Aluminium 535: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

Die Aluminiumlegierung 535 gehört zur 5xxx-Serie der gewalzten Aluminium-Magnesium-Legierungen, die durch Magnesium als Hauptelement gekennzeichnet sind. Die 5xx-Serie ist nicht wärmebehandelbar und erzielt ihre erhöhten mechanischen Eigenschaften hauptsächlich durch Mischkristallverfestigung und Kaltverfestigung, wobei geringe Zusätze wie Mangan und Chrom zur Kornstrukturkontrolle und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit verwendet werden.

Hauptlegierungselement in 535 ist Magnesium im mittleren einstelligen Prozentbereich, unterstützt durch geringe Mengen an Mangan und Spurenelementen, die die Mikrostruktur verfeinern und das Ansprechverhalten auf Kaltverfestigung beeinflussen. Wichtige Merkmale sind eine gute mittelhohe Festigkeit für eine nicht wärmebehandelbare Legierung, robuste allgemeine und marine Korrosionsbeständigkeit, günstige Schweißbarkeit bei entsprechender Füllwerkstoffwahl sowie gute Kaltumformbarkeit im weichgeglühten Zustand.

Typische Einsatzbereiche für 535 sind Marine- und Schiffbau, Transport- und Automobilstrukturen, bei denen Gewichtseinsparungen und Korrosionsbeständigkeit wichtig sind, sowie allgemeine Fertigung für Druckbehälter und architektonische Verkleidungen. Die Legierung wird bevorzugt eingesetzt, wenn Konstrukteure eine Kombination aus höherer Festigkeit als reines Aluminium und hervorragender Umweltbeständigkeit ohne den Aufwand oder Kosten einer Wärmebehandlung benötigen.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen vermeidet 535 Lösungsglüh- und Ausscheidungsprozesse und behält stabile Eigenschaften nach dem Schweißen und im Langzeitbetrieb in chloridhaltigen Atmosphären. Die Auswahl wird häufig durch das ausgewogene Verhältnis von Festigkeit, Schweißbarkeit und Kosten bestimmt, wenn mittelhohe bis hohe statische Festigkeit und gute Ermüdungsfestigkeit unter korrosiven Bedingungen gefordert sind.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Bruchdehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch (18–25%)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglühter Zustand für Umformungen und Tiefziehen
H111 / H112	Mittel-niedrig	Mittel-hoch (12–18%)	Sehr gut	Sehr gut	Leicht kaltverfestigt, allgemeiner Anwendungszustand
H14 / H18	Mittel	Mittel (8–14%)	Gut	Gut	Handelsübliche Kaltverfestigung zu moderater Festigkeit
H22 / H24	Mittel-hoch	Mittel (8–12%)	Zulässig	Gut	Erhöhte Kaltverfestigung für Strukturbauteile
H32 / H116	Hoch	Niedriger (6–12%)	Begrenzt	Gut	Stabilisiert oder spannungsarm geglüht für geschweißte / marine Anwendungen
T5 / T6 / T651	Nicht zutreffend / Selten	Variabel	Variabel	Variabel	Wärmebehandlungsbezeichnungen werden bei 5xxx-Serien nicht verwendet; nur der Vollständigkeit halber aufgeführt

Der gewählte Zustand bei 535 steuert direkt das Verhältnis zwischen Festigkeit und Duktilität: der geglühte Zustand (O) maximiert die Umformbarkeit, während mit zunehmendem H-Zustand Streck- und Zugfestigkeit zulasten der Bruchdehnung steigen. Marine-Grade-Stabilisierungen wie H116 oder H321 werden eingesetzt, um Nachschweißverfestigung zu minimieren und ein konstantes Verhalten in geschweißten Strukturen zu gewährleisten.

