Aluminium 2618: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Legierung 2618 gehört zur 2xxx Serie der Aluminiumlegierungen, die hauptsächlich aluminium-kupferbasiert sind. Die Klassifikation 2xxx steht für eine wärmebehandelbare, hochfeste Aluminiumfamilie, bei der Kupfer das wichtigste Legierungselement zur Festigkeitssteigerung ist, ergänzt durch Magnesium sowie kleine Zusatzmengen von Eisen, Nickel und Chrom.

Die Hauptlegierungselemente sind Kupfer und Magnesium, wobei durch gezielte Mikrolegierung mit Nickel, Eisen, Mangan sowie Spuren von Titan und Chrom die Eigenschaften optimiert werden. Die Festigkeitssteigerung erfolgt hauptsächlich durch Lösungsglühen, gefolgt von Abschrecken und künstlichem Altern, wodurch feine Al2Cu (θ′) und ähnliche Ausscheidungen entstehen; Nickelzusätze beeinflussen die Stabilität der Ausscheidungen und verbessern das Verhalten bei erhöhten Temperaturen.

Charakteristische Merkmale von 2618 sind hohe statische und erhöhte Temperaturfestigkeit, moderate Duktilität sowie eine vergleichsweise geringere Korrosionsbeständigkeit gegenüber den 5xxx/6xxx Serien. Die Schweißbarkeit ist begrenzt und erfordert spezielle Verfahren; die Umformbarkeit ist im weichgeglühten Zustand moderat, nimmt jedoch nach dem Ausscheidungshärten ab. Typische Einsatzgebiete sind Luft- und Raumfahrt, Hochleistungsautomobilbau (insbesondere Motorbauteile) sowie weitere Anwendungen, die hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen oder überlegene Ermüdungsfestigkeit verlangen.

Ingenieure wählen 2618, wenn eine Kombination aus hoher Festigkeit, Erhalt der Eigenschaften bei höheren Temperaturen und Ermüdungsleistung wichtiger ist als die reduzierte Korrosionsbeständigkeit und die erschwerte Schweißbarkeit. Die Legierung wird oft gegenüber niedrigfesteren Aluminiumqualitäten bevorzugt, wenn Gewichtsreduzierung, dimensionsstabile Bauteile bei Temperatur und zyklische Belastungsfestigkeit entscheidende Anforderungen sind.

Ausführungszustände

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehngrenze	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, am einfachsten zu formen und zu bearbeiten
H12	Niedrig-Mittel	Mittel-Niedrig	Akzeptabel	Akzeptabel	Kaltverfestigt mit begrenzter Festigkeitssteigerung
H14	Mittel	Niedrig-Mittel	Begrenzt	Akzeptabel	Leichte Kaltverfestigung für moderate Festigkeit
T4	Mittel-Hoch	Mittel	Akzeptabel	Schlecht	Gelöst geglüht und natürlich gealtert
T6	Hoch	Niedrig-Mittel	Schlecht	Schlecht	Lösungsglühen und künstliches Altern für Spitzenfestigkeit
T61 / T651	Hoch	Niedrig-Mittel	Schlecht	Schlecht	Stabilisierte Zustände mit kontrollierten Eigenspannungen und Alterung
T62 / T64	Hoch	Niedrig-Mittel	Schlecht	Schlecht	Alternative Alterungsprofile für maßgeschneiderte Kriechfestigkeit/Festigkeit

Der Zustand hat primär Einfluss auf das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität: geglühter (O) Zustand bietet maximale Umformbarkeit und Bearbeitbarkeit bei niedriger Festigkeit, während die T6/T61 Zustände die Festigkeit auf Kosten von Dehngrenze und Kaltumformbarkeit maximieren. Stabilisierte T61/T651 Zustände reduzieren Eigenspannungen und Verzug in bearbeiteten Bauteilen, was insbesondere für Luft- und Raumfahrt-Gesenkgeschmiedete und schwere Querschnitte mit kritischer Dimensionsstabilität wichtig ist.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	0,10–0,50	Kontrolliert niedriger Siliziumgehalt zur Begrenzung von Gussfehlern; geringer Einfluss auf Festigkeit
Fe	0,20–1,20	Verunreinigungselement; höhere Werte bilden intermetallische Verbindungen, die Duktilität reduzieren
Mn	0,30–1,30	Verbessert Festigkeit durch Dispergierung und verfeinert die Korngröße
Mg	1,00–1,70	Fördert zusammen mit Cu die Ausscheidungshärtung und erhöht die Festigkeit
Cu	2,30–3,30	Hauptfestigungselement, bildet während des Alterns Al2Cu-Ausscheidungen
Zn	≤0,25	Niedriger Zinkanteil; kein bedeutendes Legierungselement in 2618
Cr	0,05–0,35	Mikrolegierung zur Kornkontrolle und Hemmung der Rekristallisation
Ti	0,05–0,30	Kornerzeuger während des Gießens/Solidifizierens
Sonstige	Rest Al; Spuren Ni ~0,60–1,30	Nickelzusätze (oft 0,6–1,3%) sind bei 2618 Varianten üblich zur Verbesserung der Festigkeit bei höheren Temperaturen; sonstige Reststoffe variabel

