungen; 2017A ist eine Variante mit engeren Chemie-Toleranzen
EN AW	2017A	Europa	EN-Spezifikation harmonisiert Chemie und mechanische Eigenschaften mit AA 2017A
JIS	A2017	Japan	Japanische Bezeichnung, entspricht der konventionellen Al-Cu-Gusslegierungsreihe
GB/T	2A12 (ca.)	China	Oft als grober chinesischer Äquivalent verwendet; zur exakten Übereinstimmung Mill-Zertifikate prüfen

Die Normen in den verschiedenen Regionen zielen auf funktional äquivalentes Material ab, unterscheiden sich jedoch in zulässigen Spurenmetalltoleranzen, mechanischen Grenzwerten und Bezeichnungs-Konventionen; bei kritischen Anwendungen sollten immer spezifische Materialzertifikate verglichen und gegebenenfalls Qualifizierungsprüfungen durchgeführt werden. Das Suffix A (2017A) kennzeichnet typischerweise eine engere Chemiekontrolle, die die Konsistenz im Wärmebehandlungsansprechen und in der Ermüdungsfestigkeit verbessert.

Korrosionsbeständigkeit

Die atmosphärische Korrosionsbeständigkeit von 2017 ist moderat und schlechter als bei 5xxx-Legierungen (Mg-haltig) und 6xxx-Legierungen (Mg+Si); die kupferreiche Matrix erhöht die Anfälligkeit für lokale Korrosionsangriffe und vermindert die Leistungsfähigkeit in aggressiven Umgebungen ohne Schutzmaßnahmen. In Industrie- und ländlichen Atmosphären können korrekt beschichtete oder eloxierte 2017-Bauteile eine zufriedenstellende Lebensdauer erreichen, jedoch müssen lokales Lochfraß- und Fadenzunderkorrosion bei der Oberflächen- und Abdichtungsplanung berücksichtigt werden.

In maritimen Umgebungen schneidet 2017 schlechter ab als Al-Mg-Legierungen; chloridinduzierte Loch- und Spaltkorrosion kann ohne kathodischen Schutz, Beschichtungen oder Opferanoden bedeutend sein. Spannungsrisskorrosion (SCC) ist ein bekanntes Risiko für kupferreiche Legierungen unter Zugspannung in warm-salzhaltigen Umgebungen; Konstruktionen mit SCC-Anforderung sollten andere Legierungsfamilien bevorzugen oder strenge Korrosionsschutzmaßnahmen umsetzen.

Galvanische Kontaktkorrosion muss sorgfältig gemanagt werden: 2017 ist anodisch gegenüber vielen Stählen, aber kathodisch im Vergleich zu edleren Aluminiumlegierungen mit starken anodischen Beschichtungen; beim Verbund mit Baustahl sind Isolations- und Schutzmaßnahmen erforderlich. Im Vergleich zu 1xxx- oder 3xxx-Serien wird bei 2017 die Korrosionsrobustheit zugunsten höherer Festigkeit geopfert und sollte im Hinblick auf Oberflächenbehandlung und Umgebung ausgewählt werden.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit
Das Schweißen von 2017 ist im Vergleich zu 5xxx- und 6xxx-Legierungen anspruchsvoll wegen des Kupfergehalts und der Neigung zu Heißrissen in Schmelzschweißverfahren. TIG- und MIG-Schweißen sind mit abgestimmten Parametern und geeigneten Zusatzwerkstoffen (meist 4043 oder 5356 zur verminderten Rissgefahr) möglich, dabei ist der Wärmebeeinflusste Bereich (HAZ) meist weicher als das vergütete Grundmaterial und kann nachgeschweißte Wärmeeinflussbehandlung oder mechanische Verstärkung benötigen.

Bearbeitbarkeit
2017 gilt als eine der besser zerspanbaren hochfesten Aluminiumlegierungen, besonders in T4- und O-Zuständen; es lässt sich mit gutem Oberflächenfinish und vorhersehbarer Werkzeugstandzeit bearbeiten, wenn Hartmetallwerkzeuge und hohe Vorschübe eingesetzt werden. Empfohlene Werkzeuge haben eine positive Spanwinkelgeometrie, steife Vorrichtungen, Kühlung oder Luftstrahl zur Späneförderung sowie moderate Schnittgeschwindigkeiten, um Oberflächenverfestigung zu vermeiden; Späne sind normalerweise kontinuierlich, können aber bei Mn-haltigen Zwischengitterphasen zu Fädenbildung neigen.

Umformbarkeit
Kaltumformen ist am einfachsten in O- oder T4-Zuständen, in denen Dehnung und Biegbarkeit am höchsten sind; minimale Biegeradien hängen von Zustand und Dicke ab, sind aber in der Regel größer als bei weicheren Legierungen wie 1100. Für Tiefziehen oder komplexe Umformungen ist das Glühen vor dem Umformen üblich, und Designvorgaben müssen den Rückfedereffekt berücksichtigen, der bei hochfesten Zuständen wie T6 stärker ausgeprägt ist; Warmumformverfahren können mitunter die Umformbarkeit ohne Festigkeitsverlust verbessern.

Wärmebehandlungsverhalten

Als wärmebehandelbare Al-Cu-Legierung folgt 2017 der klassischen Ausscheidungsfolge: Lösungswärmebehandlung löst Cu-reiche Phasen in eine übersättigte Lösung auf, schnelles Abschrecken erhält diesen Zustand, und kontrolliertes künstliches Altern scheidet die festigkeitssteigernden Al2Cu- und assoziierten Phasen aus. Typische Lösungsglühtemperaturen liegen im Bereich von 495–535 °C, abhängig von Bauteilgröße und Fertigung, mit sofortiger Abschreckung auf Raumtemperatur zur Vermeidung grober Zwischengitterphase.