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentbereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,25	Gering gehalten, um schädliche intermetallische Phasen zu vermeiden, verbessert Gießkompatibilität
Fe	≤ 0,50	Verunreinigung; zu viel Fe bildet spröde intermetallische Phasen, die Duktilität verschlechtern
Mn	0,3–1,0	Kornfeiner; verbessert Festigkeit und reduziert Anfälligkeit für lokale Korrosion
Mg	3,0–4,5	Hauptlegierungselement zur Verfestigung; erhöht Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Cu	≤ 0,10	Minimale Anteile zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit und Verringerung des Spannungsrisskorrosionsrisikos
Zn	≤ 0,25	Geringe Mengen toleriert; höhere Zn-Gehalte mindern die Korrosionsbeständigkeit
Cr	0,05–0,25	Kontrolliert Kornstruktur und verbessert Festigkeitsstabilität bei thermischer Belastung
Ti	≤ 0,10	Spurenelement zur Kornfeinerung bei Guss oder dicken Querschnitten
Andere	Rest Al	Aluminium bildet die Restmenge mit zulässigen Spurenelementen gemäß Spezifikation

Der moderate Magnesiumanteil ist der Hauptakteur der Mischkristallverfestigung bei 535 und verbessert die anodische Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridehaltigen Umgebungen. Mangan und Chrom wirken als Mikrostrukturstabilisatoren, die übermäßiges Kornwachstum bei der Fertigung und Schweißung verhindern, die Zähigkeit erhalten und die Anfälligkeit für interkristalline Korrosion reduzieren.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 535 ist stark abhängig von Zustand und Verarbeitungsgeschichte. Im geglühten O-Zustand zeigt die Legierung hohe Duktilität und moderate Zugfestigkeit, was Tiefziehen und komplexe Umformungen ermöglicht. Kaltverfestigung bis zum H-Zustand erhöht die Streckgrenze deutlich bei verringerter Bruchdehnung, was für Strukturbauteile wichtig ist, die Steifigkeit und Widerstand gegen bleibende Verformung erfordern.

Streckgrenze und Zugfestigkeit werden zudem vom Blechdicke beeinflusst; dünnere Blechstärken zeigen mit derselben Kaltverfestigung aufgrund der Verarbeitung höhere Festigkeiten. Die Härte korreliert mit dem Zustand und dient als praktisches Messkriterium zur Beurteilung der Kaltverfestigung und möglicher Weichprozeße nach thermischer Belastung. Die Ermüdungsfestigkeit ist für eine nicht wärmebehandelbare Aluminiumlegierung im Allgemeinen gut, insbesondere wenn die Verformung Spannungszonen vermeidet und der Korrosionsschutz erhalten bleibt.

Eigenschaft	O/Geglüht	Ausgewählter Zustand (z.B. H32 / H116)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (UTS)	200–260 MPa	320–360 MPa	UTS steigt deutlich mit Kaltverfestigung; genaue Werte abhängig von Blechdicke
Streckgrenze (0,2% Dehnung)	80–120 MPa	210–260 MPa	Streckgrenze besonders sensitiv gegenüber Zustand und Kaltverfestigung
Bruchdehnung	18–25%	6–14%	Duktilität sinkt in höheren H-Zuständen; Bruchart bleibt duktil
Härte (HB)	40–55 HB	75–95 HB	Härte nimmt mit Kaltverfestigung zu und dient der Qualitätskontrolle

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	~2,66–2,70 g/cm³	Etwas niedriger als viele Stähle, ermöglicht Gewichtseinsparungen
Schmelzbereich	~570–645 °C	Schmelz- und Erstarrungsbereich typisch für gewalzte Al-Mg-Legierungen
Wärmeleitfähigkeit	~120–150 W/m·K	Gute Wärmeleitung; abhängig von Legierungsanteil und Zustand
Elektrische Leitfähigkeit	~28–42 % IACS	Reduziert im Vergleich zu reinem Aluminium durch Legierung; trotzdem für leitfähige Teile geeignet
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 J/g·K	Vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen; wichtig für Wärmeberechnungen
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Mäßige Wärmeausdehnung; bei Baugruppen aus unterschiedlichen Werkstoffen sind Toleranzen einzuplanen