Die Legierungschemie ist auf Ausscheidungshärtung hauptsächlich durch Al-Cu-Phasen abgestimmt, wobei Mg die Ausscheidungskinetik beschleunigt und die Ausscheidungszusammensetzung beeinflusst. Nickel und Chrom wirken als Mikrolegierungen zur Stabilisierung von Dispergoiden und verlängern den Festigkeitserhalt bei höheren Temperaturen, während Mangan und Titan die Kornstruktur und intermetallische Morphologie kontrollieren, was Zähigkeit und Ermüdungslebensdauer verbessert.

Mechanische Eigenschaften

Im Einsatz zeigt 2618 bei einer Wärmebehandlung im Stil von T6/T61 hohe Zugfestigkeit und angemessene Streckgrenze mit einem Zug-zu-Streckgrenze-Verhältnis von typischerweise 1,2–1,4. Die Dehnung ist in den Spitzenzuständen geringer, meist im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Prozentbereich, was Umform- und Fügeverfahren beeinflusst. Die Ermüdungsfestigkeit ist eine Stärke von 2618 im Vergleich zu vielen anderen Aluminiumlegierungen, besonders bei kontrollierter Mikrostruktur und Oberflächenqualität.

Die Härte korreliert stark mit dem Zustand; geglühtes Material ist weich und gut bearbeitbar, während die Spitzenzustände deutlich höhere Brinell- bzw. Vickershärtewerte erreichen, was mit dem Vorhandensein feiner Ausscheidungen zusammenhängt. Dicke und Querschnitt beeinflussen erreichbare Eigenschaften aufgrund der Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken und der nachfolgenden Alterung; dicke Bauteile zeigen meist geringere Spitzenfestigkeit und längere Alterungszeiten zur Erreichung der Zielwerte.

Korrosions- und Umwelteinflüsse wirken sich auf die mechanischen Eigenschaften aus: Spannungskonzentrationen und Oberflächendefekte können die Ermüdungslebensdauer verringern und die Rissinitiierung in Chloridumgebungen beschleunigen. Geeignete Oberflächenbehandlungen, Beschichtungen und konstruktive Korrosionszuschläge sind daher oft notwendig, um die mechanischen Vorteile von 2618 zuverlässig auszunutzen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtigster Zustand (z. B. T6/T61)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~180–260 MPa	~420–480 MPa	Spitzenwerte abhängig vom Alterungsprofil und Bauteildicke
Streckgrenze	~100–150 MPa	~320–380 MPa	Werte variieren mit Zustand und Vorverformung
Dehnung	~20–30 %	~6–12 %	Dehnung sinkt erheblich nach dem Ausscheidungshärten
Härte	~50–80 HB	~120–150 HB	Härte korreliert mit Dichte und Verteilung der Ausscheidungen

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	~2,78 g/cm³	Etwas höher als reines Al aufgrund von Cu und anderen Legierungsbestandteilen
Schmelzbereich	~500–635 °C	Solidus- und Liquidusbereich abhängig von lokaler Chemie und intermetallischen Verbindungen
Wärmeleitfähigkeit	~120–140 W/m·K	Niedriger als reines Al; Kupfer senkt die Leitfähigkeit gegenüber der 1xxx Serie
Elektrische Leitfähigkeit	~20–40 %IACS	Reduziert durch Legierungselemente; Werte hängen vom Zustand und der Verarbeitung ab
Spezifische Wärmekapazität	~880 J/kg·K	Typisch für Aluminiumlegierungen; variiert leicht mit Temperatur
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K	Vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen; bei Auslegung auf unterschiedliche Materialien zu beachten

