Aluminium 2030: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Legierung 2030 gehört zur 2xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, einer Familie, die hauptsächlich mit Kupfer legiert ist und durch Ausscheidungshärtung auf Festigkeit ausgelegt wurde. Ihre Chemie und Metallurgie ordnen sie der wärmebehandelbaren Klasse zu und nicht den rein kaltverfestigten Legierungen der 3xxx- oder 5xxx-Serie.

Hauptlegierungselemente für 2030 sind Kupfer als primärer Festigkeitsgeber, mit moderaten Zusätzen von Magnesium und Mangan zur Förderung der Ausscheidungsfolge und Kornstrukturkontrolle. Geringe Zugaben von Silizium, Eisen, Chrom und Titan werden für Gießbarkeit, Festigkeitsstabilisierung und Körnungsverfeinerung verwendet.

Der hauptsächliche Festigungsmechanismus ist die Lösungsglühung gefolgt von künstlicher Alterung (Ausscheidungshärtung), bei der feine Al2Cu (θ′/θ) und magnesiumhaltige Ausscheidungen entstehen, die deutlich höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit als nicht wärmebehandelbare Legierungen erzeugen. Wichtige Merkmale sind hohe spezifische Festigkeit, gute Ermüdungsbeständigkeit bei Umgebungstemperaturen sowie moderate Korrosionsbeständigkeit, die in aggressiven Umgebungen typischerweise einen Oberflächenschutz erfordert.

Typische Anwendungsbereiche für 2030 sind Automobil- und strukturelle Transportbauteile, bestimmte sekundäre Luft- und Raumfahrtstrukturen und Beschläge sowie angetriebene mechanische Systeme, bei denen das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht gegenüber maximaler Korrosionsbeständigkeit priorisiert wird. Ingenieure wählen 2030, wenn ein ausgewogenes Paket aus wärmebehandelbarer Festigkeit, angemessener Umformbarkeit und vorhersagbarem Verhalten der wärmebeeinflussten Zone (HAZ) benötigt wird und wenn Legierungen der 6xxx-Serie (Mg-Si) die Anforderungen an Festigkeit oder Ermüdung nicht erfüllen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Exzellent	Exzellent	Vollständig geglüht; maximale Duktilität für Umformung
T3	Mittel	Mittel-Hoch	Gut	Befriedigend	Gelöst und natürlicher Alterung unterzogen; mittlere Festigkeit mit leichter Streckverfestigung
T5	Mittel-Hoch	Mittel	Gut	Befriedigend	Abgekühlt aus erhöhter Temperatur und künstlich gealtert; auf Extrusionen verwendet
T6	Hoch	Mittel	Befriedigend	Begrenzt (siehe Bemerkungen)	Gelöst und künstlich gealtert bis zur Höchstfestigkeit; üblicher Technik-Zustand
T651	Hoch	Mittel	Befriedigend	Begrenzt (siehe Bemerkungen)	T6 mit kontrollierter Längung zur Spannungsrelaxation nach Abschreckung; für maßkritische Bauteile
H14	Mittel	Mittel	Gering bis befriedigend	Gut	Kaltverfestigt und teilweise geglüht; nicht wärmebehandelter Ansatz zur Blechverstärkung

Der Zustand steuert direkt das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität bei 2030. Der O-Zustand bietet das maximale Umformspektrum und die geringsten Eigenspannungen, während T6/T651 die Streckgrenze und Zugfestigkeit durch kontrollierte Ausscheidungen maximieren; Zwischenzustände wie T5 und T3 werden verwendet, wenn Fertigungsabläufe oder Maßhaltigkeit unterschiedliche Alterungsstrategien erfordern.

Wärmebehandlungs- und Kaltverfestigungsgeschichten beeinflussen auch die Anfälligkeit für wasserstoff- oder schadstoffbedingtes Rissbilden sowie das Ausmaß der HAZ-Erweichung nach dem Schweißen. Konstrukteure müssen den Zustand anhand der Umformprozesse, der geforderten Endfestigkeit und der nachfolgenden Fügeverfahren auswählen.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	0,10–0,50	Begrenzt gussbedingte Phasen; kontrolliert zur Vermeidung übermäßiger Intermetallische
Fe	0,20–0,60	Restmenge; höhere Konzentrationen mindern Duktilität und Ermüdungslebensdauer
Mn	0,20–0,80	Kornstrukturkontrolle und Rekristallisationshemmer
Mg	0,30–1,20	Trägt zur Ausscheidungsfolge und Festigkeit gemeinsam mit Cu bei
Cu	2,5–3,8	Primäres Festigungselement; steuert Alterungsreaktion
Zn	0,05–0,25	Geringfügig; übermäßiges Zn kann Anfälligkeit für interkristalline Korrosion erhöhen
Cr	0,05–0,25	Steuert Rekristallisation und verbessert Zähigkeit
Ti	0,05–0,20	Körnungsverfeinerer in Guss- und Schmiedeerzeugnissen
Andere (inkl. Rückstände)	Rest Al, Spuren	Rest ist Aluminium; kleine Verunreinigungen beeinflussen Leistung und Verarbeitung

