Aluminium 6010: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

6010 gehört zur 6xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, die hauptsächlich Al-Mg-Si-Systeme sind und für die Ausscheidungshärtung ausgelegt sind. Die 6xxx-Familie kombiniert moderate Legierungsanteile von Silizium und Magnesium, um eine wärmebehandelbare Festigkeitssteigerung zu ermöglichen, wobei gleichzeitig eine gute Extrudierbarkeit und Oberflächenqualität für architektonische und industrielle Anwendungen erhalten bleiben.

Die wichtigsten Legierungselemente in 6010 sind Silizium und Magnesium mit kontrollierten Zusatzmengen an Eisen, Kupfer sowie Spuren von Mangan, Chrom und Titan, um Festigkeit, Härtbarkeit und Kornstruktur zu optimieren. Der Festigungsmechanismus basiert auf einer wärmebehandelbaren Ausscheidungshärtung (Alterungshärtung), bei der während der künstlichen Alterung Mg2Si-Ausscheidungen entstehen, welche sowohl Streckgrenze als auch Zugfestigkeit im Vergleich zum weichgeglühten Zustand erhöhen.

Wesentliche Merkmale sind ein ausgewogenes Verhältnis von mittlerer bis hoher Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischer Umgebung, angemessene Schweißbarkeit bei Verwendung geeigneter Zusatzwerkstoffe sowie akzeptable Umformbarkeit in lösungsgeglühten und weichgeglühten Zuständen. Typische Einsatzgebiete von 6010 sind Karosserieteile und Strukturkomponenten im Automobilbau, Bau- und Architekturprofile, Leichtbau-Transportmittel sowie allgemeine Fertigung, wo ein Kompromiss zwischen Umformbarkeit und Festigkeit erforderlich ist.

Ingenieure wählen 6010, wenn eine wärmebehandelbare, festere Alternative zu reinen oder kaltverfestigten Legierungen benötigt wird, ohne die höheren Kosten oder geringere Umformbarkeit von hochfesten 2xxx- oder 7xxx-Legierungen. Die Legierung eignet sich für Bauteile, die nach dem Umformen alterungshärtend behandelt werden, eine gute Maßstabilität nach der Wärmebehandlung aufweisen und eine einheitliche Oberflächenqualität für lackierte oder eloxierte Oberflächen benötigen.

Temperzustände

Temperzustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig weichgeglühter Zustand; maximale Duktilität zum Umformen.
H14	Niedrig-Mittel	Moderat	Gut	Gut	Leicht kaltverfestigt, bewahrt Umformbarkeit und moderate Festigkeit.
T4	Mittel	Moderat-Hoch	Gut	Gut	Lösungsgeglüht und natürlich gealtert; Zwischenzustand für Umformung mit anschließender Alterung.
T5	Mittel-Hoch	Moderat	Mäßig-Gut	Gut	Nach Warmumformung abgeschreckt und künstlich gealtert; direkt einsatzbereit nach dem Abschrecken.
T6	Hoch	Niedrig-Moderat	Begrenzt bei Alterung	Gut	Lösungsgeglüht + künstliche Alterung; Spitzenfestigkeitszustand für viele Bauteile.
T651	Hoch	Niedrig-Moderat	Begrenzt bei Alterung	Gut	T6 mit spannungsarm geglättetem Stretching oder Richten; verbesserte Maßhaltigkeit.

Kombinationen aus Wärmebehandlung und Kaltumformung beeinflussen das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität bei 6010 stark. Weichgeglühte O-Temperzustände bieten maximale Umformbarkeit für Tiefziehen und Biegen, während T6/T651 nach der Alterung die höchsten statischen Festigkeiten liefern, jedoch die Biegefähigkeit und Dehnung im Vergleich zu O- oder H-Zuständen reduzieren.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	0.4–1.2	Silizium fördert die Mg2Si-Ausscheidungen und verbessert die Extrudierbarkeit.
Fe	0.2–0.7	Eisen ist ein Verunreinigungselement, das intermetallische Phasen bildet; steuert Kornstruktur und Zerspanbarkeit.
Mn	0.05–0.30	Mangan verfeinert die Kornstruktur und kann die Festigkeit leicht erhöhen.
Mg	0.4–0.9	Magnesium ist das hauptsächliche Festigungselement durch Bildung von Mg2Si-Ausscheidungen.
Cu	0.05–0.40	Kupfer erhöht Festigkeit und Härtungsansprechen, kann jedoch die Korrosionsbeständigkeit reduzieren.
Zn	≤0.20	Zink wird in 6xxx-Legierungen meist niedrig gehalten; zu viel Zn erhöht die Sensibilität für Spannungsrisskorrosion (SCC).
Cr	≤0.10	Chrom kontrolliert das Kornwachstum während Wärmebehandlung und Warmumformung.
Ti	≤0.15	Titan wirkt als Kornfeinungselement bei Gießen und Homogenisierung.
Sonstige	≤0.15 Gesamt	Spurenelemente (z. B. Zr, B) zur Kornkontrolle und Eigenschaftsoptimierung.

