Aluminium 5652: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

5652 ist eine Aluminiumlegierung aus der 5xxx-Serie der Al–Mg-Legierungen, die durch Magnesium als Hauptlegierungselement gekennzeichnet ist. Es handelt sich um eine nicht wärmebehandelbare, kaltverfestigte Legierung, die ihre Festigkeit hauptsächlich durch Kaltverformung und nicht durch Ausscheidungshärtung erlangt.

Die wesentlichen Legierungselemente in 5652 sind Magnesium mit kontrollierten Zusätzen von Mangan und Chrom zur Kornstruktursteuerung und Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Die Legierung bietet eine Kombination aus erhöhter Festigkeit (im Vergleich zu reinem Aluminium), sehr guter Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen und maritimen Umgebungen sowie vernünftiger Umform- und Schweißbarkeit, wenn sie in geeigneten Zuständen verwendet wird.

Typische Branchen, die 5652 spezifizieren, umfassen den Schiffbau, den Transportsektor (einschließlich Anhänger und leichte Strukturbauteile), Druckbehälter und Rohrleitungen, wo ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit gefordert ist, sowie ausgewählte Architektur- oder Industrieanwendungen. Ingenieure wählen 5652 gegenüber anderen Legierungen, wenn eine stärkere Alternative zu nahezu reinem Aluminium oder Materialien der 3xxx-Serie benötigt wird, gleichzeitig jedoch eine überlegene marine Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu vielen wärmebehandelbaren 6xxx- und 7xxx-Legierungen gewünscht ist.

Die Legierung wird gegenüber höherfesten wärmebehandelbaren Legierungen bevorzugt, wenn tiefe Umformbarkeit, Widerstand gegen interkristalline Korrosion und einfachere thermische Verarbeitung Priorität haben. Die nicht wärmebehandelbare Eigenschaft vereinfacht die Produktion und reduziert die Anfälligkeit für wärmebedingte Eigenschaftsänderungen, was insbesondere bei geschweißten und umgeformten Baugruppen von Vorteil sein kann.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Gering	Hoch (20–30%)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht für maximale Umformbarkeit
H12	Gering–Mittel	Mittel (12–18%)	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt, behält gute Umformeigenschaften
H14	Mittel	Mittel (10–15%)	Gut	Sehr gut	Mäßige Kaltverfestigung für erhöhte Festigkeit
H32	Mittel–Hoch	Geringer (8–12%)	Ausreichend	Sehr gut	Kaltverfestigt und stabilisiert, üblicher kommerzieller Zustand
H34	Hoch	Niedrig (6–9%)	Begrenzt	Gut	Stark kaltverfestigt zur Maximierung der Festigkeit auf Kosten der Umformbarkeit
H112	Variabel	Moderat (15–25%)	Gut	Ausgezeichnet	Herstellungszustand mit eigenschaftsabhängigem Produktionsverlauf

Die Zustände beeinflussen stark das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität bei 5652. Das geglühte Material (O) bietet die beste Umformbarkeit und Dehnung für Tiefziehen und komplexe Formgebung, während H-Zustände durch Kaltverfestigung schrittweise die Festigkeit steigern, jedoch auf Kosten der Dehnfähigkeit.

Die Schweißbarkeit bleibt bei den meisten Zuständen vorteilhaft, da 5652 nicht wärmebehandelbar ist; allerdings kann bei stark bearbeiteten Zuständen eine örtliche Erweichung in der Schweißwärmeeinflusszone (HAZ) auftreten. Konstrukteure sollten daher den niedrigsten Zustand wählen, der die erforderliche Festigkeit bietet, um sowohl die Umformbarkeit als auch die Eigenschaften nach dem Schweißen zu maximieren.

Chemische Zusammensetzung

Element	%-Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0.25	Verunreinigungskontrolle; zu viel Si kann die Duktilität verringern
Fe	≤ 0.50	Eisen bildet intermetallische Phasen, die Duktilität und Korrosionsbeständigkeit beeinträchtigen können
Mn	0.2–0.6	Kornstruktursteuerung, verbessert Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Mg	2.7–3.6	Hauptfestigungselement; steuert Festigkeitssteigerung durch Lösung und Kaltverfestigung
Cu	≤ 0.10	Niedrig gehalten zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit und anodischen Eigenschaften
Zn	≤ 0.25	Niedrige Menge zur Vermeidung galvanischer Anfälligkeit und Erhalt der Duktilität
Cr	0.05–0.25	Mikrolegierung zur Kornkontrolle sowie zur Hemmung von Rekristallisation und Spannungsrisskorrosion
Ti	≤ 0.15	Kornfeiner bei Guss- oder Schmiedeverfahren, wenn kontrolliert eingesetzt
Andere	≤ 0.15 (jeweils)	Spurelemente und Rückstände, insgesamt begrenzt zur Eigenschaftserhaltung