Die vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit gegenüber Stählen macht 2618 nützlich, wo Wärmeableitung wichtig ist, obwohl es hinter hochleitfähigen Aluminiumqualitäten zurückbleibt. Dichte und Wärmeausdehnung sind typisch für Aluminium, müssen jedoch bei Verbindung mit unterschiedlichen Werkstoffen oder bei engen thermischen Toleranzen berücksichtigt werden. Der Schmelz- und Solidusbereich gibt wichtige Hinweise für Schmiede- und Wärmebehandlungsprozesse und legt sichere Verarbeitungsbereiche fest.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Hinweise
Blech	0,5–6 mm	Dünne Bleche erreichen nahe Spitzenfestigkeit durch passende Zustände	O, T4, T6	Verwendet, wenn moderate Umformung und hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis erforderlich sind
Platte	6–100+ mm	Dicke Querschnitte können unteraltert sein und benötigen längere Auslagerungszeiten	T6, T61, T651	Schwere Platten werden für Strukturteile und Schmiedungen eingesetzt
Strangpressprofil	Komplexe Profile bis zu großen Querschnitten	Eigenschaften variieren mit Kühlung und Alterung	O, T6 (nach Auslagerung)	Strangpressen profitiert von Kornsteuerung und Anlassen nach der Umformung
Rohr	Dünn- bis dickwandige Rohre	Festigkeit hängt vom Umformverfahren und nachfolgender Wärmebehandlung ab	O, T6	Eingesetzt in Struktur- und hochbelasteten Rohranwendungen
Stab/Rundstab	Durchmesser bis zu großen Größen	Stäbe behalten gute Zerspanbarkeit im Anlieferzustand und hohe Festigkeit im gealterten Zustand	O, T6, T61	Häufig für gedrehte und gefräste Luftfahrtkomponenten

Der Herstellungsweg (Gießen, Strangpressen, Walzen, Schmieden) beeinflusst maßgeblich Mikrostruktur, Ausscheidungsverteilung und Eigenspannungszustand. Dickere Bauteile erfordern sorgfältige Abschreck- und Auslagerungsabläufe, um interne Weichzonen zu minimieren und gleichmäßige mechanische Eigenschaften sicherzustellen; für kritische Luftfahrtbauteile sind Richten und Spannungsarmglühen (T651) Standard, um Verzug zu kontrollieren.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	2618	USA	Primäre Bezeichnung der American Aluminum Association
EN AW	AlCu2.5Mg (ca.)	Europa	Ungefähres chemisches Analogon, keine exakte Entsprechung
JIS	A2618 (ca.)	Japan	Lokale Bezeichnungen variieren; genaue Spezifikation in der nationalen Norm prüfen
GB/T	2A61	China	Häufig angeführte inländische Entsprechung in chinesischen Normen

Direkte Eins-zu-eins-Entsprechungen sind nur näherungsweise, da regionale Spezifikationen Reinheitsgrade, zulässige Mikrolegierungen und mechanische Prüfverfahren steuern. Beim Werkstoffersatz sollten stattdessen die Anforderungen an mechanische Eigenschaften und Wärmebehandlung mitkontrolliert werden, statt sich nur auf die nominale chemische Äquivalenz zu verlassen. Spurenelemente und Mikrolegierung (insbesondere Ni-Gehalt) in 2618-Varianten können signifikante Unterschiede in Hochtemperatur- und Ermüdungsverhalten zwischen den Normen bewirken.

Korrosionsbeständigkeit

Atmosphärisch ist 2618 weniger korrosionsbeständig als die 5xxx (Mg) und 6xxx (Mg+Si) Serien wegen des relativ hohen Kupfergehalts; kupferreiche Ausscheidungen und intermetallische Phasen wirken als lokale kathodische Stellen und fördern galvanische Korrosion. In neutralen bis mild korrosiven Umgebungen mit geeigneten Beschichtungen oder Anodisierungen kann eine akzeptable Lebensdauer erreicht werden, ungeschützter Einsatz in aggressiven Atmosphären wird jedoch allgemein vermieden.

In maritimen oder chloridreichen Umgebungen ist 2618 anfällig für Lochfraß und interkristalline Korrosion, wenn kein ausreichender Schutz besteht; chlorideinduzierte lokale Korrosion ist ein häufiges Versagensbild. Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) ist höher als bei vielen Al-Mg-Legierungen, insbesondere unter Zugbeanspruchung und korrosiver Belastung; konstruktiv müssen dreiaxiale Spannungen minimiert und Schutzbeschichtungen, kathodischer Schutz oder Opferanoden berücksichtigt werden.

Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Metallen (z. B. Edelstahl, Kupfer) können die lokale Korrosion von 2618 beschleunigen, daher empfiehlt sich die Verwendung von dielektrischer Isolierung oder kompatiblen Verbindungselementen. Im Vergleich zu den 1xxx/3xxx-Familien tauscht 2618 Korrosionsbeständigkeit gegen Festigkeit und Hochtemperatureigenschaften ein, weshalb in langfristigen Anwendungen oft Korrosionsschutzmaßnahmen (Beschichtungen, Inhibitoren, Umweltkontrolle) erforderlich sind.

Fertigungseigenschaften

Schweißeignung

Das Schweißen von 2618 ist aufgrund des hohen Kupferanteils und des auslaugungsbedingten Verhaltens anspruchsvoll, da es im Wärmeeinflussbereich zu Erweichungen und zur Neigung zu Heißrissen kommen kann. Lichtbogenhandschweißen (TIG/MIG) ist für nicht-kritische Verbindungen machbar, erfordert jedoch strenge Kontrolle von Vorschweißtemperierung, Auswahl der Zusatzwerkstoffe und Nachbehandlung; übliche Zusatzwerkstoffe basieren auf Al-Cu-Mg oder Al-Cu-Ni Systemen, um Festigkeit anzupassen und Rissrisiko zu minimieren. Für kritische Luftfahrtteile wird Schweißen meist zugunsten von mechanischer Verbindung oder Kleben vermieden, da eine nachfolgende Wärmebehandlung zur Eigenschaftenwiederherstellung bei großen Baugruppen schwierig ist.

Zerspanbarkeit

2618 lässt sich im weichgeglühten Zustand mit konventionellen Hartmetallwerkzeugen gut bearbeiten; in Spitzenverfestigten Zuständen ist das Werkstück härter und abrasiver wegen der Ausscheidungen. Übliche Praxis nutzt steife Werkzeuge, positiven Freiwinkel und Kühlschmierstoffe zur Kühlungssteuerung; Schnittgeschwindigkeiten sollten konservativ gegenüber zerspanbaren Aluminiumlegierungen gehalten werden, und Werkzeugbeschichtungen gegen Anbacken (BUE) sind vorteilhaft. Die Spanbildung ist typischerweise kontinuierlich und duktil; aggressive Vorschübe und scharfe Schneiden reduzieren die Aufhärtung vor dem Schneidgrat.

Umformbarkeit

Die Umformung erfolgt am besten im O-Zustand (weichgeglüht), wo Biegeradien klein und das Rückfedern gut voraussagbar sind; typische Mindestbiegeradien liegen bei ca. 1–2× Materialdicke, abhängig von Werkzeugen und Wandstärke. Kaltumformung nach Ausscheidungshärtung ist wegen verminderter Duktilität und hohen Eigenspannungen eingeschränkt; wenn Umformung für Endgeometrien erforderlich ist, empfiehlt sich eine Lösungsglühen-Umform- oder Umformen-im-weichgeglühten-Zustand-gefolgt-von-Auslagerung-Steuerung. Für komplexe Formen werden gewöhnlich keine Warmumform- oder Supersprödverfahren genutzt — hier bevorzugen Anwender andere Legierungssysteme mit extremerer Umformbarkeit.

Wärmebehandlungsverhalten

Als ausscheidungshärtbare Legierung der 2xxx-Serie reagiert 2618 auf Lösungsglühen, Abschrecken und kontrollierte künstliche Alterung mit hoher Festigkeitsentwicklung. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise bei ca. 510–535 °C, um die Al2Cu-Phase aufzulösen, gefolgt von schnellem Abschrecken zur Aufrechterhaltung einer übersättigten festen Lösung. Künstliche Alterungsprofile verwenden meist mittlere Temperaturen (z. B. 160–190 °C) über mehrere Stunden, um feine θ′-Phasen und verwandte Ausscheidungen zu generieren, die Festigkeit maximieren und Zähigkeit balancieren.

Die Temperübergänge sind abhängig vom Verarbeitungsschritt: T4 bedeutet lösungsgeglüht und natürlich gealtert, T6 steht für lösungsgeglüht und künstlich gealtert auf Höchsthärte, T61/T651 bezeichnen Stabilisierungs- und Spannungsarmglühschritte zur Begrenzung von Eigenspannungen oder Vorverformungen. Überalterung führt zu gröberen Ausscheidungen, die Festigkeit reduzieren, aber Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern können; kontrollierte Überalterung wird manchmal genutzt, um SCC-Widerstand zu erhöhen oder Abschreckempfindlichkeit zu senken.