Die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit und moderate elektrische Leitfähigkeit machen 535 zu einer guten Wahl für thermisch zu führende Komponenten mit erforderlicher Korrosionsbeständigkeit. Die niedrige Dichte in Kombination mit hoher spezifischer Festigkeit führt zu einem günstigen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bei Strukturteilen. Die Wärmeausdehnung ist bei Baugruppen aus unterschiedlichen Materialien zu berücksichtigen, um Verzug oder Dichtigkeitsprobleme bei Temperaturschwankungen zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Bemerkungen
Blech	0,3–6,0 mm	Höhere Festigkeit bei kaltgewalzten Stärken	O, H111, H32	Weit verbreitet für umgeformte Bauteile und Verkleidungen
Platte	6–150 mm	Geringere Duktilität in dicken Querschnitten; Wärmeeintrag bei Fertigung wichtig	O, H116	Häufig verwendet für Rümpfe und Strukturbauteile
Strangpressprofil	Wandstärke >1 mm	Festigkeit variiert mit Querschnitt und Abkühlung	O, H111	Für Strukturprofile und Rahmen eingesetzt
Rohr	Wandstärke 0,5–10 mm	Richten und Umformen beeinflussen Endeigenschaften	O, H32	Druckrohre und Strukturrohre für Marineanwendungen
Stab/Rundstahl	Ø 6–100 mm	Kaltverfestigung bei großen Querschnitten begrenzt	O, H112	Für bearbeitete Armaturen und Verbindungselemente

Blech und dünnwandige Produkte werden üblicherweise kaltgewalzt und können zur Verbesserung der Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit stabilisiert oder gealtert werden, während bei Platten die Kontrolle der Walz- und Lösungsglühhistorie im Fokus steht, um Zähigkeit zu erhalten. Strangpressprofile erfordern sorgfältige Werkzeugauslegung zur Beherrschung von Eigenspannungen und Minimierung von Verzerrungen beim Richten. Das Schweißen von Platten oder stranggepressten Bauteilen erfordert in der Regel Füllwerkstoffe, die auf den Magnesiumgehalt abgestimmt sind.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Legierung	Region	Bemerkungen
AA	535	USA	Bezeichnung, die in einigen Lieferantenkatalogen verwendet wird; gehört zur Al-Mg-Familie
EN AW	~5xxx	Europa	Enge Verwandtschaft zu EN AW 5xxx Serienlegierungen; genaue Übereinstimmung hängt vom Mg-Gehalt ab
JIS	A5xxx-Serie	Japan	Entsprechungen in japanischen Al-Mg-Fertigungslegierungsfamilien vorhanden
GB/T	Al-Mg-Serie	China	Chinesische Standardgüten entsprechen in etwa der Zusammensetzung der 5xxx-Serie

Äquivalente numerische Bezeichnungen zwischen den Normen sind annähernd, da genaue Grenzwerte für Elemente und Verunreinigungen je nach Spezifikation variieren. Beim Werkstoffersatz zwischen Normen müssen Ingenieure die spezifischen Grenzwerte für Mg, Mn und Spurenelemente sowie den Zustand (Temper) prüfen, um mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit sicher zu gewährleisten.

Korrosionsbeständigkeit

Aluminium 535 weist aufgrund des schützenden Aluminiumoxidschichtfilms und des positiven Einflusses von Magnesium auf die Stabilität der passiven Schicht eine robuste allgemeine Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen und industriellen Umgebungen auf. In maritimen und chloridhaltigen Umgebungen zeigt 535 eine gute Leistung im Vergleich zu vielen wärmebehandelbaren Legierungen, obwohl lokal begrenzte Lochfraßkorrosion an Beschichtungsbeschädigungen und Spaltenkonfigurationen auftreten kann.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) ist im Vergleich zu hochfesten 2xxx-Serie-Kupferlegierungen gering und wird durch niedrigen Kupfergehalt und geeignete Temperauswahl kontrolliert; allerdings können stark kaltverformte Temperzustände unter Zugbeanspruchung in aggressiven Umgebungen ein erhöhtes Risiko aufweisen. Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Werkstoffen wie Edelstahl können lokal die Korrosion von 535 beschleunigen, sofern keine elektrische Isolierung oder ein opferanodischer Schutz vorhanden ist.