Die Zusammensetzung ist optimiert, um Festigkeitssteigerung durch Magnesium in der festen Lösung zu gewährleisten und gleichzeitig Korrosionsbeständigkeit durch niedrigen Kupfer- und kontrollierten Eisengehalt zu erhalten. Chrom und Mangan werden gezielt in niedrigen Mengen zugesetzt, um die Korngröße zu steuern, die Rekristallisation während der thermo-mechanischen Verarbeitung zu hemmen und die Festigkeit nach Kaltverfestigung zu stabilisieren.

Kleinmengen von weiteren Elementen und Rückständen sind streng limitiert, um negative intermetallische Phasen zu vermeiden und gute Schweißbarkeit sowie Oberflächenqualität zu gewährleisten. Der Mg-Gehalt ist der wichtigste Stellhebel zur Anpassung der mechanischen Eigenschaften und des Kaltverfestigungsverhaltens.

Mechanische Eigenschaften

5652 zeigt eine duktil-plastische Zugfestigkeit im geglühten Zustand und eine schrittweise Erhöhung der Festigkeit bei abnehmender Dehnung mit zunehmender Kaltverfestigung. Das Streckverhalten verläuft meist allmählich mit definiertem elastischem Bereich und ausgeprägtem Kaltverfestigungsbereich; stark kaltverfestigte Zustände weisen höhere Streckgrenzen, jedoch reduzierte gleichmäßige Dehnung auf. Das Ermüdungsverhalten ist in der Regel günstig für geschweißte und ungeschweißte Strukturen, sofern die Konstruktion Spannungsüberhöhungen und Oberflächenzustand berücksichtigt. Schweißnähte und scharfe Geometrien reduzieren jedoch signifikant die Lebensdauer unter Dauerbelastung.

Die Härte folgt dem gleichen Trend wie die Zugfestigkeit, mit relativ niedrigen Brinellwerten im O-Zustand bis zu deutlich höheren Werten in den H-Zuständen, was die Zunahme von Versetzungsstrukturen widerspiegelt. Dickeneinflüsse sind bemerkbar: Dünnbleche können zu höheren Festigkeitsniveaus kaltverfestigt werden und lassen sich leichter kaltverformen; dickere Bleche zeigen geringere Kaltverfestigungsraten und erfordern ggf. andere Bearbeitungsverfahren, um vergleichbare Festigkeiten zu erreichen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Schlüsselzustand (H34)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	120–160 MPa	280–320 MPa	Werte abhängig von Blechdicke und genauer Mg-Zusammensetzung
Streckgrenze	35–70 MPa	220–260 MPa	0,2 % Dehngrenze für die Auslegung
Dehnung	20–30%	6–9%	Deutliche Abnahme bei starker Kaltverfestigung
Härte	30–40 HB	80–100 HB	Härte korreliert mit Kaltverfestigung und Verformungsgeschichte

Die Werte in der Tabelle sind repräsentative Bereiche für üblicherweise hergestellte Platten- und Blechprodukte; exakte Werte sind bei kritischen Konstruktionen anhand von Werkszeugnissen zu überprüfen. Konstrukteure sollten zudem die Anisotropie der Eigenschaften durch Walzrichtung sowie den Einfluss von Umformoperationen auf lokale Festigkeit und Duktilität berücksichtigen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66–2,70 g/cm³	Deutlich leichter als Stahl, ermöglicht Gewichtsersparnis
Schmelzbereich	~570–640 °C	Solidus und Liquidus variieren mit der Legierung; typisch für Al–Mg-Legierungen
Wärmeleitfähigkeit	~110–140 W/m·K (Raumtemperatur)	Niedriger als reines Aluminium, aber immer noch gut für Wärmetransfer
Elektrische Leitfähigkeit	~22–28 % IACS	Vermindert durch Legierungselemente gegenüber reinem Aluminium
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 J/g·K	Nützlich für Berechnungen transienter Wärmeaufnahme
Wärmeausdehnung	23–24 x10^-6 /K	Typischer Ausdehnungskoeffizient für gewalzte Aluminiumlegierungen

Die thermischen und elektrischen Eigenschaften machen 5652 geeignet für Anwendungen mit moderater Wärmeabfuhr und elektrischer Leitfähigkeit, während die Dichte einen signifikanten Vorteil im Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht gegenüber ferrohaltigen Werkstoffen bietet. Die Wärmeausdehnung sollte bei Kombinationen von 5652 mit unterschiedlichen Werkstoffen berücksichtigt werden, um Spannungen an Verbindungen bei Temperaturschwankungen zu vermeiden.