Das Verhältnis von Mg zu Si steuert Volumenanteil und Art der Festigungsausscheidungen (Mg2Si); geringe Kupferzusätze verändern die Ausscheidungskinetik und können die Spitzenfestigkeit steigern, allerdings auf Kosten der Korrosionsbeständigkeit. Eisen und andere Rückstände bilden grobe intermetallische Phasen, die Zähigkeit, Oberflächenqualität und Ermüdungsrissinitiierung beeinflussen können.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 6010 zeigt das typische Alterungshärtungsansprechen: Die weichgeglühte Legierung ist duktil mit niedriger Streckgrenze, während T6/T651-Zustände aufgrund feiner Ausscheidungsverteilungen deutliche Steigerungen von Streck- und Zugfestigkeit zeigen. Streckgrenze-zu-Zugfestigkeits-Verhältnisse im peak-gealterten Zustand sind charakteristisch für 6xxx-Legierungen und bieten vorhersehbare elastische Grenzwerte für die Bauteilauslegung sowie einen gewissen Sicherheitsspielraum für plastische Verformung vor dem Versagen.

Dehnung und Härte sind stark temperaturabhängig; weichgeglühte Zustände ermöglichen hohe Dehnungen, ideal für Stanzen und Tiefziehen, während gealterte Zustände die Gesamtdehnung reduzieren, aber Härte und statische Festigkeit erhöhen. Das Ermüdungsverhalten korreliert mit Oberflächenbeschaffenheit, Temperzustand und Blechdicke: Ermüdungsfestigkeit verbessert sich bei glatteren Oberflächen und in stärkeren Zuständen, wird aber durch grobe intermetallische Phasen oder Bearbeitungsspuren, die als Rissstarter wirken, einschränkt.

Dicke Bauteile kühlen beim Abschrecken langsamer und können nach der Alterung eine weniger homogene Härte und Festigkeit aufweisen. Konstrukteure müssen die verringerte Alterungshärtungseffizienz bei dicken Querschnitten sowie deren Auswirkungen auf zulässige Spannungen und Ermüdungslebensdauer berücksichtigen.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wichtiger Temper (z. B. T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	100–150 MPa	280–340 MPa	Peak-Werte im T6 hängen von exakter Zusammensetzung und Werkstückdicke ab.
Streckgrenze	40–90 MPa	240–300 MPa	Streckgrenze steigt nach Lösungsglühen und künstlicher Alterung stark an.
Dehnung	20–35 %	8–15 %	Dehnung verringert sich mit höherer Festigkeit; dünne Bleche zeigen meist höhere Duktilität.
Härte	ca. 30–45 HB	ca. 80–110 HB	Härte korreliert mit Zugfestigkeit; Werte variieren je nach Messverfahren.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für die meisten umgeformten Aluminiumlegierungen; wichtig für Massen-/Festigkeitsberechnungen.
Schmelzbereich	~570–650 °C	Solidus/Liquidus-Abstand hängt vom Legierungsgehalt und lokaler Ausscheidung ab.
Wärmeleitfähigkeit	~150–170 W/m·K	Niedriger als reines Al, aber immer noch gut für Wärmeableitung gegenüber Stählen.
Elektrische Leitfähigkeit	~35–45 % IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium durch Legierung; akzeptabel für manche Leiterkomponenten.
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 kJ/kg·K (900 J/kg·K)	Standardwert für Aluminium zur thermischen Masserechnung.
Thermische Ausdehnung	~23–24 µm/m·K	Typischer Wärmeausdehnungskoeffizient für 6xxx-Legierungen; bei Mehrmaterialbaugruppen zu berücksichtigen.