Die Kupfer-Magnesium-Wechselwirkung treibt die Ausscheidungshärtung an; höherer Kupfergehalt erhöht die erreichbare Höchstfestigkeit, steigert aber auch das Risiko lokaler Korrosion und HAZ-Erweichung beim Schweißen. Mangan- und Chromzusätze verfeinern die Korngröße und stabilisieren mechanische Eigenschaften über thermische Zyklen, während Eisen und Silizium eng kontrolliert werden müssen, um grobe intermetallische Partikel zu vermeiden, die Ermüdung und Umformbarkeit verschlechtern.

Mechanische Eigenschaften

Im geglühten Zustand zeigt 2030 relativ niedrige Streckgrenze und Zugfestigkeit bei hoher Bruchdehnung, wodurch es sich für umfangreiche Umformverfahren eignet. Nach Lösungsglühen und künstlicher Alterung (T6/T651) erzeugt die dichte Verteilung feinster Ausscheidungen eine gut kaltverfestigbare Matrix mit deutlich erhöhter Streckgrenze und Zugfestigkeit.

Das Zugverhalten ist gekennzeichnet durch eine deutliche Steigerung des Streckgrenze-zu-Zugfestigkeits-Verhältnisses nach der Alterung, was eine vorhersehbare Übergabe zwischen elastischer und plastischer Verformung ermöglicht und im Strukturdesign nützlich ist. Die Härte korreliert stark mit der Alterungshärtung; zulageralterungs-Zustände zeigen höhere Härte und verbesserte Ermüdungsfestigkeit, während Überalterung die Festigkeit reduziert, aber die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit verbessern kann.

Dickeffekte sind deutlich ausgeprägt: dickere Bauteile kühlen langsamer von der Lösungstemperatur ab und können gröbere Ausscheidungen sowie leicht niedrigere Höchstfestigkeiten aufweisen; dünne Bleche erreichen eine gleichmäßigere Abschreckung und konstantere Eigenschaften. Die Ermüdungslebensdauer wird durch Oberflächenzustand, Ausscheidungsverteilung und während der Umformung oder des Schweißens eingetragene Eigenspannungen beeinflusst.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wesentlicher Zustand (T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (MPa)	180–260	380–450	Höchstfestigkeit abhängig von exaktem Cu/Mg-Verhältnis und Alterungszyklus; dickenabhängig
Streckgrenze (MPa)	70–140	300–360	Streckgrenze steigt nach Alterung deutlich; Nachweisfestigkeit im T6-Zustand stabil für Konstruktion
Dehnung (%)	20–30	8–15	Duktilität nach Alterung reduziert; aber noch ausreichend für viele umgeformte Bauteile
Härte (BHN)	40–75	110–150	Härtezunahme korreliert mit Zugkraftanstieg; Überalterung senkt Härte

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,75–2,79 g/cm³	Etwas höher als reines Al wegen Kupferanteil
Schmelzbereich	Solidus ~500 °C; Liquidus ~640 °C	Typisch für Al-Cu-Legierungen; exakter Bereich abhängig von Legierung und Mikroseigerung
Wärmeleitfähigkeit	95–125 W/m·K	Niedriger als 1xxx-Serie; durch Kupfer und Legierungspartikel reduziert
Elektrische Leitfähigkeit	~28–38 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium wegen Legierungselementen und Ausscheidungen
Spezifische Wärmekapazität	~0,88 kJ/kg·K	Typisch für gewalzte Aluminiumlegierungen bei Umgebungstemperatur
Thermische Ausdehnung	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen; wichtig für Multiwerkstoff-Baugruppen

