Aluminium 356: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsleitfaden & Anwendungen

Umfassender Überblick

356 (häufig als A356 oder 356.0 spezifiziert) ist eine Aluminium-Silizium-Magnesium-Gusslegierung und gehört zur Familie der Al-Si-Mg-Gusslegierungen. Sie wird zu den siliciumbasierten Gusslegierungen gezählt und gemäß der Nomenklatur der Aluminum Association meist als A356 bezeichnet; Bezeichnungen in verschiedenen Normen spiegeln dieselbe Al–Si–Mg-Chemie wider, die für Gussanwendungen optimiert ist.

Die Hauptlegierungselemente sind Silizium (Si, nominal ca. 7 Gew%) und Magnesium (Mg, typischerweise ca. 0,2–0,5 Gew%), mit kontrollierten Anteilen an Eisen, Kupfer, Mangan sowie Spurengaben von Titan und Chrom zur Kornverfeinerung und Steuerung. Die Legierung ist wärmebehandelbar: Die Festigkeit resultiert primär aus der Ausscheidungshärtung (Bildung von Mg2Si während der künstlichen Alterung) nach Lösungsglühen und Abschrecken sowie Mikrostruktursteuerung durch eutektische Modifikation und Kornfeinung.

Wesentliche Eigenschaften der 356 sind hervorragende Gießbarkeit und Fließfähigkeit, gute Maßhaltigkeit, ein gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis nach T6-Alterung, erträgliche Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen und akzeptable Wärmeleitfähigkeit für wärmeableitende Bauteile. Die Schweißbarkeit ist mit geeigneten Füllmaterialien sowie Vor- und Nachbehandlungen gegeben, und die Umformbarkeit ist im Vergleich zu gewalzten Legierungen eingeschränkt, aber für dünnwandige Gussstücke und lokale Umformungen machbar.

Typische Einsatzgebiete für 356 sind die Automobilindustrie (leichte Strukturgussteile, Räder, Fahrwerkskomponenten), die Luft- und Raumfahrt (nicht-kritische Gussanschlüsse und Gehäuse), der Schiffsbau (korrosionsbeständige Gussteile) sowie die Elektronik (Wärmegehäuse und wärmeableitende Komponenten). Ingenieure wählen 356, wenn ein ausgewogenes Verhältnis von Gießbarkeit, thermischer Leistung, guter Ausscheidungshärte und geringem bis mittlerem Gewicht benötigt wird im Vergleich zu Alternativen, die entweder eine höhere Spitzenfestigkeit oder bessere Umformbarkeit bei Gussstücken bieten.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnbarkeit	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
F	Ausgangszustand wie gefertigt	Moderat	Begrenzt	Gut	Gusszustand ohne besondere Behandlung
O	Niedrig	Hoch	Beste unter Gusszuständen	Gut	Weichgeglüht / voll entspannt nach Lösungsglühen + langsamer Abkühlung
T5	Moderat-Hoch	Moderat	Begrenzt	Gut	Abgekühlt vom Guss und künstlich gealtert
T6	Hoch	Niedrig–Moderat	Begrenzt	Akzeptabel mit Vorsichtsmaßnahmen	Lösungsglühen, Abschrecken und künstlich gealtert (Spitzenfestigkeit)
T7	Moderat (stabil)	Moderat	Begrenzt	Gut	Überaltet oder stabilisierter Zustand für verbesserte Wärmebeständigkeit
T4	Moderat	Moderat	Besser als T6	Akzeptabel	Lösungsglühen und natürliche Alterung; geeignet für nachfolgende Umformungen

Der Zustand beeinflusst maßgeblich den Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität bei 356-Gussstücken. Lösungsglühen gefolgt von Abschrecken und künstlicher Alterung (T6) erzeugt die höchste Festigkeit und Härte durch Ausscheidung von Mg2Si, reduziert jedoch die Dehnbarkeit und erschwert lokale Umformungen oder die Bearbeitung durch erhöhte Gratbildung.