Diese physikalischen Eigenschaften machen 6010 zu einer nützlichen Strukturlegierung, wenn sowohl geringes Gewicht als auch thermisches Management gefordert sind. Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnung sind wichtig für den Entwurf von Wärmetauschern oder Elektronikgehäusen sowie für die Vorhersage thermischer Spannungen an Verbindungen und in Mischbauweisen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Temperzustände	Bemerkungen
Blech	0,3–6 mm	Gleichmäßig in dünnen Stärken; altert gut nach Abschrecken	O, H14, T4, T5, T6	Weit verbreitet für Tafeln, Fassaden und Stanzteile.
Platte	6–50+ mm	Verringerte Alterungshärtungseffizienz bei dicken Querschnitten	O, T6 (begrenzt)	Dicke Platten erfordern spezielle thermische Zyklen für gleichmäßige Eigenschaften.
Profil/Strangpressprofil	Komplexe Profile bis zu großen Querschnitten	Gute Festigkeit in stranggepressten Formen nach T6	T5, T6, T651	6xxx-Legierungen zeichnen sich durch Extrusion aus; hervorragende Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität.
Rohr	Standard-Rohrmaße	Ähnlich wie Blech bei dünnwandigen Rohren	O, T6	Verwendung für Strukturrohre und Leichtbaurahmen.
Stab/Rundstahl	Durchmesser von klein bis groß	Massive Sektionen altern mit gewissen Gradienten	T6, T651	Stäbe werden für bearbeitete Fittings und strukturelle Verbindungselemente eingesetzt.

Verarbeitungsunterschiede beeinflussen die Endeigenschaften: Blech und dünne Strangpressprofile erreichen gleichmäßigere und höhere Spitzenfestigkeiten nach Alterung, während dicke Platten und große Profile oft weiche Kerne behalten, sofern keine speziellen Wärmebehandlungen angewendet werden. Anwendungen wählen daher Formfaktor und Temperzustand gemeinsam, um Festigkeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenanforderungen zu erfüllen.

Äquivalente Legierungen

Norm	Legierung	Region	Hinweise
AA	6010	USA	Aluminium Association-Bezeichnung, die in Nordamerika häufig verwendet wird.
EN AW	6010	Europa	EN AW-6010 wird häufig in europäischen Lieferketten verwendet; chemische Grenzwerte entsprechen weitgehend AA.
JIS	A6010 (ca.)	Japan	Japanische Normen weisen ähnliche Zusammensetzungen auf; lokale JIS-Blech-/Plattenspezifikationen bzgl. Toleranzen prüfen.
GB/T	6010 (ca.)	China	Chinesische GB/T-Legierungen spiegeln die Chemie von AA/EN wider, jedoch können Toleranzen und Zustandbezeichnungen variieren.

Äquivalenzübersichten sind oft nah, aber nicht identisch; kleine Unterschiede bei Verunreinigungsgrenzen, erlaubten Spurenelementen und Zustandbezeichnungen können die Qualifikation für Luftfahrt oder regulatorische Anwendungen beeinflussen. Für kritische Anwendungen immer Walzzeugzertifikate und regionale Normen abgleichen.

Korrosionsbeständigkeit

6010 bietet eine gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, typisch für 6xxx Al-Mg-Si-Legierungen, mit natürlichem Passivierungsverhalten in nicht-aggressiven Umgebungen. Oberflächenbehandlungen wie Anodisieren und Umwandlungsbeschichtungen verbessern die Beständigkeit zusätzlich und sind bei architektonischen und transportbezogenen Außenteilen üblich.

