Aluminium 5182: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

5182 ist ein Mitglied der Aluminium-5xxx-Serie, einer Legierungsklasse, die von Magnesium als Hauptlegierungselement dominiert wird. Die 5xxx-Familie wird als nicht wärmebehandelbar klassifiziert und gewinnt ihre Festigkeit hauptsächlich durch Lösungsfestigung und Kaltverfestigung anstatt durch ausscheidungshärtende Wärmebehandlungen.

Wesentliche Legierungsbestandteile in 5182 sind Magnesium (das primäre Festigungselement) sowie geringfügige kontrollierte Zusätze von Mangan, Chrom und Spurenelementen zur Kornstrukturkontrolle und Verbesserung der Beständigkeit gegen Rekristallisation. Die Legierung nutzt das Al-Mg-System, um ein Gleichgewicht aus erhöhter Festigkeit, guter Duktilität und überlegener Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu vielen anderen gewalzten Aluminiumserien zu bieten.

Die Festigung von 5182 erfolgt überwiegend durch Lösungsfestigung von Mg in der Al-Matrix und durch Kaltverfestigung (Verfestigungseffekt) während der Umformung; eine wesentliche Erhöhung der Festigkeit durch konventionelle Abschreck- und Auslagerungszyklen ist nicht möglich. Wichtige Eigenschaften umfassen moderate bis hohe Festigkeit für eine nicht wärmebehandelbare Legierung, exzellente Beständigkeit gegen allgemeine und marine Korrosion, gute Umformbarkeit im weichgeglühten Zustand sowie grundsätzlich gute Schweißbarkeit bei Verwendung geeigneter Zusatzwerkstoffe.

Industrien, die 5182 häufig spezifizieren, umfassen die Automobilindustrie (Karosserieverschlüsse, Innenbleche), Verpackungsindustrie (Spezialverschlüsse), den Marine- und Transportsektor, wo Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit gefordert sind, sowie einige elektrische und thermische Anwendungen, bei denen die Leitfähigkeit und das Steifigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis von Aluminium benötigt werden. Ingenieure wählen 5182, wenn eine optimierte Balance zwischen Umformbarkeit, erhöhter Mg-Festigung und Korrosionsleistung erforderlich ist, statt höherfester wärmebehandelbarer Legierungen oder weicherer, handelsüblicher Reinaluminiumgrade.

Ausführungszustände

Ausführungszustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (20–40%)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Voll weichgeglüht, ideal für starke Umformungen und Tiefziehen
H12	Niedrig–Mittel	Mäßig (10–25%)	Gut	Gut	Leicht kaltverfestigt für moderate Steifigkeit
H14	Mittel	Mäßig (8–20%)	Gut	Gut	Häufig für Bleche, wenn etwas Steifigkeit gefordert ist
H16	Mittel	Niedriger (6–15%)	Mäßig	Gut	Höhere Kaltverfestigung, reduzierte Dehnbarkeit
H22 / H24	Mittel–Hoch	Mäßig	Mäßig–Gut	Gut	Kaltverfestigt und teilweise geglüht, Kompromiss zwischen Festigkeit und Umformbarkeit
H32 / H34	Hoch	Niedriger (3–12%)	Vermindert	Gut	Kaltverfestigt und stabilisiert; gebräuchlich für Strukturbauteile
T4 (selten)	Niedrig–Mittel	Hoch	Ausgezeichnet	Gut	Solution gehärtet und natürlich gealtert; selten in der 5xxx-Serie

Die Wahl des Ausführungszustands beeinflusst stark das Verhältnis zwischen Umformbarkeit und Festigkeit. Der weichgeglühte O-Zustand bietet die beste Ziehfähigkeit und Duktilität, während progressive H-Zustände die Streck- und Zugfestigkeit zulasten von Dehnung und Tiefziehbarkeit erhöhen.