Niedrigere Zustände wie O oder T4 werden eingesetzt, wenn Umformbarkeit, Maßhaltigkeit während der Bearbeitung oder Nachbehandlungsschritte wie Schweißen oder Löten im Vordergrund stehen; T7 wird gewählt, wenn thermische Stabilität und Spannungsrelaxationsbeständigkeit erforderlich sind, auch auf Kosten der Spitzenfestigkeit.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	6,5–7,5	Primärer Festigkeits- und Gussbeeinflussungsfaktor; steuert eutektischen Anteil und Fließfähigkeit
Fe	≤ 0,20–0,8*	Verunreinigung, die intermetallische Verbindungen (β-AlFeSi) bildet; wird minimiert zur Erhaltung der Zähigkeit
Mn	≤ 0,10–0,35*	Modifiziert die Morphologie der Eisen-Intermetallischen; kleine Zusätze sind vorteilhaft
Mg	0,20–0,45	Ausscheidungshärtendes Element (bildet Mg2Si bei der Alterung)
Cu	≤ 0,20	Kann Festigkeit erhöhen, verringert aber Korrosionsbeständigkeit bei höheren Anteilen
Zn	≤ 0,10	Typischerweise sehr gering in Gussqualitäten; begrenzte Wirkung
Cr	≤ 0,10–0,20*	Korn- und Phasenmodifikator zur Verbesserung der thermischen Stabilität und Kontrolle des Kornwachstums
Ti	≤ 0,15	Kornverfeinerer in kleinen Mengen zur Steuerung der Erstarrungskorn-Größe
Sonstige (inkl. Sr, B, Seltenerdmetalle)	Spurenelemente	Sr wird häufig zur Modifikation der Si-Eutektik verwendet; B/Ti zur Keimbildungskontrolle

*Hinweis: Einige Bereichsangaben variieren je nach Norm und Gießpraxis; die obigen Werte sind repräsentativ für kommerziell hergestellte A356/356-Legierungen und können je nach Spezifikation leicht abweichen.

Silizium bestimmt den eutektischen Anteil und die Gießeigenschaften, Magnesium liefert die Ausscheidungshärte für die T6-Festigkeitssteigerung. Eisen und Mangan steuern die Morphologie der Intermetallischen, die Zähigkeit und Ermüdungsfestigkeit beeinflussen, während Spurenelemente und Modifizierer (Sr, Ti, B) von Gießereien zur Mikrostrukturverfeinerung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eingesetzt werden.

Mechanische Eigenschaften

356-Legierungen zeigen ein breites Spektrum an Zugverhalten, das stark von Zustand, Bauteilstärke und Gießverfahren abhängt. Im lösungsgeglühten und künstlich gealterten T6-Zustand weist A356 typischerweise verhältnismäßig hohe Zug- und Streckgrenzen auf, hervorgerufen durch feine Mg2Si-Ausscheidungen; die Dehnung ist allerdings gegenüber dem weichgeglühten Zustand reduziert und empfindlich gegenüber Porosität sowie grober eutektischer Struktur. Der Elastizitätsmodul liegt mit etwa 69 GPa nahe dem anderer Aluminiumlegierungen und variiert kaum mit dem Zustand.

Die Härte korreliert mit dem Zustand und dem Alterungsgrad: Die Härtewerte im T6-Zustand sind aufgrund der Ausscheidungshärtung deutlich höher als bei O- oder F-Zuständen. Die Ermüdungsfestigkeit hängt von Oberflächenqualität, Porosität und der Morphologie des eutektischen Siliziums ab; korrekt modifizierte und verfeinerte A356-T6-Gussteile können für Anwendungen im Automobil- und Luftfahrtbereich eine gute Hochzyklusermüdungsfestigkeit erreichen. Die Dicke des Bauteils hat einen signifikanten Einfluss: Dickere Bereiche erfordern längere Lösungsglühzeiten und können eine gröbere Mikrostruktur mit segregiertem Mg/Si aufweisen, was die erreichbare Festigkeit im Vergleich zu dünnen Querschnitten vermindert.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wesentlicher Zustand (T6)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (UTS)	~120–170 MPa	~240–320 MPa	Weite Bandbreite durch Gießverfahren, Bauteilstärke und Qualität; T6-Spitzenfestigkeit durch Mg2Si-Ausscheidung
Streckgrenze (0,2 % Dehngrenze)	~70–120 MPa	~170–260 MPa	Streckgrenze erhöht sich deutlich nach Lösungsglühen + Alterung; Schwankungen durch Porosität und Gussfehler
Dehnung (bei 50–100 mm)	~8–18%	~2–8%	Duktilität ist im T6-Zustand reduziert; stark abhängig von Porosität und Gussmorphologie
Härte (HB)	~40–70 HB	~70–100 HB	Brinell-Härte korreliert mit dem Zustand; T6-Härte typisch für Strukturgussteile