Die Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium reduziert, da Legierungsteilchen und Ausscheidungen Elektronen und Phononen streuen. Die thermische Ausdehnung entspricht typischen Aluminiumlegierungen und muss bei maßkritischen Bauteilen, die thermischen Zyklen in Baugruppen mit unterschiedlichen Materialien ausgesetzt sind, berücksichtigt werden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,3–6,0 mm	Gute Zugfestigkeit, dünne Bleche altern gleichmäßig	O, H14, T3, T6	Weit verbreitet für geformte und gestanzte Bauteile
Platte	6–50 mm	Geringere erreichbare Höhenthärte in sehr dicken Querschnitten	O, T3, T6 (dickenabhängig)	Dicke Platten erfordern sorgfältige Abschrecksteuerung
Strangpressprofil	Profile bis zu mehreren hundert mm	Zeigt typisches T5/T6 Alterungsverhalten	T5, T6, T651	Verwendet für Strukturprofile und Schienen
Rohr	0,5–10 mm Wandstärke	Leistung hängt von Umformung und Nachalterung ab	O, T6	Geschweißte und nahtlose Varianten für mechanische Systeme
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis 150 mm	Massenquerschnitte benötigen oft maßgeschneiderte Lösung/Abschreckung	O, T6	Verwendet für bearbeitete Fittings und Befestigungen

Der Fertigungsprozess steuert die endgültige Mikrostruktur: Blechwalzen und kontrollierte Abkühlung erzeugen feinkörnige Strukturen und gleichmäßige Ausscheidungen, während dicke Platten und große Strangpressprofile spezielle Lösungsglüh- und Abschreckstrategien erfordern, um weiche Kerne zu vermeiden. Die gewählte Produktform beeinflusst den erreichbaren Zustand und somit die finalen mechanischen Eigenschaften, weshalb Konstrukteure sowohl Zustand als auch Form frühzeitig bei der Beschaffung angeben müssen.

Äquivalente Werkstoffgüten

Norm	Güte	Region	Hinweise
AA	2030	USA	Geschmiedete Aluminiumlegierung (2xxx-Familie) Bezeichnung im Aluminium Association System
EN AW	2xxx (kundenspezifisch)	Europa	Kein direkter 1:1 EN AW-Äquivalent; häufig ist ein Abgleich über die Chemie erforderlich
JIS	A2000-Serie	Japan	Ähnliche Gruppierung unter JIS A2000-Familie; genaue Übereinstimmung muss über Zusammensetzung geprüft werden
GB/T	2xxx-Serie	China	Lokale Güten in GB/T entsprechen eher durch Chemie und Zustandsdefinition, nicht durch identische Codes

2030 besitzt nicht in allen regionalen Normen eine eindeutige 1:1-Bezeichnung; Hersteller liefern oft Querverweise basierend auf engen chemischen und mechanischen Toleranzen. Bei globaler Beschaffung sollten Ingenieure garantierte Zusammensetzungsbereiche, geforderte Prüfzeugnisse und Zustandsdefinitionen vergleichen statt sich allein auf Gütebezeichnungen zu verlassen.

Korrosionsbeständigkeit

Atmosphärisch zeigt 2030 moderate Korrosionsbeständigkeit mit Neigung zu lokalisierten Korrosionsformen in chloridhaltigen Umgebungen durch kupferreiche Phasen an Korngrenzen. Schutzbeschichtungen, Eloxal (Anodisieren) oder organische Überzüge werden häufig eingesetzt, um Lochfraß und interkristalline Angriffe im Außenbereich oder bei Feuchtigkeit zu verhindern.

In maritimen Umgebungen sind ungeschützte 2xxx-Legierungen wie 2030 in der Regel weniger widerstandsfähig als 5xxx- und 6xxx-Legierungen; ihre Anfälligkeit für Loch- und Schichtkorrosion erfordert kathodischen Schutz, Beschichtungen oder die Wahl anderer Legierungen bei Dauerwasserexposition. Spannungsrisskorrosion (SCC) ist besonders dann relevant, wenn hohe bleibende Zugspannungen mit aggressiver Umgebung zusammentreffen; Überalterung oder Nachalterungsbehandlungen reduzieren die SCC-Empfindlichkeit.

Galvanische Wechselwirkungen müssen sorgfältig berücksichtigt werden, da kupferhaltige Legierungen eine edle Kopplung mit Baustählen und Edelstählen eingehen; isolierende Barrieren, kompatible Befestigungen oder kathodischer Schutz sind gängige Maßnahmen. Im Vergleich zu den 6xxx- oder 5xxx-Familien tauscht 2030 Korrosionsbeständigkeit gegen höhere wärmebehandelbare Festigkeit und verbesserte Dauerfestigkeit, weshalb Oberflächenschutz häufig als konstruktives Abwägen eingesetzt wird.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Das Schweißen von 2030 ist möglich, jedoch im Vergleich zu nicht wärmebehandelbaren Aluminiumlegierungen anspruchsvoll; Standardverfahren wie MIG (GMAW) und TIG (GTAW) können mit geeigneten Schweißzusätzen eingesetzt werden. Typische Zusatzwerkstoffe sind Al-Cu-Mg Legierungen oder ER4043/ER5356 als Kompromiss, abhängig von Korrosions- und mechanischen Anforderungen; passende Chemie minimiert galvanische oder phasenbedingte Probleme im Wärmeeinflussbereich (WEA).