In maritimen oder chloridreichen Umgebungen ist die Legierung mäßig beständig, kann aber lokal begrenzte Loch- und Spaltkorrosion entwickeln, falls Schutzbeschichtungen beschädigt werden. Im Vergleich zu 5xxx magnesiumhaltigen, kaltverfestigten Legierungen weisen 6xxx-Legierungen generell eine etwas geringere natürliche Lochkorrosionsbeständigkeit unter starkem Chlorideinfluss auf.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion ist bei 6010 im Vergleich zu hochfesten 2xxx- und 7xxx-Legierungen allgemein gering, jedoch können längere Zugbeanspruchungen in korrosiven Medien für sensible Zustände und schweißnahe Bereiche ein Risiko darstellen. Galvanische Kopplung mit edleren Metallen (z. B. Edelstahl, Kupfer) stellt 6010 als anodische Komponente dar; Isolierung oder kathodischer Schutz sollte bei Verbindung unterschiedlicher Metalle eingesetzt werden.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

6010 lässt sich mit gängigen Lichtbogenschweißverfahren wie MIG (GMAW) und TIG (GTAW) unter Verwendung geeigneter Schweißzusatzwerkstoffe (z. B. weitere 6xxx- oder 5xxx/4xxx-basierte Drähte je nach Anwendung) gut verschweißen. Das Risiko von Heißrissen ist moderat und kann durch Kontrolle der Schweißenergien, der Fügeausführung und der Zusatzwerkstoffwahl minimiert werden; eine Erweichung im Wärmeeinflussbereich (HAZ) entsteht, da die Ausscheidungsverfestigung durch thermische Zyklen beeinträchtigt wird. Zur Wiederherstellung der Höchsttempereigenschaften bei kritischen Bauteilen können Wärmebehandlung im Lösungsglühen und künstliches Altern nach dem Schweißen erforderlich sein.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 6010 ist im Vergleich zu anderen gewalzten Legierungen mittel bis gut; Standzeit und Oberflächengüte profitieren von stabiler Mikrostruktur und geeignetem Zustand (T6-Teile sind härter und erfordern robusteres Werkzeug). Hartmetallwerkzeuge mit mittleren bis hohen Schnittgeschwindigkeiten und Kühlschmierstoff erzeugen vorhersehbare Späne und gute Oberflächenqualität; starke unterbrochene Schnitte können intermetallische Phasen freilegen, welche den Werkzeugverschleiß erhöhen. Der Zerspanbarkeitsindex liegt typischerweise unterhalb der frei zerspanbaren Al-Legierungen, aber oberhalb vieler rostfreier Stähle, basierend auf gängigen Vergleichskriterien.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit ist in O- und H-Zuständen exzellent und in T4/T5 Bedingungen vor dem endgültigen Altern akzeptabel. Biegeradien sollten den typischen Aluminiumrichtlinien folgen: minimaler Innenradius von 1–2× Materialstärke bei milden Zuständen; größere Radien werden für T6 empfohlen, um Rissbildung zu vermeiden. Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit (H-Zustände) reduziert jedoch die Dehnbarkeit; bei komplexer Umformung empfiehlt sich die Formung im O- oder T4-Zustand, gefolgt von Lösungsglühen und künstlichem Altern, falls nach der Umformung Höchstfestigkeit benötigt wird.

Wärmebehandlungsverhalten

Bei wärmebehandelbaren Legierungen wie 6010 erfolgt das Lösungsglühen typischerweise bei Temperaturen zwischen 510–540 °C (abhängig von Bauteildicke) zur Auflösung des Mg2Si in der festen Lösung. Eine schnelle Abschreckung auf Raumtemperatur unterdrückt die Ausscheidungsbildung und erzeugt eine übersättigte feste Lösung, die anschließend künstlich gealtert wird.

Das künstliche Altern (T6) findet üblicherweise bei Temperaturen zwischen 150–180 °C über mehrere bis viele Stunden statt, um die optimale Mg2Si-Ausscheidungsverteilung zu erreichen. Überalterung (höhere Temperatur oder längere Dauer) führt zur Grobkorngröße der Ausscheidungen, senkt die Streckgrenze, verbessert jedoch Zähigkeit und Spannungsrelaxationseigenschaften. Übergänge im Zustand (z. B. T4 → T6) erlauben das Umformen in weicheren Zuständen und anschließendes Altern zum Erzielen höherer Festigkeit.

Ein nicht wärmebehandelbares Verhalten ist begrenzt, da 6010 für Ausscheidungshärtung entwickelt wurde; jedoch werden Glühen (O) und kontrollierte Kaltverfestigung (H-Reihe) zur Formbarkeit und Maßkontrolle vor der Wärmebehandlung eingesetzt.