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66–2,68 g/cm³	Typisch für Al–Si–Mg-Legierungen, etwas niedriger als bei Stählen und Kupfer
Schmelzbereich (Solidus–Liquidus)	~555–615 °C	Eutektik-reiche Legierung; Solidus- und Liquidus-Temperatur abhängig vom Si-Gehalt und Nebenbestandteilen
Wärmeleitfähigkeit	~120–140 W/(m·K)	Niedriger als bei reinem Al durch Legierungselemente und eutektisches Silizium; dennoch gut für Wärmeableitung
Elektrische Leitfähigkeit	~28–36 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Al durch Legierungselemente; abhängig von Zustand und Zusammensetzung
Spezifische Wärmekapazität	~0,88–0,96 J/(g·K)	Vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen; temperaturabhängig
Wärmeausdehnungskoeffizient	~22–24 µm/(m·K)	Typische Ausdehnung für Aluminium; wichtig für Verbindungen mit unterschiedlichen Werkstoffen

Die Dichte und thermischen Eigenschaften von 356 machen die Legierung attraktiv, wenn ein niedriges Masse-Steifigkeits-Verhältnis und eine vernünftige Wärmeleitung gefordert sind. Schmelz- und Erstarrungseigenschaften werden in der Gießpraxis zentral berücksichtigt; der breite Erstarrungsbereich und die siliziumreiche Eutektik unterstützen die Formfüllung und reduzieren Schrumpfungsdefekte bei korrekter Verarbeitung.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Sandgussteile	Variabel, von dünnen bis sehr dicken Querschnitten	Festigkeit hängt von Querschnittsgröße und Porosität ab	F, O, T5, T6	Weit verbreitet für größere, kleinere Stückzahlen; langsame Abkühlung beeinflusst Mikrostruktur
Dauerform	2–50 mm typische Wandstärke	Höhere Integrität als Sandguss; verbesserte mechanische Eigenschaften	T5, T6	Bessere Oberflächenqualität und geringere Porosität im Vergleich zum Sandguss
Druckguss (wo verwendet)	Dünne Wände (<10 mm)	Höhere Abkühlraten, feine Mikrostruktur	T5, T6	Druckguss von A356 wird für einige Bauteile genutzt; Kontrolle der Porosität ist entscheidend
Feinguss	Komplexe Formen, dünne bis mittlere Querschnitte	Gute Maßgenauigkeit	T5, T6	Weniger verbreitet, aber für präzise Bauteile genutzt
Barren / Brammen	Rohmaterial für Sekundärverarbeitung	Homogene Chemie	O, T6 nach dem Gießen	Ausgangsmaterial für Remelting und sekundäre Gießprozesse
Bearbeitete Bauteile (aus Gussteilen)	Nicht anwendbar	Lokale Festigkeit abhängig von Zustand und Wärmebehandlung	O, T6	Zerspanungszugaben und Oberflächenqualität beeinflussen die Endeigenschaften