Der WEA erfährt eine Erweichung durch Auflösung oder Grobkornwachstum der Ausscheidungen während des Wärmeeinflusszyklus; nachträgliche Lösungsglühung und Alterung können die Eigenschaften wiederherstellen, sind aber nicht immer praktikabel bei montierten Baugruppen. Die Hot-Cracking-Anfälligkeit ist moderat – Kontrolle von Spannungszustand, Vorwärmung und Zusatzwerkstoffwahl reduziert das Risiko – während Fügegestaltung, Passung und Nachbehandlung die Leistung verbessern.

Bearbeitbarkeit

Die Bearbeitbarkeit von 2030 ist im Vergleich zu anderen 2xxx-Legierungen mittel bis gut; der Kupferanteil verbessert Festigkeit, kann jedoch Werkzeugverschleiß im Vergleich zu weicheren 1xxx-Legierungen erhöhen. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und hochwertigen Kühlschmierstoffen liefern beste Ergebnisse; typische Schnittparameter entsprechen denen der 2024-Familie mit moderaten Schnittgeschwindigkeiten und Fokus auf Spanabfuhr.

Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sind nach der Alterung generell gut; allerdings können durch Kaltverfestigung bearbeitete Oberflächen oder starke Gratbildung auftreten, wenn Zustellung und Schnittgeschwindigkeit nicht optimiert sind. Für enge Toleranzen empfiehlt sich, den Zustand vor der Endbearbeitung zu kontrollieren und anschließend Finishing-Pässe nach Stabilisierung durchzuführen.

Umformbarkeit

Das Umformen von 2030 in O- oder H-Zuständen ist für moderate Geometrien problemlos; enge Radien und Tiefziehen erfordern weichgeglühte oder teils weichgeglühte Zustände, um Rissbildung zu vermeiden. Nach Alterung (T6/T651) reduziert sich die Formbarkeit stark, deshalb erfolgen Umformungen meist vor der Endwärmebehandlung.

Konturenwerkzeuge, kontrollierte Umformgeschwindigkeiten und Schmierung sind essentiell, um Kantenausrisse oder Oberflächenrisse zu verhindern, insbesondere bei Neigung zu Kerbempfindlichkeit durch Ausscheidungen oder intermetallische Phasen. Inkremetelles Umformen und Stretch-Biegen mit passender Rückfederung gewährleisten reproduzierbare Teile in Serie.

Wärmebehandlungsverhalten

Als wärmebehandelbare Legierung reagiert 2030 auf Lösungsglühen mit anschließendem Abschrecken und künstlichem Altern; typischer Ablauf: Lösungsglühen bei 495–520 °C zum Auflösen kupferhaltiger Phasen, gefolgt von schnellem Abschrecken, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten. Die künstliche Alterung bei 150–190 °C führt zur Ausfällung feiner θ′- und weiterer ausscheidungsgehärteter Phasen; Alterungskurven sind legierungs- und zustandsspezifisch und bestimmen den Kompromiss aus maximaler Festigkeit und Zähigkeit.

Übergänge zwischen T-Zuständen sind wichtig: T3 (natürliche Alterung) liefert moderate Festigkeit über die Zeit, während T6 den Höchstzustand für maximale mechanische Leistungsfähigkeit darstellt. Überalterung (längere oder höher temperierte Alterung) vergrößert Ausscheidungen, senkt die Festigkeit, verbessert jedoch meist die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit und verringert Abschreckempfindlichkeit. Für Bauteile ohne Nachwärmebehandlung nach Fügen wählen Konstrukteure Zustände und Fügeverfahren, die die WEA-Erweichung minimieren.

Für Fertigung ohne Wärmebehandlung kontrollierte Kaltverfestigung (H-Zustände) und Glühintervalle erlauben eine lokale Anpassung der mechanischen Eigenschaften, erreichen jedoch nicht die Spitzenfestigkeit der Ausscheidungshärtung.