Dicke und Verarbeitungshistorie interagieren ebenfalls mit dem Ausführungszustand: dünnere Dicken weisen durch die Verarbeitung eine höhere Kaltverfestigung auf und können oft in höheren H-Zuständen geliefert werden, während dickere Werkstücke meist in weicheren Zuständen zur besseren Umformbarkeit angeboten werden.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,25	Verunreinigungskontrolle; zu viel Si bildet harte Intermetallische Phasen, die die Duktilität reduzieren
Fe	≤ 0,5	Häufige Verunreinigung; fördert Intermetallische Phasen, die Oberflächenqualität und Zähigkeit beeinflussen können
Mn	0,2–0,7	Steuert die Kornstruktur und verbessert Festigkeit sowie Rekristallisationsbeständigkeit
Mg	4,0–5,0	Hauptfestigungselement; erhöht Festigkeit und verbessert Korrosionsbeständigkeit
Cu	≤ 0,10	Niedrig gehalten, um Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit zu erhalten
Zn	≤ 0,25	Geringer Anteil; erhöhter Zn-Gehalt kann Korrosionsbeständigkeit mindern
Cr	≤ 0,25	Kornstrukturkontrolle, begrenzt Kornwachstum bei thermomechanischer Verarbeitung
Ti	≤ 0,15	Kornfeinung bei geringen Mengen
Andere (jeweils)	≤ 0,05	Spurenelemente und Reststoffe; Rest Aluminium (~Ausgleich)

Magnesium dominiert das mechanische Verhalten und die Korrosionsbeständigkeit der Legierung, indem es Lösungsfestigung bewirkt und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Meerwasser und atmosphärischer Korrosion verbessert. Mangan und Chrom in geringen Mengen verfeinern die Rekristallisations-Charakteristik und erhalten die Festigkeit nach thermomechanischer Bearbeitung. Eisen und Silizium müssen kontrolliert werden, um grobe Intermetallische Phasen zu vermeiden, die insbesondere bei tiefgezogenen oder eloxierten Bauteilen die Oberflächen- und mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen können.

Mechanische Eigenschaften

5182 zeigt ein Zug- und Streckgrenzenverhalten, das für mittelstarke, nicht wärmebehandelbare Aluminiumlegierungen typisch ist. Im weichgeglühten Zustand weist die Legierung eine gute Dehnung und Energieaufnahmefähigkeit auf, wodurch sie sich für Tiefzieh- und Umformprozesse eignet. In kaltverfestigten Zuständen steigen die Streck- und Zugfestigkeiten erheblich, was mit einer entsprechenden Reduktion der Dehnung und der Umformbarkeit beim Tiefziehen einhergeht.

Die Härte korreliert mit dem Ausführungszustand und der Verarbeitungshistorie: weichgeglühtes Material zeigt niedrige Härtewerte, während H-Zustände durch Kaltverfestigung die Härte erhöhen. Die Ermüdungsleistung wird durch Oberflächenzustand, Eigenspannungen aus Umformung oder Schweißen und Materialdicke beeinflusst; dickere Querschnitte und glattere Oberflächen führen typischerweise zu verbesserter Hochzyklusermüdungsfestigkeit. Das Vorhandensein von Mg verbessert die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen im Vergleich zu anderen gewalzten Legierungen und gewährleistet bei richtiger Verarbeitung stabile Leistung unter zyklischer Belastung.

Die Dicke hat einen signifikanten Einfluss auf Festigkeit und Duktilität von 5182. Dünnere Bleche weisen meist höhere scheinbare Streck- und Zugfestigkeiten auf, bedingt durch Restkaltverfestigung durch Walzen und schnelleren abkühlungsähnlichen Effekt bei der Verarbeitung, während dickere Platten öfter in weicheren Zuständen für bessere Umformbarkeit und Schweißbarkeit geliefert werden.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wichtiger Zustand (z. B. H32/H34)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~110–170 MPa	~240–360 MPa	Breiter Bereich, abhängig von Ausführungszustand und Dicke; H-Zustände deutlich höher
Streckgrenze	~35–95 MPa	~150–260 MPa	Streckgrenze steigt deutlich durch Kaltverfestigung; Werte variieren mit Dicke und Zustand
Dehnung	~20–40%	~3–15%	Umformbarkeit nimmt mit höherem H-Zustand ab
Härte (HB)	~30–60 HB	~70–120 HB	Brinell-Werte; Härte korreliert mit Zugfestigkeit und Ausführungszustand

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66–2,70 g/cm³	Typisch für gewalzte Al-Mg-Legierungen; gutes Steifigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis
Schmelzbereich	~555–650 °C	Solidus/Liquidus abhängig von genauer Zusammensetzung; Massen-Schmelzpunkt nahe reinem Al, aber durch Mg abgesenkt
Wärmeleitfähigkeit	~120–150 W/m·K	Niedriger als reines Aluminium durch Legierungselemente; trotzdem gut für Wärmeabfuhr
Elektrische Leitfähigkeit	~25–40 % IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium; Leitfähigkeit sinkt mit steigendem Mg-Gehalt
Spezifische Wärme	~880–900 J/kg·K	Typische Aluminium-spezifische Wärmekapazität für effiziente Wärmespeicherung und -abgabe
Thermische Ausdehnung	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Typische thermische Ausdehnung für Aluminiumlegierungen; bei engen Toleranzen in Baugruppen zu berücksichtigen