Künstliches Altern zur Erreichung des T6-Zustandes erfolgt typischerweise bei 160–190 °C über mehrere Stunden; T4 wird durch natürliche Alterung nach Abschreckung erzielt, ist aber langsamer und führt zu geringerer Maximalfestigkeit als künstliches Altern. Dicke, Vorverformung und kleine Legierungsschwankungen verschieben das optimale Zeit-Temperatur-Umwandlungsfenster (T-T-T); Überalterung reduziert die Festigkeit, verbessert aber unter Umständen die Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.

Nicht wärmebehandelbare Kaltverfestigungszustände (H-Zustände) bieten einen Weg zu mittleren Festigkeitswerten ohne vollständige Lösungsglüh- und Alterungszyklen; Glühen (O) stellt die Duktilität wieder her und wird vor Umformoperationen eingesetzt. Nachschweiß- oder Reparaturarbeiten erfordern oft lokale Lösungsglüh- und Alterungszyklen oder das Akzeptieren eines HAZ-Erweichens im Konstruktionskonzept.

Hochtemperatureigenschaften

Die Einsatztemperaturen für 2017 liegen in der Regel deutlich unter den typischen Alterungstemperaturen; erhöhte Temperaturbeanspruchung führt zu Korngroßwachstum der Ausscheidungen und fortschreitendem Festigkeitsverlust. Langzeitbelastungen über etwa 150 °C verringern die Maximalfestigkeit und stabilisieren sich in überalterten Zuständen mit geringerer Streck- und Zugfestigkeit; dies muss in der Konstruktion bei erhöhter Umgebungstemperatur oder Prozesswärme berücksichtigt werden.

Oxidation ist bei normalen atmosphärischen Betriebstemperaturen kein primärer Schadensmechanismus wegen der schützenden Aluminiumoxid-Schicht, jedoch können bei hohen Temperaturen Zunderschichten und beschleunigte Diffusion der Legierungselemente die Oberflächen- und Nahe-Oberflächeneigenschaften verändern. In geschweißten Baugruppen begrenzt eine Erweichung des HAZ und Festigkeitsverlust unter thermischer Belastung oft mehr als Bulkoxidation, wodurch thermisches Management oder die Auswahl alternativer Legierungen bei dauerhafter Hochtemperaturbeanspruchung notwendig wird.

Anwendungen

Branche	Beispielbauteil	Warum 2017 verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Beschläge, Halterungen, Schmiedeteile	Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und gutes Ermüdungs- und Bearbeitungsgleichgewicht
Verteidigung	Strukturhalterungen, Gehäuse	Bearbeitbare, hochfeste Legierung für Präzisionsteile
Automobilindustrie	Hochfeste, bearbeitete Komponenten	Bietet Produktivitätsvorteile bei der Bearbeitung und Gewichtseinsparungen bei Kleinteilen
Elektronik	Strukturrahmen, Steckverbinder	Ausreichende Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit für Chassis-Anwendungen
Handel	Befestigungselemente, Nieten, Kupplungen	Festigkeit und Maßstabilität nach Wärmebehandlung

2017 findet seinen Einsatzbereich dort, wo bearbeitete Teile hohe statische und Ermüdungsfestigkeiten bei guter Bearbeitbarkeit und Maßhaltigkeit nach Wärmebehandlung erfordern. Es ist besonders wertvoll für klein- bis mittelgroße Strukturbauteile, bei denen hochfeste Alternativen entweder zu spröde oder zu teuer in der Bearbeitung sind.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 2017, wenn das Design höhere Festigkeit und bessere Bearbeitbarkeit als bei kommerziell reinem Aluminium erfordert und eine nachfolgende Oberflächenbehandlung oder Eloxierung die moderate Korrosionsanfälligkeit der Legierung ausgleichen kann. Es ist vorteilhaft für präzisionsbearbeitete Beschläge, Luft- und Raumfahrt-Halterungen und Strukturteile, bei denen die Wärmebehandlung zur Leistungsanpassung genutzt wird.

Im Vergleich zu reinem Aluminium (1100) tauscht die Legierung 2017 elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und verbesserte Ermüdungsbeständigkeit ein; 1100 wird bevorzugt, wenn Leitfähigkeit und maximale Formbarkeit im Vordergrund stehen. Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 2017 höhere Festigkeit und bessere Zerspanbarkeit auf Kosten einer geringeren Korrosionsbeständigkeit und komplexeren Fügeverfahren.

Im Vergleich zu gängigen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 kann 2017 für Anwendungen bevorzugt werden, die maximale Zerspanbarkeit und eine spezifische ausscheidungshärtende Reaktion priorisieren, anstatt die umfassendere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit der 6xxx-Legierungen; wählen Sie 2017, wenn Cu-basierte Ausscheidungen und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften entscheidend sind und ein Oberflächenschutz gewährleistet werden kann.

Abschließende Zusammenfassung

Die Legierung 2017 bleibt relevant aufgrund ihrer Kombination aus hoher Ausscheidungshärte, vorhersehbarer Alterungsreaktion und ausgezeichneter Zerspanbarkeit für Hochleistungsstrukturen und Präzisionsbauteile. Bei Verwendung mit geeignetem Korrosionsschutz und kontrollierter Wärmebehandlung bietet 2017 Konstrukteuren einen kosteneffizienten Weg zu einem hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich sowie in hochfesten kommerziellen Anwendungen.