Aluminium 5080: Zusammensetzung, Eigenschaften, Härtegrade & Anwendungen

Umfassender Überblick

Die Legierung 5080 gehört zur Al-Mg-Familie der 5xxx-Serie und wird als nicht wärmebehandelbare (kaltverfestigbare) Legierung eingestuft. Ihr primärer Festigkeitsmechanismus ist die Mischkristallverfestigung durch Magnesium, kombiniert mit der Kaltverfestigung durch Umformung.

Typische Hauptelemente der Legierung sind Magnesium in mehreren Gewichtsprozent sowie geringe Zusätze von Mangan und Chrom zur Kornfeinung und Steuerung der Rekristallisation. Diese Zusammensetzung verleiht 5080 ein ausgewogenes Verhältnis von mittelhoher Festigkeit, guter Duktilität im weichgeglühten Zustand, exzellenter Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser und allgemein günstiger Schweißbarkeit.

Wesentliche Merkmale sind das günstige Festigkeits-zu-Gewichts-Verhältnis im Vergleich zu üblichen reinen Aluminiumqualitäten, Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion in maritimen Umgebungen und vernünftige Umformbarkeit in weichen Zuständen. Branchen, die häufig 5xxx-Serien-Legierungen wie 5080 einsetzen, sind Schiffbau und maritime Konstruktionen, Druckbehälter, Bauteile für den Stahlbau und gefertigte Ausrüstungen, bei denen Korrosionsbeständigkeit und moderate Festigkeit gefordert sind.

Ingenieure wählen 5080, wenn eine Kombination aus höherer Festigkeit im gelieferten Zustand als bei 1xxx-Legierungen, überlegener maritimer Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu vielen wärmebehandelbaren Legierungen sowie guter Schweißbarkeit benötigt wird. Sie wird typischerweise gegenüber 1xxx- oder 3xxx-Legierungen mit niedrigerer Festigkeit bevorzugt, wenn Steifigkeit und Streckgrenze wichtig sind, und gegenüber 6xxx-/7xxx-Legierungen, wenn Korrosionsbeständigkeit und Schweiß-Reparaturfähigkeit im Vordergrund stehen.

Temperzustände

Temperzustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglühter Zustand; beste Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit
H111 / H112	Niedrig-mittel	Hoch-mittel	Gut	Ausgezeichnet	Leichte Kaltverfestigung durch Umformung oder Verarbeitung
H14	Mittel	Mittel	Befriedigend	Ausgezeichnet	Viertelhart; für moderate Umformung bei höherer Festigkeit verwendet
H18	Hoch	Niedrig	Schlecht	Ausgezeichnet	Vollhart; eingesetzt für steife und wenig verformbare Teile
H116 / H321	Mittel-hoch	Mittel	Befriedigend	Gut	Kommerzielle Zustände mit kontrollierter Spannungsarmung für geschweißte Konstruktionen
T5 (bei künstlicher Alterung)	Mittel-hoch	Mittel	Befriedigend	Gut	Bei manchen Anwendungen T5-ähnliche Behandlungen zur Maßstabilität
T6 / T651 (selten)	Mittel-hoch	Mittel	Befriedigend	Gut	Unüblich und nur begrenzter Nutzen, da Legierung nicht primär wärmebehandelbar ist

Die Härteregelung von 5080 erfolgt überwiegend durch Kaltverfestigung (H-Zustand) und Spannungsarmglühen, nicht durch klassische Lösungsglühen und Auslagern. Weichgeglühtes Material (O-Zustand) bietet die beste Streckumformbarkeit und höchste Dehnung, während steigende H-Zahlen die Duktilität zugunsten von Streckgrenze und Festigkeit verringern.

Geschweißte Konstruktionen werden häufig in den Varianten H116/H321 geliefert, wenn eine Spannungsarmung benötigt wird; H-Zustände behalten eine gute Schweißbarkeit bei, zeigen jedoch eine Wärmeeinflusszonen-Erweichung (HAZ), die bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss.