Der Fertigungsweg beeinflusst die Endeigenschaften erheblich: Dauerform- und Druckgussteile erreichen typischerweise feinere Mikrostrukturen und bessere mechanische Werte als Sandgussäquivalente. Eine nachträgliche Wärmebehandlung (Lösungsbehandlung + Abschrecken + Auslagern) wird häufig angewendet, um die Festigkeit für Strukturbauteile zu maximieren. Dabei sind Vorsicht bei Abschreckintensität und Verzugskontrolle geboten, um Maßhaltigkeit zu gewährleisten.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	A356 / 356.0	USA	Übliche Bezeichnung der Aluminum Association für Guss-Al–Si–Mg Legierung
EN	EN AC-AlSi7Mg / AlSi7Mg	Europa	Europäische Gießereibezeichnung, weitgehend äquivalent zur A356 Chemie
JIS	ADC12 (nicht direkt) / AlSi7Mg	Japan	ADC12 ist eine andere Al–Si–Cu Gusslegierung; AlSi7Mg entspricht eher A356
GB/T	AlSi7Mg / ZL104	China	Mehrere nationale Bezeichnungen entsprechen ähnlichen Chemien; ZL104 wird oft für vergleichbare Gussteile verwendet

Feine Unterschiede zwischen Normen können engere Werte für Eisen oder Kupfer, erforderliche Sr-Modifikation oder unterschiedliche zulässige Magnesiumbereiche beinhalten, was die mechanische Leistung und Gießbarkeit beeinflusst. Einkäufer sollten stets die spezifische Norm und Chargenzertifikate prüfen, da Gießereiverfahren (z. B. Sr-Modifikation, Kornfeinung) und Fremdstoffkontrollen die Eigenschaften trotz nominaler Chemie maßgeblich beeinflussen.

Korrosionsbeständigkeit

356 weist allgemein gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf, typisch für Al–Si Legierungen, da sich schnell ein schützender Al2O3-Film bildet und das Si-reiche Eutektikum relativ inert ist. In neutralen oder mild korrosiven Atmosphären zeigt die Legierung gutes Verhalten mit begrenzter Lochfraßbildung; in chloridreichen Meerwasserumgebungen kann es jedoch zu lokalem Lochfraß an Gussoberflächen und intermetallischen Stellen kommen, wenn der Schutzfilm beschädigt ist oder Porosität korrosive Medien einschließt.

Spannungsrisskorrosion ist für A356 im Vergleich zu bestimmten hochfesten geschmiedeten Al-Zn Legierungen kein bedeutender Versagensmechanismus, aber die Anfälligkeit kann bei hohen lokalen Zugspannungen, Defekten oder aggressiven Umgebungen zunehmen. Galvanische Wechselwirkungen führen dazu, dass 356 anodisch wirkt, wenn es mit edleren Metallen (Edelstahl, Kupfer) in Kontakt steht; Konstrukteure sollten Schnittstellen isolieren oder eine direkte Kopplung in feuchten Bedingungen vermeiden, um galvanisch bedingte Korrosion zu verhindern.

Im Vergleich zu den weicheren 5xxx Magnesium-haltigen Schmiedelegierungen bietet 356 ähnlich gute oder leicht bessere allgemeine Korrosionsbeständigkeit, jedoch geringeren Schutz bei intensivem Meerestauchen ohne Opferanode. Im Vergleich zu hochfesten 6xxx Schmiedelegierungen zeigt das Guss-A356 in vielen Einsatzbedingungen vergleichbare Beständigkeit, wobei finale Korrosionsleistung von spezifischer Legierung und Wärmebehandlung abhängt.

Fertigungseigenschaften

Schweißeignung

356 lässt sich mit TIG (GTAW) und MIG (GMAW) Schweißverfahren verbinden; Vorwärmen und Schweißreihenfolge reduzieren thermische Temperaturgradienten und das Risiko von Wasserstoffporosität. Übliche Zusatzwerkstoffe für Reparaturschweißen sind Al-Si Füller wie 4043 (Al-Si), um Fließfähigkeit anzupassen und Heißrissneigung zu verringern; 5356 (Al-Mg) kann verwendet werden, erhöht aber Risiko galvanischer Korrosion und hat abweichende mechanische Eigenschaften. Wärmebeeinflusste Zonen (HAZ) erfahren lokale Überalterung oder Erweichung in zuvor T6-behandelten Gussteilen; Nachalterung oder erneutes Lösungsiren ist oft erforderlich, um Festigkeit wiederherzustellen.