Im Vergleich zu den 6xxx- und 7xxx-Familien bietet 535 eine überlegene Chloridbeständigkeit, jedoch eine geringere erreichbare Festigkeit als ausgeprägte T6-gealterte 6xxx/7xxx-Legierungen. Konstrukteure bevorzugen 535 häufig für marine Strukturanwendungen, da es Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit gut balanciert und nicht die temperabhängige Nachschwächung nach dem Schweißen zeigt, wie sie bei vielen wärmebehandelbaren Legierungen vorkommt.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

535 lässt sich problemlos mit gängigen Lichtbogen-Schweißverfahren wie TIG und MIG schweißen, mit geringem Risiko von Heißrissen bei Verwendung geeigneter Zusatzwerkstoffe und Schweißnahtgestaltung. Empfohlen werden Schweißzusätze, die auf Al-Mg-Kompositionen abgestimmt sind (z. B. ER5356/5183 Serien), um Korrosionsbeständigkeit zu erhalten und interkristalline Ausscheidungen zu minimieren. Die Wärmeeinflusszone kann bei stark verfestigten Temperzuständen eine Erweichung zeigen, weshalb für tragende Bauteile häufig eine Nachspannungsbehandlung oder stabile Temperzustände gewählt werden.

Zerspanbarkeit

Als nicht wärmebehandelbare Al-Mg-Legierung weist 535 eine mittlere Zerspanbarkeit auf, die im Allgemeinen einfacher als bei vielen hochfesten Legierungen, jedoch nicht so gut wie bei Al-Si-Gusslegierungen ist. Hartmetallwerkzeuge und moderate Schnittgeschwindigkeiten mit ausreichender Kühlung bieten die beste Kombination aus Werkzeugstandzeit und Oberflächengüte. Die Spanbildung ist überwiegend kontinuierlich und duktil; Spanabfuhr und -kontrolle sind bei hohen Vorschüben entscheidend.

Umformbarkeit

Im weichgeglühten O-Zustand zeigt 535 ausgezeichnete Umformbarkeit und ermöglicht tiefes Ziehen, Biegen und komplexe Stanzvorgänge mit kleinem Biegeradius bezogen auf die Blechdicke. Kaltverfestigung in H-Temperzuständen erhöht die Festigkeit, reduziert aber die Umformbarkeit; für stark umgeformte Bauteile sollten O- oder H111-Temper gewählt werden, und bei H32/H116-Temper ist eine Rückfederkompensation eingeplant. Warmumformen ist selten notwendig, kann aber zur Verbesserung der Ziehfähigkeit bei dicken Querschnitten eingesetzt werden.

Verhalten bei der Wärmebehandlung

Als Mitglied der 5xxx-Familie reagiert 535 nicht auf klassische Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung und zeigt keine signifikante T6-Alterungshärtung. Festigkeitsänderungen werden primär über kontrollierte Kaltverformung und die Wahl geeigneter H-Temperzustände erreicht, teilweise kombiniert mit Niederkühlstabilisierung zur Reduzierung der Sensibilisierung.

Eine vollständige Glühung bis zum O-Zustand erfolgt durch Erhitzen in den legierungsspezifischen Glühbereich, meist zwischen 300 und 415 °C, gefolgt von kontrolliertem Abkühlen, um Duktilität wiederherzustellen und zu erweichen. Konstrukteure nutzen häufig Dehnungsalt- oder moderate Wärmebehandlungen, um Eigenspannungen abzubauen und Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, anstatt die Spitzenfestigkeit zu erhöhen.