Chemische Zusammensetzung

Element	Mengenbereich [%]	Hinweise
Si	max. 0,40	Verunreinigung; reduziert zur Erhaltung von Duktilität und Korrosionsbeständigkeit
Fe	max. 0,40	Intermetallische Phase; kontrolliert zur Begrenzung von Rissinitiierung
Mn	0,30–1,0	Erzeugt Kornfeinung und verbessert Festigkeit und Zähigkeit
Mg	3,8–4,9	Hauptelement zur Festigkeitssteigerung; entscheidend für Korrosionsverhalten
Cu	max. 0,10	Gering gehalten zur Erhaltung von Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit
Zn	max. 0,25	Niedrig gehalten, um Korrosionsbeständigkeit nicht zu vermindern
Cr	0,05–0,25	Steuert Kornstruktur; reduziert Rekristallisation und Sensibilisierung
Ti	max. 0,05	Kornfeiner in Guss- oder Schmiedeverfahren
Sonstige (inkl. Zr)	Rest-/Spurenanteile	Minor-Elemente zur Mikrostruktursteuerung; Gesamtmenge meist <0,15%

Die Leistung der Legierung wird von Magnesium dominiert, das den Großteil der Mischkristallverfestigung liefert und zur marinen Korrosionsbeständigkeit beiträgt. Mangan und Chrom sind gezielte Mikrolegierungsbestandteile zur Kornfeinung, Begrenzung der Rekristallisation und Reduzierung der Anfälligkeit für interkristalline Korrosion bei thermischen Zyklen. Niedrige Kupfer- und Zinkgehalte werden beibehalten, um Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit nicht zu beeinträchtigen, während Silizium und Eisen als unvermeidbare Verunreinigungen gering gehalten werden.

Mechanische Eigenschaften

5080 zeigt das klassische Zugverhalten von kaltverfestigbaren Legierungen: Im weichgeglühten Zustand weist das Blech eine hohe Dehnung bei relativ niedriger Streckgrenze auf, während progressive Kaltumformung die Streck- und Zugfestigkeit erhöht und gleichzeitig die Duktilität reduziert. Streckgrenze und Zugfestigkeit hängen stark vom Temperzustand und der Blechdicke ab; H-Zustände erhöhen die Streckgrenze deutlich bei reduziertem Verformungsvermögen. Die Härte folgt demselben Trend und korreliert sowohl mit dem Magnesiumgehalt als auch dem Kaltverfestigungsgrad, nicht jedoch mit der Ausscheidungshärtung.

Die Ermüdungsfestigkeit ist für die 5xxx-Familie moderat; Oberflächenzustand, Schweißnähte und Eigenspannungen dominieren die Dauerfestigkeit. Dickere Abschnitte von 5080 zeigen meist geringere gemessene Festigkeit wegen Walzglühens, Korngrößenänderungen und Eigenspannungsprofilen; für sicherheitskritische Bauteile sollten dickeabhängige Werkstoffkennwerte aus Liefererzeugniszertifikaten herangezogen werden. Die Kerbschlagzähigkeit bei Umgebungstemperatur ist allgemein gut, verschlechtert sich jedoch bei starker Kaltumformung oder umfangreicher Schweißung ohne nachfolgendes Spannungsarmglühen.

Bei korrosiven oder geschweißten Bauteilen muss die örtliche Erweichung der Wärmeeinflusszone (HAZ) berücksichtigt werden, da diese Streck- und Zugfestigkeit reduziert; die mechanische Auslegung sollte Schweißnähte als potenzielle Schwachstellen behandeln und entsprechende Sicherheitsfaktoren oder Verstärkungen vorsehen. Für Druck- oder Strukturbauteile gilt die übliche Ingenieurpraxis, mechanische Werte aus Liefererzeugnisnachweisen unter Berücksichtigung von Dicke und Temper zu verwenden.

Eigenschaft	O/Geglüht	Haupttemper (z. B. H116/H18)	Hinweise
Zugfestigkeit	220–300 MPa (typischer Bereich)	260–350 MPa (abhängig von Kaltverfestigung)	Zugfestigkeit variiert mit Temperzustand und Dicke
Streckgrenze (0,2 % Rp0,2)	90–180 MPa	200–320 MPa	Streckgrenze steigt stark mit Kaltverfestigung; H18 am oberen Ende
Dehnung	20–30 %	6–18 %	Im geglühten Zustand höchste Dehnung
Härte (HB)	40–60 HB	60–95 HB	Brinell-Härte korreliert mit Temper und Mg-Gehalt