Zerspanbarkeit

356 gilt unter Gussaluminiumlegierungen als gut zerspanbar dank frei bearbeitbarer eutektischer Siliziumphase, allerdings beschleunigen Siliziumpartikel Werkzeugverschleiß und können Schneidkanten abrasiv beanspruchen. Hartmetallwerkzeuge mit hohem Spanwinkel, geeigneten Spanbrechern und Kühlschmiermittelanwendung werden empfohlen; moderate bis hohe Drehzahlen bei konservativen Vorschüben maximieren Werkzeugstandzeiten. Oberflächenqualität hängt von Mikrostruktur und Porosität ab; Beachtung der Gussqualität und das Abschneiden poröser Haut sind essenziell für konstante Ergebnisse.

Umformbarkeit

Das Umformen ist im Vergleich zu geschmiedeten Legierungen eingeschränkt, da Gussteile eine spröde eutektische Si-Phase enthalten und geringere Duktilität zeigen, insbesondere nach T6-Behandlung. Für lokale Biege- oder Stanzvorgänge sollten lösungsgeglühte Zustände (O/T4) verwendet werden und Biegeradien großzügig gehalten werden (üblicher Mindestinnenradius 2–4× Dicke bei dünnen Querschnitten, größer bei dickeren Gussteilen), um Rissbildung an Si-reichen Bereichen zu vermeiden. Inkrementelles Umformen, Warmumformen und lokale Fertigbearbeitung sind gängige Strategien, um Endgeometrien ohne Rissbildung zu erzielen.

Wärmebehandlungsverhalten

A356 ist wärmebehandelbar und reagiert vorhersagbar auf Lösungswärmebehandlung und künstliches Altern. Typische Lösungslösung erfolgt bei etwa 525–545 °C für eine dem Querschnitt angepasste Zeit (üblich 2–4 Stunden für dünne Abschnitte, länger für dicke), um Mg und Si in feste Lösung zu überführen und das eutektische Silizium sphäroidisch umzuformen. Schnelles Abschrecken auf Raumtemperatur ist zwingend, um die Übersättigung zu erhalten und danach Ausscheidungshärtung zu ermöglichen.

Künstliches Altern für den T6-Zustand erfolgt typischerweise bei etwa 150–175 °C für mehrere Stunden (z. B. 6–12 Stunden), um feine Mg2Si-Ausscheidungen zu bilden und maximale Härte und Festigkeit zu erreichen. T5 wird durch direktes künstliches Altern nach dem Guss ohne vollständige Lösungslösung erzielt; es bringt moderate Festigkeit und ist besonders geeignet, wenn Maßhaltigkeit durch Verzugsverminderung priorisiert wird. T7 oder Überalterungsbehandlungen bei höheren Temperaturen reduzieren die Höchstfestigkeit, verbessern aber die Maß- und Temperaturstabilität sowie die Resistenz gegen thermische Sprödigkeit. Abschreckempfindlichkeit, Querschnittsgröße und Porosität beeinflussen die erreichbare Härte und mechanische Eigenschaften.

Hochtemperatureigenschaften

356 verliert ab etwa 150–200 °C deutlich an Festigkeit, da Ausscheidungen coarsen und die Mg2Si-Struktur sich auflöst oder sphäroidisiert; Langzeitbetrieb oberhalb ca. 150 °C führt zu Erweichung und Maßänderung im T6-Zustand. Oxidation an der Luft bei üblichen Einsatztemperaturen ist gering wegen schützendem Al2O3-Film, jedoch beschleunigen höhere Temperaturen Diffusionsprozesse, die die Ausscheidungsstruktur abbauen. Die wärmebeeinflusste Zone geschweißter Bauteile zeigt lokale Erweichung und Kornvergröberung; thermische Zyklen begünstigen Ermüdungsanfang an HAZ- und Porositätsstellen.