5182 bewahrt viele der günstigen physikalischen Eigenschaften von Aluminium: niedrige Dichte, hohe Wärmeleitfähigkeit und gute spezifische Wärme. Diese Eigenschaften machen die Legierung besonders nützlich, wenn Gewichtsreduzierung und thermisches Management wichtig sind, obwohl die Mg-Legierung die Leitfähigkeit im Vergleich zu reineren Legierungen verringert.

Konstrukteure müssen die thermische Ausdehnung der Legierung bei verbundenen Strukturen und die temperaturabhängige mechanische Eigenschaften berücksichtigen, insbesondere bei Einsatz nahe der erhöhten Betriebstemperaturgrenzen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Höhere scheinbare Festigkeit bei dünnen Stärken	O, H14, H24, H32	Verwendet für Karosseriebleche, Verschlüsse und geformte Bauteile
Platte	>6,0 mm bis ca. 25 mm	Geringere Kaltverfestigung durch Walzen; oft weicher	O, H112	Strukturbauteile und gefertigtete Teile mit erforderlicher Dicke
Strangpressprofil	Querschnitte variabel	Festigkeit abhängig vom Querschnitt und der Abkühlung	Toleranzen ±	Weniger gebräuchlich; Mg-Gehalt beeinflusst Strangpresstemperaturen
Rohr	Wandstärke 0,5–10 mm	Gute Umformbarkeit bei geschweißten und nahtlosen Rohren	H32/H34	Verwendet für Kraftstoffleitungen, Strukturrohre mit Korrosionsbeständigkeit
Stab/Stange	Durchmesser variabel	Gute Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit	O, H12	Geschmiedete oder gezogene Produkte für Fittings und Verbindungselemente

Der Fertigungsweg (Walzen, Kaltziehen, Strangpressen) und der finale Zustand bestimmen die Festigkeit und Anisotropie von 5182-Produkten. Bleche und Coils sind am häufigsten für den Automobil- und Verpackungsmarkt, mit sorgfältiger Kontrolle der Oberflächenqualität und Kaltverfestigung, um Umformung und Sekundärprozesse wie Schweißen und Kleben zu ermöglichen.

Platten und dickere Formen werden oft weicher geliefert, um die Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit zu gewährleisten, während dünnere Coils häufig in teilweise härteren H-Zuständen für Stanzanwendungen bereitgestellt werden, bei denen die Rückfederungskontrolle wichtig ist.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	5182	USA	Aluminum Association-Bezeichnung, gebräuchlich in Nordamerika
EN AW	5182	Europa	EN AW-5182 entspricht weitgehend; europäische Fertigungs- und Zustandsbezeichnungen gelten
JIS	A5182	Japan	Japanischer Industriestandard; chemische und mechanische Toleranzen sind vergleichbar
GB/T	5182	China	Chinesische Norm verwendet ähnliche Bezeichnung; werksspezifische Spezifikationsunterschiede möglich

Quervergleiche zwischen den Normen sind im Allgemeinen unkompliziert, da die Legierungsbezeichnung 5182 weit verbreitet ist. Es bestehen jedoch geringfügige Unterschiede bei Verunreinigungshöchstgrenzen, empfohlenen Zuständen und Zertifizierungspraktiken. Käufer sollten stets Werkszeugnisse und mechanische Eigenschaften für die Zielnorm und Anwendung überprüfen.

Korrosionsbeständigkeit

5182 bietet ausgezeichneten allgemeinen atmosphärischen Korrosionsschutz und verhält sich aufgrund des relativ hohen Magnesiumgehalts kombiniert mit niedrigem Kupfergehalt sehr gut in maritimen Umgebungen. Die natürlich gebildete Aluminiumoxidschicht stellt eine Schutzbarriere dar; Legierungselemente und Zustand können die Schichtstabilität und das lokale Korrosionsverhalten beeinflussen.