Hochtemperatureinsatz

2030 verliert bei Temperaturen über ca. 150–200 °C deutlich an Festigkeit, da die Ausscheidungsphasen instabil werden und Überalterung beschleunigt abläuft; Hochtemperatureinsatz ist daher gegenüber Nickellegierungen oder hochtemperaturfesten Aluminium-Silizium-Werkstoffen eingeschränkt. Oxidation ist moderat – Aluminium bildet eine schützende Oxidschicht – doch hohe Temperaturen können Oberflächenfinish und mechanische Eigenschaften verändern und mikrostrukturelle Diffusionsprozesse fördern.

Der WEA in geschweißten Bauteilen ist unter zyklischen thermischen Belastungen besonders empfindlich; wiederholtes Erreichen von Temperierungsbereichen kann Ausscheidungsvergröberung bewirken und die Dauerfestigkeit reduzieren. Für dauerhafte Hochtemperatureinsätze sollten alternative legierungen mit verbesserter thermischer Stabilität oder thermische Schutzbeschichtungen in Betracht gezogen werden.

Anwendungen

Branche	Beispielbauteil	Warum 2030 verwendet wird
Automobil	Trägerkonsolen, Verbindungshebel	Hohe spezifische Festigkeit und gute Dauerfestigkeit
Marine	Fittings und nicht-kontinuierliche Strukturelemente	Festigkeit-zu-Gewicht Verhältnis bei Anwendung von Korrosionsschutz
Luftfahrt	Sekundärstrukturen, Fittings	Hohe Festigkeit in wärmebehandelbarer Familie mit vorhersagbarem Alterungsverhalten
Elektronik	Tragrahmen, Halterungen	Steifigkeit bezogen auf Gewicht und angemessene Wärmeleitfähigkeit

2030 wird dort eingesetzt, wo Konstrukteure die Vorteile der Ausscheidungshärtung mit beherrschbaren Fertigungswegen kombinieren wollen; die Kombination aus Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Dauerfestigkeit macht es geeignet für tragende Bauteile, die nicht dauerhaft unter Wasser oder in stark korrosiven Umgebungen stehen. Die Spezifikation erfordert häufig abgestimmte Zustände und Nachbehandlungen, um die Bauteillebensdauer sicherzustellen.

Auswahlhinweise

Für Ingenieure, die 2030 wählen, sollte dieses als eine wärmebehandelbare, kupferhaltige Legierung betrachtet werden, die eine höhere Festigkeit im Vergleich zu handelsüblichem Reinaluminium bietet, allerdings auf Kosten einer geringeren elektrischen/thermischen Leitfähigkeit und etwas geringerer Korrosionsbeständigkeit. Wenn maximale Umformbarkeit und Leitfähigkeit im Vordergrund stehen, bleiben Legierungen wie 1100 bevorzugt; 2030 tauscht hierfür etwas Leitfähigkeit und absolute Duktilität gegen verbesserte strukturelle Leistungsfähigkeit ein.

Im Vergleich zu gebräuchlichen, kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 2030 eine höhere Höchstfestigkeit und bessere Dauerschwingfestigkeit, erfordert jedoch üblicherweise Wärmebehandlung und Oberflächenschutz in korrosiven Anwendungen; 3003/5052 kommen zum Einsatz, wenn Korrosionsbeständigkeit und eine einfachere Fertigung wichtiger sind. Im Vergleich zu 6061/6063 kann 2030 unter bestimmten Bedingungen eine geringere Höchstfestigkeit aufweisen, eignet sich jedoch, wenn ein spezifisches Profil in Bezug auf Ermüdungsfestigkeit oder Bruchzähigkeit gefordert wird oder wenn kupferbasierte Ausscheidungssequenzen für einen bestimmten Einsatzfall bessere Leistungen erbringen.

Bei der Beschaffung sollten Verfügbarkeit der Anlasthärten, Einschränkungen in der Schweißbarkeit und Oberflächenanforderungen berücksichtigt werden. Um unerwartete Probleme bei Beschaffung oder Leistungsfähigkeit zu vermeiden, sind mechanische Eigenschaftsgrenzwerte, Härtegrade und Oberflächenbehandlungen von Anfang an klar zu spezifizieren.

Abschließende Zusammenfassung

Die Legierung 2030 bleibt eine praxisgerechte Wahl, wenn das Design eine wärmebehandelbare Aluminiumlegierung mit ausgewogener Kombination aus Festigkeit, Ermüdungswiderstand und Bearbeitbarkeit verlangt, vorausgesetzt, dass Korrosionsschutz und thermische Zyklusbegrenzungen durch Beschichtung, konstruktive Maßnahmen oder Wartungsstrategien berücksichtigt werden.