Hochtemperatureigenschaften

2618 zeigt im Vergleich zu üblichen 6xxx-Serien eine überlegene Festigkeitserhaltung bei erhöhten Temperaturen infolge von Nickel- und Kupferzusätzen, die Ausscheidungen stabilisieren. Nützliche statische Festigkeit kann je nach Zustand und Ni-Gehalt bis ca. 150–250 °C beibehalten werden; oberhalb dieses Temperaturbereichs beschleunigen Ausscheidungsvergröberung und Erweichung, langfristiges Kriechen wird relevant. Oxidation stellt bei Aluminium in diesem Bereich an Luft keine Hauptausfallursache dar, dennoch können mech. Eigenschaftsverluste und potenzielle Oberflächenabsprengungen bei aggressiven Atmosphären auftreten.

Wärmeeinflusszonen bei Schweißnähten verlieren Festigkeit aufgrund von Auflösung und Vergröberung der Ausscheidungen, Erholung und Erweichung können bei vergleichsweise niedrigen Nacherwärmungstemperaturen einsetzen. Für Einsätze über ~200–250 °C sollten Konstrukteure kurz- und langfristiges Kriechverhalten validieren und, falls kontinuierlicher Betrieb bei hohen Temperaturen erforderlich ist, Legierungen bevorzugen, die speziell auf Hochtemperaturstabilität ausgelegt sind.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 2618 verwendet wird
Automobil	Hochleistungs-Kolben, Pleuelstangen	Hohe statische Festigkeit und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen; Ermüdungsbeständigkeit
Marine	Strukturhalterungen und Befestigungen (geschützt)	Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, wenn Korrosionsschutz vorhanden ist
Luftfahrt	Befestigungselemente, Buchsen, Fahrwerkskomponenten	Hohe Festigkeit, Ermüdungswiderstand, dimensionsstabil nach Alterung
Elektronik	Wärmeverteiler und Strukturträger	Gute Wärmeleitfähigkeit bei zugleich höherer mechanischer Festigkeit

Obwohl 2618 keine universelle Blechlegierung ist, macht die Kombination aus hoher Festigkeit und relativ guten thermischen Eigenschaften sie attraktiv für Komponenten, bei denen Gewicht, Festigkeit bei Temperatur und Ermüdungslebensdauer die entscheidenden Konstruktionsparameter sind. Schutzschichten und sorgfältig abgestimmte Fügetechniken werden häufig angewendet, um langfristige Leistungsfähigkeit im Betrieb zu gewährleisten.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 2618, wenn das Bauteildesign hohe statische Festigkeit sowie den Erhalt der mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen und Ermüdungsbeständigkeit über die intrinsische Korrosionsbeständigkeit oder Schweißbarkeit stellt. Für Umformung und Zerspanung empfiehlt sich die weichgeglühte Variante, und für dimensionsstabile Hochfestigkeit sorgt eine kontrollierte Auslagerung oder Stabilisierung.

Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (z. B. 1100) tauscht die Legierung 2618 elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie überlegene Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit ein. Im Vergleich zu durch Kaltverfestigung gehärteten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 2618 wesentlich höhere Festigkeit, jedoch meist schlechtere Korrosionsbeständigkeit und erschwerte Fügbarkeit; wählen Sie daher 2618 für strukturelle, hochbelastete Bauteile und nicht für allgemeine Blechbauteile. Gegenüber gängigen, wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061/6063 bietet 2618 häufig eine bessere Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und eine höhere Ermüdungsleistung; dagegen verfügt 6061 über bessere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit – verwenden Sie 2618, wenn die mechanische Leistung bei hohen Temperaturen entscheidend ist.

Schlussfolgerung

Die Legierung 2618 bleibt eine spezialisierte Wahl für hochfeste Aluminiumwerkstoffe, wenn wärmebehandelbare, kupferbasierte Festigkeitssteigerung und Leistung bei erhöhten Temperaturen trotz Einbußen bei Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit gefordert sind. Bei sorgfältiger Verarbeitung, Auswahl des Härtezustands und Oberflächenschutz liefert 2618 eine überzeugende Kombination aus Festigkeit, Ermüdungswiderstand und thermischen Eigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen in der Luftfahrt, im Automobilbau und im Hochleistungsbau.