Da die Wärmeleitfähigkeit relativ hoch bleibt, eignet sich 5652 für wärmeverteilernde Bauteile, bei denen auch eine moderate mechanische Festigkeit gefordert ist. Für hochtemperaturbelastete Strukturbauteile nehmen die mechanischen Eigenschaften jedoch oberhalb von etwa 100–150 °C deutlich ab.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,3–6,0 mm	Wird leicht durch Umformen härtbar; dünne Blechstärken erreichen höheren Kaltverfestigungseffekt	O, H12, H14, H32	Verwendet für geformte Bleche und flachgezogene Bauteile
Platte	6–50+ mm	Niedrigere Kaltverfestigungsrate; dickere Querschnitte sind weniger duktil	O, H112, H32	Bauteile für den Stahlbau und dickere Bleche
Pressprofil/Extrusion	Querschnittabhängig	Festigkeit wird durch Nachumformung und Alterung beeinflusst	Aus der Presse, H112	Komplexe Profile für Rahmen und Tragwerkselemente
Rohr	Durchmesser bis 600 mm	Kaltgezogen oder geschweißt; mechanische Eigenschaften abhängig von der Verarbeitung	O, H32	Druckrohre und tragende Hohlprofile
Stab/Rundstahl	Ø3–100 mm	Zerspanbar und kaltverfestigt zur Erzielung höherer Festigkeit	O, H14, H34	Schrauben, Bolzen und bearbeitete Bauteile

Blech und dünnere Produktformen werden üblicherweise dort eingesetzt, wo Umformbarkeit und Oberflächenqualität wichtig sind, während Platte und Profile für tragende, belastete Anwendungen gewählt werden. Verarbeitungsunterschiede wie Warmwalzen, Kaltwalzen und kontrolliertes Glühen bestimmen die endgültige Mikrostruktur und damit das mechanische Verhalten jeder Produktform.

Geschweißte Rohre und Profile erfordern bei Verwendung stärkerer H‑Zustände häufig nachgeschaltete mechanische Nachbehandlungen oder Spannungsarmglühen, um Verzug und örtliche Aufweichungen zu minimieren. Die Spezifikation von Zustand, Dicke und Umformfolge ist entscheidend, damit der gelieferte Zustand den Konstruktionsanforderungen entspricht.

Äquivalente Legierungen

Norm	Legierung	Region	Bemerkungen
AA	5652	USA	Primäre Bezeichnung in nordamerikanischen Walzwerkspezifikationen
EN AW	5652	Europa	Europäische Benennung; Chemie und Zustände können je nach Walzwerk variieren
JIS	A5652 (inoffiziell)	Japan	Nicht breit standardisiert; lokale Lieferanten können ähnliche Zusammensetzungen verwenden
GB/T	5652	China	Regionale Literatur listet vergleichbare Zusammensetzungen unter dieser Bezeichnung

Normbezeichnungen über verschiedene Regionen hinweg versuchen dieselbe nominelle Chemie abzubilden, aber Unterschiede in zulässigen Bereichsgrenzen, Verarbeitungspraktiken und Zustandedefinitionen können zu relevanten Eigenschaftsabweichungen führen. Werkstoffe aus unterschiedlichen Regionen sollten anhand von Walzwerkszeugnissen und mechanischen Prüfdaten bewertet werden, nicht allein anhand des Legierungsnamens.

Subtile Unterschiede entstehen oft durch maximale Verunreinigungsgrenzen (Fe, Si), Spurelemente sowie die thermo-mechanische Verarbeitung des Herstellers; diese beeinflussen Ermüdungsverhalten, Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit im Einsatz.

Korrosionsbeständigkeit

5652 zeigt eine robuste atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, typisch für Al–Mg-Legierungen, und bildet eine stabile Oxidschicht, welche das Substrat unter normalen Umgebungseinflüssen schützt. Der hohe Magnesiumgehalt verbessert die Beständigkeit gegen Lochfraß und allgemeine Korrosion in vielen maritimen und küstennahen Umgebungen, wodurch die Legierung für Rümpfe, Deckskonstruktionen und im Außenbereich exponierte Baugruppen geeignet ist.