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,66 g/cm³	Typisch für Al-Mg-Legierungen; relevant für Massenberechnung
Schmelzbereich	570–645 °C	Solidus-/Liquidus-Bereich variiert leicht mit Legierungsanteilen
Wärmeleitfähigkeit	≈130 W/m·K	Reduziert gegenüber reinem Al durch Legierung; dennoch gut für Wärmeableitung
Elektrische Leitfähigkeit	~30–40 % IACS	Niedriger als bei reinem Al; Leitfähigkeit nimmt mit Mg-Gehalt und Kaltverfestigung ab
Spezifische Wärme	≈0,90 kJ/kg·K	Typisch für Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur
Wärmeausdehnung	≈23,5 µm/m·K	Lineare Ausdehnung ähnlich anderen Al-Legierungen; bei Konstruktion zu berücksichtigen

Das physikalische Eigenschaftsprofil ordnet 5080 zu den mäßig leitfähigen Aluminiumlegierungen ein; die Wärmeleitfähigkeit ist für viele wärmeableitende Anwendungen ausreichend, aber geringer als bei reinem Aluminium und bestimmten 1xxx-Serien-Legierungen. Dichte und Wärmeausdehnungswerte unterstützen Leichtbauanwendungen, erfordern jedoch Aufmerksamkeit bei der Verbindung mit fremden Werkstoffen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten.

Die elektrische Leitfähigkeit ist gegenüber reinem Aluminium gemindert und nimmt mit steigender Kaltverfestigung und höherer Legierung weiter ab. Wo elektrische Leitfähigkeit kritisch ist, ist 5080 weniger vorteilhaft als niedrig legierte oder reine Aluminiumqualitäten.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,5–6,0 mm	Gleichmäßige, dickeabhängige Festigkeit	O, H111, H116, H18	Häufig für Rumpfbeplankung, Platten und Baugruppen
Platte	6–150 mm	Leicht geringere angegebene Festigkeiten bei größeren Dicken	O, H116, H321	Verwendung für tragende Bauteile und druckbeanspruchte Komponenten
Strangpressprofil	Profile bis 300 mm	Festigkeit abhängig vom Profilquerschnitt und Kaltverfestigung	O, H111, H14	Rohre, Profile für Baugruppen mit Schweißverbindungen
Rohr	1,0–25 mm Wandstärke	Ähnlich wie Blech/Platte; Schweißen und Kaltverformung beeinflussen Eigenschaften	O, H112, H321	Druck- und Fluidanwendungen bei korrosiven Umgebungen
Stange/Rundstahl	Durchmesser bis 200 mm	Typischerweise geliefert im weichgeglühten oder kräftigeren Härtezustand	O, H14, H18	Bearbeitete Bauteile und geschmiedete Halbzeuge

Die Fertigungswege unterscheiden sich je nach Produktform: Blech und Platte werden üblicherweise gewalzt und geglüht mit kontrollierten Walzoberflächen, während Strangpressprofile eine sorgfältige Steuerung der Schrottchemie und des Abschreckens erfordern, um eine homogene Mikrostruktur zu gewährleisten. Platten und schwere Profile werden oft mit Spannungsarmglühungen geliefert, um Verzugserscheinungen beim Schweißen und der Fertigung zu minimieren.

Konstrukteure müssen berücksichtigen, dass Umform- und Fertigungsprozesse die lokale Zustandsänderung und Restspannungen beeinflussen; für komplexe Baugruppen können Nachglühen oder kontrollierte Vordehnungen erforderlich sein, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Bezeichnung	Region	Bemerkungen
AA	5080	USA	Primäre Bezeichnung in Listen der Aluminum Association
EN AW	5080	Europa	Folgt EN-Normen; chemische Grenzwerte ähnlich zur AA-Bezeichnung
JIS	A5080 (wo verwendet)	Japan	JIS-Varianten können leicht abweichende Verunreinigungsgrenzen haben
GB/T	5080 (oder gleichwertige EN-Bezeichnung)	China	Chinesische Norm entspricht üblicherweise AA/EN-Chemiebereichen

Obwohl die Bezeichnungen AA, EN, JIS und GB/T für 5080 nominell äquivalent sind, bestehen feine Unterschiede bei zulässigen Verunreinigungen, erforderlichen Prüfungen (UL/UT/NDT) und erlaubten mechanischen Eigenschaftsbereichen für spezifische Produktformen und Zustände. Eine Beschaffung über Regionen hinweg erfordert daher sorgfältigen Abgleich von Liefernachweisen, um exakte Zusammensetzung, Zustandsbezeichnung und Abnahmekriterien für kritische Anwendungen zu bestätigen. Werkstoffnormen können ebenfalls unterschiedliche Walz- oder Wärmebehandlungsverläufe vorschreiben, die Mikrostruktur und Eigenschaften beeinflussen.