Leistung bei hohen Temperaturen

Die Festigkeit von 535 nimmt mit steigender Temperatur ab; eine deutliche Abnahme von Streck- und Zugfestigkeit tritt über etwa 100–150 °C bei Dauerbelastung ein. Für kurzfristige Belastungen bis ca. 200 °C sind kurze Einsätze möglich, aber längere Nutzung bei erhöhten Temperaturen fördert Rekristallisation gelockerter Kaltarbeitsgefüge und verringert die mechanischen Eigenschaften.

Oxidation bei hohen Temperaturen wird durch die schützende Aluminiumschicht limitiert, jedoch kann anhaltende Hitzeeinwirkung zu Zunderbildung und Gefügevergröberung führen, was die Ermüdungsfestigkeit verschlechtert. Schweißnähte sind thermischen Zyklen gegenüber besonders empfindlich, weshalb thermisches Management und Nachbehandlung zur Stabilisierung für Bauteile bei hohen Temperaturen berücksichtigt werden sollten.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum 535 verwendet wird
Automobilindustrie	Strukturbleche und Verstärkungen	Gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und Umformbarkeit für Stanzkomponenten
Marine	Rumpfbleche, Überkonstruktionselemente	Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Meerwasser und gute Schweißbarkeit
Luftfahrt	Sekundäre Befestigungen und Halterungen	Hohe Korrosionsbeständigkeit mit konkurrenzfähiger Festigkeit für nicht-kritische Bauteile
Elektronik	Gehäuse und wärmeableitende Platten	Annehmbare Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit

535 wird häufig für Anwendungen gewählt, die eine dauerhafte Korrosionsbeständigkeit mit guter Fertigbarkeit kombinieren. Seine Schweiß-, Umform- und Oberflächenveredelungsfähigkeit ohne komplexe Wärmezyklen macht es attraktiv für marine und allgemeine Strukturbauteile, bei denen Langlebigkeit und Lebenszykluskosten wichtig sind.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 535, wenn ein mittelstarker, korrosionsbeständiger Aluminiumwerkstoff benötigt wird, der sich ohne Wärmebehandlungszyklen gut schweißen und formen lässt. Es ist eine praktikable Wahl für marine und Transportstrukturen, bei denen Chloridbeständigkeit und Schweißnahtqualität Priorität haben.

Im Vergleich zu reinem Aluminium wie 1100 tauscht 535 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie leicht reduzierte Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und bessere strukturelle Leistung. Gegenüber gängigen kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 535 meist höhere Festigkeit bei vergleichbarer oder besserer Korrosionsbeständigkeit, kann jedoch in bestimmten Temperzuständen etwas schlechter umformbar sein als 3003. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 535 häufig bevorzugt, wenn Nachbehandlungseigenschaften nach dem Schweißen und marine Korrosionsbeständigkeit wichtiger sind als maximale Spitzenfestigkeit.

Bei der Entscheidung sollten die Anforderungen an Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit höher gewichtet werden. Die Wahl des Temperzustands (H-Temper) ist wichtig, um Umformbarkeit und Endfestigkeit auszubalancieren. Kosten und Verfügbarkeit sind für 535 meist günstig, jedoch sollten lokale Lieferantentemperzustände und Platten-/Blechegrößen im Hinblick auf Fertigungsprozesse geprüft werden.

Zusammenfassung

Die Aluminiumlegierung 535 bleibt ein relevanter Werkstoff, da sie magnesiumverstärkte Mischkristallfestigkeit mit starker Korrosionsbeständigkeit und hervorragender Schweißbarkeit kombiniert und damit eine pragmatische Alternative zu niedrigfesten Handelsaluminium- und wärmebehandelbaren Hochfestlegerungen darstellt. Ihre vorhersehbare Kaltverfestigungs-Reaktion und Verfügbarkeit in verschiedenen Temperzuständen machen sie vielseitig einsetzbar für marine, Transport- und allgemeine Fertigungsanwendungen, bei denen Langlebigkeit und Herstellbarkeit entscheidend sind.