In aggressiven Chloridumgebungen kann örtliche Korrosion auftreten, insbesondere an beanspruchten oder zerkratzten Stellen sowie an galvanischen Kontaktflächen. Sorgfältige Konstruktion zur Vermeidung von Kontakt unterschiedlicher Metalle und der Einsatz kompatibler Befestigungen oder isolierender Beschichtungen sind notwendig, um galvanische Korrosion zu begrenzen; Opferanoden oder Beschichtungen werden bei längerer Meerwassereinwirkung häufig spezifiziert.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) in 5xxx-Legierungen steigt mit höherem Magnesiumgehalt und Zugvorgespanntheit; Legierungen mit Mg > 3,5 % können in speziellen Bedingungen wie erhöhter Temperatur und anhaltender Zugbeanspruchung empfindlicher sein. Im Vergleich zu 2xxx- oder 7xxx-Legierungen ist 5652 deutlich weniger anfällig für SCC im maritimen Umfeld, bleibt aber in bestimmten schweißbeanspruchten Konfigurationen empfindlicher als reines Aluminium.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

5652 lässt sich gut mit gängigen Schweißverfahren wie TIG (GTAW) und MIG (GMAW) schweißen, mit gutem Verschmelzungsgrad und geringem Risiko von Heißrissen bei der Wahl geeigneter Zusatzwerkstoffe. Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind typischerweise 5356 oder 5183 (Al–Mg-Füller), um Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften zu gewährleisten; hochkupferhaltige Füller sollten vermieden werden, um lokale Korrosion zu verhindern.

Das Wärmeeinflussgebiet erfährt aufgrund von Relaxation der Kaltverfestigung eine gewisse Aufweichung verglichen mit dem stark verfestigten Grundwerkstoff; Konstrukteure müssen einen Festigkeitsabfall nahe der Schweißnaht berücksichtigen und bei kritischen Festigkeitsanforderungen eine mechanische Nachbehandlung vorsehen. Eine präzise Passung der Schweißkanten und Kontrolle der Wärmeeinbringung minimiert Porosität und erhält die Ermüdungsfestigkeit.

Zerspanbarkeit

Die Bearbeitung von 5652 gestaltet sich im Vergleich zu frei zerspanbaren Aluminiumlegierungen als mittelmäßig; die Legierung reagiert gut auf scharfe Hartmetall-Wendeschneidplatten, positive Spanwinkel und moderate Vorschübe. Die Spanbildung ist meist kontinuierlich, neigt aber bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten ohne Kühlung zum Anhaften; Hartmetallbeschichtungen oder Schnellarbeitsstahl mit TiAlN-Beschichtung verlängern die Werkzeugstandzeit.

Da 5652 kaltverfestigend ist, kann das Unterbrechen der Schnittbewegung oder das Nachschneiden verfestigter Oberflächen den Werkzeugverschleiß erhöhen; flache Schnitttiefen bei höheren Schnittgeschwindigkeiten und kontinuierlicher Spanabfuhr verbessern Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit in O- und leichten H-Zuständen ist ausgezeichnet mit vorhersehbaren Biegeradien und Dehnungseigenschaften; typische minimale innere Biegeradien für Bleche liegen etwa bei 1–3× der Materialstärke, abhängig von Zustand und Biegeverfahren. Kaltumformen erhöht die Versetzungsdichte und bewirkt eine Kaltverfestigung, was zur lokalen Anpassung der Festigkeit genutzt werden kann, jedoch bei starken Verformungen Zwischenglühen erfordern kann.

Best Practice ist das Stanzen oder Umformen im weichsten Zustand, der noch die Maßtoleranzen erfüllt, und das Vermeiden scharfer Radien oder starker Gegenbiegungen in hochfesten H-Zuständen. Wegen des hohen Streckgrenze-zu-Zugfestigkeits-Verhältnisses von Aluminium ist die Berücksichtigung von Rückfederung im Werkzeugdesign wichtig.

Verhalten bei Wärmebehandlung

5652 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung und reagiert nicht auf Lösungsglühen und künstliches Altern wie Legierungen der Serien 6xxx oder 7xxx. Festigkeitsänderungen erfolgen hauptsächlich durch Kaltumformschritte und die Wahl des Zustands, die Versetzungsstrukturen und Erholungsprozesse steuern.