Hochtemperatureinsatz

6010 verliert mit steigender Temperatur deutlich an Festigkeit, da Ausscheidungen zerschnitten und die Matrix erweicht wird; die nutzbare Festigkeit fällt üblicherweise oberhalb von 150–200 °C ab. Die Kriechbeständigkeit ist im Vergleich zu Hochtemperaturelegierungen eingeschränkt, daher wird ein Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen ohne spezielle Qualifikation nicht empfohlen.

Oxidation an der Luft ist bei normalen Einsatztemperaturen aufgrund der schützenden Aluminiumoxidschicht minimal, jedoch kann längere Temperaturbelastung die Oberflächenemissivität verändern und die Haftung von Lacken oder Beschichtungen beeinträchtigen. Schweißnahe Bereiche sind gegenüber thermischen Zyklen besonders empfindlich; lokale Überalterung und Erweichung reduzieren Kriech- und Hochtemperaturfestigkeit in der Nähe von Fügestellen.

Anwendungen

Industrie	Beispielkomponente	Warum 6010 verwendet wird
Automobil	Karosseriebleche, Zierleisten, Strukturprofile	Gute Umformbarkeit und nach der Umformung alterbare Festigkeit für Widerstand gegen Dellen
Marine	Strukturelemente, Gehäuse	Ausgewogene Korrosionsbeständigkeit und Gewichtseinsparung bei akzeptabler Festigkeit
Luftfahrt	Sekundäre Beschläge, Innenkomponenten	Gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und dimensionsstabile Maße nach Wärmebehandlung
Elektronik	Gehäuse, Kühlkörper	Wärmeleitfähigkeit und gute Zerspanbarkeit für Gehäuse und wärmeableitende Teile

6010 wird eingesetzt, wenn eine wirtschaftliche, wärmebehandelbare Legierung benötigt wird, die geformt und anschließend gealtert werden kann, um nützliche Festigkeit bei guter Umweltbeständigkeit und Oberflächenqualität zu liefern. Die Vielseitigkeit über Blech, Strangpressprofile und Fertigteile macht sie attraktiv für Multiverfahren-Fertigung.

Auswahlhinweise

Wählen Sie 6010, wenn die Konstruktion eine Kombination aus nachformbarer Festigkeit und guter Oberflächenqualität verlangt, insbesondere für stranggepresste oder gestanzte Teile, die nach der Umformung künstlich gealtert werden. Es ist eine praktische Wahl, wenn moderate Höchstfestigkeiten, aber hohe Maßhaltigkeit nach Wärmebehandlung und eine gute Oberfläche wichtig sind.

Im Vergleich zu technisch reinem Aluminium (1100) bietet 6010 höhere Zug- und Streckfestigkeiten bei etwas geringerer elektrischer Leitfähigkeit und leicht reduzierter Umformbarkeit, wodurch sich die Legierung für tragfähige Strukturanwendungen besser eignet. Gegenüber kaltverfestigten Legierungen wie 3003/5052 erreicht 6010 nach Alterung höhere Festigkeiten, erfordert jedoch komplexere Prozessschritte (Lösungsglühen und Altern) und besitzt in manchen chloridreichen Umgebungen eine marginal geringere Korrosionsbeständigkeit. Im Vergleich zu gängigen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird 6010 bevorzugt eingesetzt, wenn besondere Anforderungen an Strangpressprofile, Umformbarkeit oder Alternsverhalten bestehen; zudem kann die Chemie bessere Oberflächenqualität oder thermisches Verhalten liefern, trotz ähnlicher oder leicht geringerer Höchstfestigkeit.

Abschließende Zusammenfassung

6010 bleibt eine relevante 6xxx-Serie-Legierung für moderne Anwendungen, bei denen ein ausgewogenes Verhältnis aus Umformbarkeit, Alterbarkeit und Korrosionsbeständigkeit gefragt ist. Die Anpassungsfähigkeit über Blech, Strangpressprofile und Fertigteile sowie das vorhersehbare Wärmebehandlungsverhalten machen sie zu einer zuverlässigen Wahl für strukturelle und ästhetische Komponenten in Automobil-, Marine-, Architektur- und Leichtluftfahrtanwendungen.