Korrosionsbeständigkeit

5080 bietet eine robuste atmosphärische und marine Korrosionsbeständigkeit, die auf seinem hohen Magnesiumgehalt und niedrigen Kupferanteil beruht. Die Legierung bildet eine stabile schützende Oxidschicht und widersteht Loch- und Spaltkorrosion im Meerwasser besser als viele wärmebehandelbare Serien; das macht sie zur bevorzugten Wahl für Rümpfe, Decks und Offshore-Anlagen.

Legierungen der 5xxx-Familie mit Magnesiumgehalten über etwa 3 % können jedoch bei erhöhten Temperaturen (typischerweise beim Schweißen) zu Sensibilisierung und anschließender interkristalliner Korrosion neigen, sofern nicht Chrom oder andere Stabilisatoren in effektiven Mengen vorhanden sind. Die richtige Auswahl von Zusatzwerkstoffen, Schweißverfahren und Nachbehandlung ist daher wichtig, um langfristige Schäden zu begrenzen.

Galvanische Wechselwirkungen sind zu erwarten, wenn 5080 mit edleren Metallen (Edelstahl, Kupferlegierungen) verbunden wird; so sind Isolationsmaterialien oder Schutzbeschichtungen ratsam, um eine beschleunigte lokale Korrosion zu vermeiden. Im Vergleich zu Legierungen der 6xxx- und 7xxx-Serie überzeugt 5080 in natürlichen Meerwasserumgebungen durch Überlegenheit, bietet jedoch eine geringere Spitzenfestigkeit als manche wärmebehandelbaren Legierungen, die eventuell zusätzlichen Korrosionsschutz benötigen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

5080 lässt sich gut mit TIG- (GTAW) und MIG- (GMAW) Verfahren schweißen; empfohlene Zusatzwerkstoffe sind 5183 (Al-Mg) und 5356, um den Magnesiumgehalt anzupassen und die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Das Risiko von Heißrissen ist im Vergleich zu hochkupferhaltigen Legierungen gering, jedoch ist besondere Aufmerksamkeit auf HAZ-Erweichung und mögliche Sensibilisierung in Mg-reicheren Bereichen zu richten. Vor dem Schweißen ist eine gründliche Reinigung zur Entfernung von Verunreinigungen erforderlich, und eine kontrollierte Wärmeeinbringung begrenzt die Verweilzeit bei sensiblen Temperaturen.

Zerspanbarkeit

Die Bearbeitbarkeit von 5080 ist moderat; sie ist nicht so zerspanungsfreundlich wie einige 6xxx- und 2xxx-Legierungen. Es wird Hartmetallwerkzeug empfohlen, mit moderaten Schnittgeschwindigkeiten und höheren Vorschüben, um Aufbauschneiden zu vermeiden. Oberflächenqualität und Spanform werden vom Zustandsgrad und der Mikrostruktur beeinflusst; stark kaltverfestigte Zustände erhöhen Werkzeugkräfte und verringern die Zerspanbarkeit. Kühlmittel und Spanbrecherstrategien sind wichtig, um Werkzeugstandzeiten zu optimieren.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit im O-Zustand ist ausgezeichnet, ermöglicht Tiefziehen, Strecken und komplexe Biegungen mit kleinen Biegeradien. Minimale Biegeradien hängen vom Zustand und der Dicke ab, liegen aber häufig im Bereich von 1,0–2,5 × Materialdicke für viele Blech Anwendungen; H-Zustände erfordern größere Radien. Da Umformen durch Kaltverfestigung die Streckgrenze erhöht, werden progressive Umformabläufe und Zwischenglühen bei starken Verformungen eingesetzt, um Risse zu vermeiden.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Als nicht wärmebehandelbare Legierung reagiert 5080 nicht auf Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung wie 6xxx- oder 7xxx-Serien. Stattdessen werden die mechanischen Eigenschaften durch Kaltverformung (Walzen, Ziehen, Biegen) sowie thermische Stabilisierung wie Spannungsarmglühen gesteuert.