Glühen (voll- oder teilentspannend) wird zum Erweichen vor dem Umformen eingesetzt; typische Glühzyklen für gewalzte Al–Mg-Legierungen liegen im Bereich 300–415 °C mit abgestimmten Haltezeiten und Abkühlraten, um übermäßiges Kornwachstum zu vermeiden. Zur Produktionssteuerung werden Stabilisierungsglühen (z. B. H112) und kontrolliertes Abschrecken nach Warmumformung angewendet, um einen definierten Ausgangszustand und geringere Schwankungen im mechanischen Verhalten zu erreichen.

Hochtemperatureinsatz

Bei erhöhten Temperaturen verliert 5652 infolge Erholung und Abnahme der Versetzungsdichte zunehmend Festigkeit; signifikante Festigkeitseinbußen treten typischerweise oberhalb von 100–150 °C auf. Langzeitbelastung bei höheren Temperaturen kann zu Kornwachstum führen und die Ermüdungsfestigkeit sowie Kriechgrenzen im Vergleich zum Raumtemperaturverhalten reduzieren.

Oxidation ist aufgrund der schützenden Aluminiumoxidschicht begrenzt, aber Maßkrustenbildung und Oberflächenveränderungen können bei hohen Temperaturen auftreten und Oberflächenqualität sowie Haftung von Beschichtungen beeinflussen. Schweißungen verursachen lokal thermische Zyklen, die zu Aufweichungen in kaltverfestigten Zuständen führen; Konstrukteure sollten Nachbehandlungen vorsehen oder Zustände wählen, die das Wärmeeinflussgebiet gut tolerieren.

Anwendungsbereiche

Industrie	Beispielbauteil	Warum 5652 verwendet wird
Maritime Anwendungen	Deckbeschläge, kleine Rumpfstrukturen	Exzellente Korrosionsbeständigkeit im Meerwasser, gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
Automobil- und Transportwesen	Anhängerplatten, Ladeflächen	Gute Umformbarkeit mit höherer Festigkeit als reines Aluminium
Luft- und Raumfahrt (sekundär)	Befestigungen, Halterungen	Gutes Festigkeits-Duktilitäts-Verhältnis und Korrosionsbeständigkeit für weniger beanspruchte Bauteile
Druck- & Behälterbau	Tankwände, Druckbehälter	Duktilität und Zähigkeit kombiniert mit Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit
Industrie / Elektronik	Wärmeverteiler, Gehäuse	Wärmeleitfähigkeit bei ausreichender struktureller Festigkeit

5652 wird häufig dort spezifiziert, wo ein Gleichgewicht aus Fertigbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und einer höheren Festigkeit als reines Aluminium erforderlich ist – insbesondere im maritimen und Transportbereich. Die Kombination der Eigenschaften erlaubt es Konstrukteuren, Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Dauerhaftigkeit und Lebensdauer in Außen- und Korrosivumgebungen sicherzustellen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 5652, wenn Sie eine marinegeeignete Aluminiumlegierung mit höherer Festigkeit als handelsübliche Reinaluminiumgrade benötigen, dabei aber exzellente Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit erhalten möchten. Es ist eine praktikable Alternative zu niedrigfesten Legierungen bei Umform- und Fügeverfahren ohne die Komplexität wärmebehandelbarer Prozesse.

Im Vergleich zu handelsüblichem Reinaluminium (1100) tauscht 5652 eine etwas geringere elektrische Leitfähigkeit und eine reduzierte maximale Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und verbesserte Chloridbeständigkeit ein. Im Vergleich zu Kaltumgeformten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 5652 typischerweise eine höhere Festigkeit und eine vergleichbare oder bessere Korrosionsbeständigkeit im maritimen Bereich, allerdings ist die Umformbarkeit geringer als bei 3003.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 bietet 5652 eine bessere Korrosionsbeständigkeit in maritimen Umgebungen und eine einfachere Verarbeitung (kein Lösungsglühen und anschließender Auslagerungsprozess), weshalb es vorzuziehen ist, wenn Leistung unter Chlorid-Exposition und Schweißzuverlässigkeit wichtiger sind als die maximale Festigkeit durch Auslagerungshärtung.

Abschließende Zusammenfassung

5652 bleibt eine relevante Wahl für moderne Ingenieuranwendungen, bei denen eine Kombination aus erhöhter Festigkeit, ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und einfacher Fertigung erforderlich ist. Seine nicht wärmebehandelbare Beschaffenheit vereinfacht die Herstellung und macht es besonders attraktiv für marine, Transport- und Struktur-Anwendungen, in denen Schweißbarkeit und Langzeitbeständigkeit im Vordergrund stehen.