Für Hochtemperatureinsätze oder thermisch zyklisch belastete Anwendungen werden T7 oder stabilisierte Zustände empfohlen, ebenso der Einsatz von Beschichtungen oder thermischen Barrieren, wenn Oxidation oder galvanische Effekte problematisch sind. Die Konstruktion sollte eine dauerhafte Temperaturüberschreitung der empfohlenen Einsatzgrenzen vermeiden, um die mechanische Integrität zu erhalten.

Anwendungen

Branche	Beispielbauteil	Warum 356 eingesetzt wird
Automobilindustrie	Bremssättel, Radkomponenten, Getriebegehäuse	Gute Gießbarkeit, thermische Stabilität und akzeptable Festigkeit nach T6
Schiffbau	Pumpengehäuse, Getriebegehäuse	Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen/milden Salzwasserumgebungen, einfache Herstellung komplexer Formen
Luft- und Raumfahrt	Nicht-kritische Verbindungsteile, Verkleidungen, Gehäuse	Gewichtseinsparung und Gießbarkeit komplexer Geometrien mit guten mechanischen Eigenschaften
Elektronik	Kühlkörper und Gehäuse	Wärmeleitfähigkeit und Fähigkeit zum Gießen komplexer Kühlgeometrien
Industriemaschinen	Pumpen- und Verdichtergehäuse	Maßhaltigkeit, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsleistung im Gusszustand

356 wird für Bauteile gewählt, bei denen die Kombination aus guter Fließfähigkeit, Maßgenauigkeit, ausscheidungshärtbarer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit die Einschränkungen in der Umformbarkeit gegenüber geschmiedeten Legierungen überwiegt. Die Fähigkeit, komplexe Formen mit relativ niedrigen Defektraten zu gießen und nachträglich wärmebehandeln zu können, macht diese Legierung vielseitig einsetzbar für mittlere bis hohe Stückzahlen.

Auswahlhinweise

Verwenden Sie 356, wenn Gießbarkeit, ausscheidungshärtbare Festigkeit und thermische Eigenschaften im Vordergrund stehen und komplexe Geometrien am besten in einem einzigen Gießvorgang hergestellt werden. Wählen Sie T6 für maximale Festigkeit und Steifigkeit, wenn Nachbehandlungsverzugs kontrollierbar ist. Wählen Sie T5/T7/O, wenn Umformbarkeit, Maßstabilität oder thermische Stabilität wichtiger sind.

Im Vergleich zu handelsüblichem Reinaluminium (z. B. 1100) tauscht 356 elektrische Leitfähigkeit und überlegene Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und besseres Gießverhalten ein; wählen Sie 1100, wenn Umformbarkeit und Leitfähigkeit die entscheidenden Anforderungen sind. Im Vergleich zu gängigen durch Kaltumformung gehärteten Legierungen (z. B. 3003 / 5052) bietet 356 eine höhere ausscheidungshärtbare Festigkeit auf Kosten der Umformbarkeit bei Raumtemperatur und meist eine ähnliche oder leicht bessere Korrosionsbeständigkeit in vielen Umgebungen. Im Vergleich zu gängigen ausscheidungshärtbaren Halbzeuglegierungen (z. B. 6061 / 6063) zeichnet sich 356 durch überlegene Gießbarkeit und oft bessere Maßgenauigkeit bei komplexen Gussteilen aus und bietet dabei wettbewerbsfähige Festigkeitswerte für Gusskomponenten; wählen Sie 6061, wenn Halbzeugfertigung oder höhere ermüdungskritische Festigkeit bei gezogenen/extrudierten Bauformen erforderlich sind.

Fazit

A356 (356) bleibt eine bewährte Aluminium-Gusslegierung, da sie eine ausgezeichnete Gießbarkeit, eine vorhersehbare Ausscheidungshärtung, gute Korrosionsbeständigkeit und günstige thermische Eigenschaften in ausgewogenem Maße vereint. Dadurch ist sie eine pragmatische Wahl für Komponenten in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, im Schiffbau sowie im Wärmemanagement, wo komplexe Formen und angemessene strukturelle Leistungen gefordert sind.