Volles Glühen (O-Zustand) erfolgt bei erhöhten Temperaturen, um Duktilität wiederherzustellen und Restspannungen abzubauen; nachfolgendes Kaltverformen erhöht Streck- und Zugfestigkeit. Versuche mit künstlicher Alterung oder Lösungsglühen erzeugen nicht den Ausscheidungshärtungseffekt, der bei wärmebehandelbaren Legierungen auftritt; thermische Zyklen dienen vornehmlich zur Steuerung von Rekristallisation und Korrosionsanfälligkeit statt zur Erzeugung von Höchstfestigkeiten.

Leistung bei hohen Temperaturen

Die Betriebsfestigkeit von 5080 nimmt mit steigender Temperatur ab; der sinnvolle Anwendungsbereich für tragende Bauteile liegt typischerweise unter etwa 100–150 °C. Oberhalb dieses Bereichs treten erhebliche Erweichungen auf, und Zeit bei Temperatur beschleunigt mikrostrukturelle Veränderungen, die die Tragfähigkeit mindern.

Die Oxidation bei hohen Temperaturen ist im Vergleich zu Eisenwerkstoffen moderat, aber längere Einwirkung kann zu Oberflächenskalierung und verändertem Korrosionsverhalten führen. In geschweißten Bereichen kann die Belastung durch erhöhte Temperaturen die Erweichung der Wärmeeinflusszone und Sensibilisierung verschärfen; Konstrukteure sollten thermische Zyklen oberhalb der Empfehlungen meiden oder falls nötig Nachwärmebehandlungen durchführen.

Anwendungen

Branche	Beispiel-Komponente	Warum 5080 verwendet wird
Marine	Rumpfbleche, Aufbauten	Exzellente Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit und angemessene Festigkeit
Automobil	Anhängerläden, Ladeflächen	Gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und hervorragende Umformbarkeit für Stanzteile
Luft- und Raumfahrt	Nicht-kritische Befestigungen, Verkleidungen	Korrosionsbeständigkeit mit günstiger Dichte für Sekundärstrukturen
Druckbehälter / Lagerung	Behälter und druckbeanspruchte Teile	Gute Schweißbarkeit und Beständigkeit gegenüber vielen wässrigen Medien
Elektronik / Wärmeableitung	Gehäuse und moderate Kühlkörper	Ausgewogenes Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit und mechanischen Eigenschaften

5080 wird häufig dort spezifiziert, wo Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit entscheidend sind, während moderate Festigkeiten und gute Umformbarkeit gefordert werden. Die Kombination von Eigenschaften macht sie zu einer wirtschaftlichen Wahl für Struktur-, Marine- und allgemeine Fertigungsanwendungen, bei denen eine maximale Ausscheidungshärtung nicht im Vordergrund steht.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 5080, wenn Sie eine ausgewogene 5xxx-Serie mit moderater bis hoher Festigkeit, exzellenter maritimer Korrosionsbeständigkeit und guter Schweißbarkeit benötigen. Sie eignet sich besonders für geschweißte Konstruktionen und Bauteile, die Meerwasser oder industriellen Atmosphären ausgesetzt sind und bei denen der Nachbehandlungsschutz minimal sein soll.

Im Vergleich zu handelsüblichem Aluminium (1100) tauscht 5080 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie leicht reduzierte Umformbarkeit gegen deutlich höhere Streck- und Zugfestigkeit ein. Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 5080 höhere Festigkeiten und oft bessere Seewasserbeständigkeit, kann aber in härteren Zuständen weniger umformbar sein. Gegenüber wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061/6063 bietet 5080 bessere natürliche Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit auf Kosten der niedrigeren Höchstfestigkeit nach Alterung; wählen Sie 5080, wenn Korrosionsbeständigkeit und Schweißreparaturfähigkeit wichtiger sind als maximale statische Festigkeit.

Abschließende Zusammenfassung

Die Legierung 5080 bleibt eine praxisbewährte technische Legierung für Anwendungen, die eine Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und mäßiger Festigkeit erfordern. Ihre härtbare Natur durch Kaltverformung, kontrollierte Chemie und Verfügbarkeit in verschiedenen Produktformen machen sie zu einer vielseitigen Wahl für marine, strukturelle und allgemeine Fertigungsanwendungen, bei denen Langlebigkeit in aggressiven Umgebungen im Vordergrund steht.