In chloridreichen Umgebungen sind Loch- und Spaltkorrosion möglich, insbesondere an Schweißnähten, Kanten oder Stellen mit groben intermetallischen Partikeln. Eine sorgfältige Oberflächenvorbereitung, Beschichtungen und konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung von stagnierenden Spalten mindern diese Risiken.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) bei 5xxx-Legierungen nimmt mit steigendem Mg-Gehalt und mit bestimmten Zuständen zu, die Restspannungen konzentrieren; 5182 kann unter Dauerzugbelastung in aggressiven Umgebungen gegenüber SCC anfällig sein, besonders wenn kaltverformt oder unsachgemäß geschweißt. Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Metallen (z. B. Kupfer, Edelstahl) können lokale Korrosion von 5182 beschleunigen, daher sind Isolierungen oder opferanodische Konstruktionen bei gemischten Metallbaugruppen empfohlen.

Im Vergleich zu 3xxx- und 1xxx-Serien bietet 5182 eine deutlich höhere Festigkeit bei gleicher oder besserer Korrosionsbeständigkeit. Gegenüber 6xxx-Wärmebehandlungslegierungen bietet 5182 in der Regel besseren maritimen Korrosionsschutz, jedoch geringere Höchstfestigkeit, was seine Auswahl für Außeneinsätze und marine Anwendungen bedingt.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

5182 lässt sich gut mit üblichen Aluminium-Schweißverfahren (TIG, MIG, Widerstandsschweißen) schweißen und wird häufig in der Automobil- und Schiffbauindustrie eingesetzt. Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind Al-Mg-Füller wie 5183 und 5356, die Korrosionsbeständigkeit und Duktilität im Schweißgut bewahren. Die Gefahr von Heißrissen ist bei Al-Mg-Legierungen allgemein gering, jedoch führt das Schweißen zu lokalem Weichwerden im Wärmeeinflussbereich (HAZ) und möglichem Festigkeitsverlust; das Nachweis- und Konstruktionsdesign muss diese HAZ-Effekte berücksichtigen.

Spanbarkeit

Die Bearbeitung von 5182 wird als mittelmäßig eingestuft; es ist schwieriger zu zerspanen als reines Aluminium aufgrund höherer Festigkeit und Kaltverfestigung. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und stabile Aufspannung führen zu guten Ergebnissen, bei moderaten Schnittgeschwindigkeiten und ausreichender Kühlung zur Vermeidung von Spanverblockung und Aufbauschneiden. Eine feine Oberflächenqualität erfordert scharfe Werkzeuge und kontrollierte Vorschübe, um Verschmierung und übermäßige Kaltverfestigung an der Schnittoberfläche zu vermeiden.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit ist im weichgeglühten (O) Zustand ausgezeichnet, wodurch Tiefziehen und komplexes Stanzen möglich sind. Für das Biegen werden üblicherweise Mindest-Außendradradien von ca. 0,5–1,0× Blechdicke für leichte Biegungen im weichgeglühten Blech empfohlen, wobei bei höheren H-Zuständen die Radien größer sein sollten. Kaltverformung erzeugt eine vorhersehbare Kaltverfestigung, die zur gezielten Festigkeitssteigerung genutzt werden kann; übermäßige Kaltverfestigung kann jedoch zu Rissbildung bei starken Umformungen führen, so dass Zwischenglühen manchmal erforderlich ist.

Wärmebehandlungsverhalten

5182 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung und spricht nicht auf konventionelle Lösungslösungs- und Auslagerungsbehandlungen an, wie sie für 2xxx-, 6xxx- oder 7xxx-Legierungen verwendet werden. Versuche einer Ausscheidungshärtung führen nicht zu nennenswerten Festigkeitssteigerungen im Vergleich zur Kaltverfestigung.

Festigkeitsänderungen werden durch Kaltverformen (Kaltverfestigung) und thermische Behandlungen erreicht, die Erholung oder Rekristallisation fördern. Das volle Glühen zur Wiederherstellung der Duktilität erfolgt durch Erhitzen im Bereich 300–420 °C (typische Glühtemperaturen abhängig von Materialstärke und gewünschter Mikrostruktur), gefolgt von kontrolliertem Abkühlen zum Vermeiden von Verzug.

Stabilisierungszustände (z. B. H32/H34) werden durch kontrollierte mechanische Behandlung und thermische Prozesse eingestellt, um eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit und reduziertem Eigenspannungsniveau zu erzielen. Bei geschweißten Bauteilen führt lokale Erwärmung zu einer HAZ-Weichung statt einer Ausscheidungshärtung, so dass eine Rückstellung des Zustands statt einer Festigkeitssteigerung zu erwarten ist.

Hochtemperatureigenschaften

Die mechanische Festigkeit von 5182 nimmt mit steigender Temperatur deutlich ab, mit spürbarem Verlust von Streck- und Zugfestigkeit oberhalb von ca. 100 °C, der bei höheren Temperaturen beschleunigt.

Für dauerhafte Strukturanwendungen begrenzen Konstrukteure üblicherweise die Betriebstemperaturen je nach Last und Umgebung auf unter ca. 65–100 °C, um Kriechen und Verlust der mechanischen Integrität zu vermeiden.

Oxidation stellt meist keine Begrenzung dar, da Aluminium schnell eine dünne schützende Al2O3-Schicht bildet; erhöhte Temperaturen können jedoch das Gefüge grob machen und Korngrenzeneffekte verstärken, die Korrosion und mechanische Eigenschaften beeinflussen. Schweißen und lokale thermische Zyklen können HAZ-Weichung und reduzierten Kriechwiderstand in Nahtbereichen verursachen.

Für kurzfristige Hochtemperatureinwirkung ist 5182 toleranzfähig, aber dauerhafte Exposition führt zu Festigkeitsverlust und kann Spannungsrisskorrosion verschärfen. Für Anwendungen mit dauerhaft hoher Temperaturfestigkeit sind wärmebehandelbare oder spezielle Hochtemperaturlegierungen besser geeignet.

Anwendungsgebiete

Industrie	Beispielkomponente	Warum 5182 verwendet wird
Automobil	Verschlussbleche, Innenkarosserieteile	Kombination aus Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und moderater Festigkeit für Stanzteile
Schiffbau/Marine	Rumpfbeschläge, Leisten, Strukturhalterungen	Exzellenter Seewasserkorrosionsschutz und gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
Luftfahrt	Sekundäre Bauteile, Halterungen	Gute Festigkeit bei geringem Gewicht und akzeptabler Korrosionsbeständigkeit für nicht primäre Strukturen
Elektronik	Wärmeverteiler, Gehäuse	Thermische Leitfähigkeit und geringes Gewicht nützlich für Wärmemanagement und EMV-Gehäuse

5182 wird häufig bevorzugt, wenn ein ausgewogenes Verhältnis aus Umformbarkeit, Korrosionsschutz und wirtschaftlicher Festigkeit wichtiger ist als maximale Festigkeit. Seine Eignung für Stanzen, Schweißen und Nachformungs-Verbindungen macht es zu einer praktischen Wahl für die Großserienfertigung in Transport- und Marinebereichen.

Auswahlhinweise

5182 ist eine geeignete Wahl, wenn Ingenieure bessere Festigkeit als bei handelsüblichen reinen Aluminiumlegierungen (z. B. 1100) benötigen, dabei aber viel von der Aluminium-typischen Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erhalten wollen. Im Vergleich zu 1100 opfert 5182 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit, gewinnt aber deutlich an mechanischer Festigkeit und verbessertem Seewasserschutz.

Gegenüber anderen kaltverfestigten Mg-legierten Legierungen wie 3003 oder 5052 liegt 5182 am oberen Ende für nicht wärmebehandelbare Werkstoffe, bietet überlegene Zug- und Streckgrenzen bei vergleichbarer oder oft besserer mariner Korrosionsbeständigkeit. Dies macht 5182 attraktiv, wenn leicht höhere Festigkeiten benötigt werden, ohne auf wärmebehandelbare Systeme wechseln zu müssen.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 5182 ausgewählt, wenn Korrosionsbeständigkeit in maritimen oder chloridebelasteten Umgebungen sowie überlegene Umformbarkeit gegenüber maximalen Spitzfestigkeiten Priorität haben. Verwenden Sie 5182, wenn Schweißen und Formen den Fertigungsprozess dominieren und die Einsatzbedingungen Al-Mg-Legierungen begünstigen.

Abschließende Zusammenfassung

5182 ist nach wie vor eine weitverbreitete Aluminiumlegierung, da sie Mg-induzierte Lösungsfestigkeit, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute Umformbarkeit in einem gut verarbeitbaren und schweißbaren Paket vereint. Ihr ausgewogenes Eigenschaftsprofil und die Verfügbarkeit in handelsüblichen Blechen und Coils machen sie weiterhin relevant für die Automobilindustrie, den Schiffbau sowie allgemeine Ingenieuranwendungen, bei denen Haltbarkeit und Herstellbarkeit entscheidend sind.