Aluminium 6063: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsbereiche

Umfassender Überblick

Die Legierung 6063 gehört zur 6xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, die Magnesium-Silizium (Mg-Si) wärmebehandelbare Legierungen darstellen, die hauptsächlich für das Strangpressen und architektonische Anwendungen entwickelt wurden. Magnesium und Silizium bilden während der Erstarrung Mg2Si-Ausscheidungen, die den primären Verstärkungsmechanismus darstellen, wodurch 6063 eine wärmebehandelbare Legierung ist und kein kaltverfestigter Werkstoff. Typische gewerbliche Zustände umfassen O (geglüht), T5 (nach dem Strangpressen gekühlt und künstlich gealtert) und T6 (lösungsgeglüht und künstlich gealtert), was eine Anpassung zwischen Umformbarkeit und Festigkeit für die Weiterverarbeitung ermöglicht.

6063 weist eine moderate Festigkeit, sehr gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Extrudierbarkeit und Oberflächenqualität sowie im Allgemeinen gute Schweißeigenschaften im Vergleich zu anderen wärmebehandelbaren Legierungen auf. Seine Umformbarkeit in weicheren Zuständen und die Fähigkeit, dünnwandige, komplexe Profile mit einheitlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen, machen ihn zur bevorzugten Wahl für architektonische Zierleisten, Fensterrahmen und Strukturprofile. Branchen, die 6063 häufig spezifizieren, sind Bauwesen und Konstruktion, architektonische Systeme, allgemeine Strangpressprofile, leichte Strukturbauteile und einige thermische Managementkomponenten.

Ingenieure wählen 6063 gegenüber anderen Legierungen, wenn eine optimierte Balance aus Extrudierbarkeit, Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und ausreichender mechanischer Leistung benötigt wird, statt maximaler Festigkeit. Im Vergleich zu 6061 extrudiert 6063 typischerweise schärfere Ecken und sauberere Oberflächen bei ähnlicher Verarbeitbarkeit, jedoch mit etwas geringeren Höchstfestigkeiten. Die Legierung wird bevorzugt, wenn enge Maßtoleranzen, Anodisierqualität und gleichbleibende Extrusionsqualität im Vordergrund stehen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch (≈18–28%)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht für Umformen und Biegen
H14	Niedrig–Mittel	Moderat (≈12–18%)	Gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt für mittlere Steifigkeit
T5	Mittel	Moderat (≈10–15%)	Gut	Sehr gut	Nach dem Strangpressen gekühlt und künstlich gealtert; üblich bei Strangpressprofilen
T6	Mittel–Hoch	Niedriger (≈8–12%)	Befriedigend	Sehr gut	Lösungsgeglüht und künstlich gealtert für höhere Festigkeit
T651	Mittel–Hoch	Niedriger (≈8–12%)	Befriedigend	Sehr gut	T6 mit Spannungsabbau durch Dehnen zur Reduzierung von Eigenspannungen

Der Zustand hat einen vorrangigen Einfluss auf die Mikrostruktur und das makroskopische Leistungsvermögen, da Ausscheidungen die Streck- und Zugfestigkeit steuern. Weichere Zustände wie O bieten maximale Duktilität und Umformbarkeit für Kaltbiegen und komplexe Formen, während T5/T6 höhere Zug- und Streckgrenzen liefern, die für den strukturellen Einsatz geeignet sind.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Si	0.2 – 0.6	Wichtiges Legierungselement, bildet Mg2Si-Ausscheidungen während der Alterung
Fe	0 – 0.35	Verunreinigungselement; erhöht leicht die Festigkeit, verschlechtert jedoch die Oberflächenqualität
Mn	0 – 0.1	Gering; in 6063 typischerweise niedrig gehalten, um grobe Intermetallische Phasen zu vermeiden
Mg	0.45 – 0.9	Hauptfestigkeitsträger zusammen mit Si durch Mg2Si-Bildung
Cu	0 – 0.1	Niedrig; höherer Cu-Gehalt würde Festigkeit erhöhen, aber Korrosionsbeständigkeit verringern
Zn	0 – 0.1	Niedrig gehalten zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit und Extrusionsqualität
Cr	0 – 0.1	Spurenelemente zur Kornstrukturkontrolle in einigen Spezifikationen
Ti	0 – 0.1	Kornfeinungsmittel in kleinen Zusatzmengen; verbessert Gießbarkeit und Extrusionsstart
Andere	Je ≤0,05, Gesamt ≤0,15	Rest- und Spurenelemente kontrolliert zur Wahrung vorhersehbarer Eigenschaften

Mg- und Si-Gehalt sind ausgewogen, um während Lösungsglühen und Alterung Mg2Si-Ausscheidungen zu bilden, welche Festigkeit und Verfestigungskinetik bestimmen. Niedrige Eisengehalte und andere Verunreinigungen erhalten das Oberflächenbild und die Anodisierbarkeit, was für architektonische und dekorative Anwendungen wichtig ist.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 6063 ist stark vom Zustand abhängig. Im geglühten (O) Zustand zeigt die Legierung niedrige Streck- und Zugfestigkeiten mit hoher gleichmäßiger Dehnung, was das Stanzen, Biegen und Tiefziehen begünstigt. In den Zuständen T5/T6 erreicht die Legierung höhere Streck- und Zugfestigkeiten, die durch feine, gleichmäßig verteilte Mg2Si-Ausscheidungen hervorgerufen werden; diese Ausscheidungen verändern zudem das Kaltverfestigungsverhalten und verringern die Duktilität im Vergleich zum O-Zustand.

Streck- und Zugfestigkeitswerte werden auch von der Querschnittsdicke und dem Extrusionszustand beeinflusst, da die Abkühlgeschwindigkeiten nach dem Lösungsglühen und Abschrecken die Ausscheidungsverteilung steuern. Die Ermüdungsfestigkeit ist moderat; Oberflächenzustand und Extrusionsfehler sind häufige Ermüdungsinitiierungspunkte, daher können anodisierte oder polierte Oberflächen die Ermüdungslebensdauer verbessern. Die Härte korreliert mit dem Zustand und steigt typischerweise erheblich von O bis T6 mit Bildung der Ausscheidungen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wesentlicher Zustand (z. B. T6)	Hinweise
Zugfestigkeit	70–110 MPa	170–215 MPa	T6 verdoppelt etwa die Zugfestigkeit gegenüber geglüht; Werte abhängig von Querschnittsgröße
Streckgrenze	35–55 MPa	120–160 MPa	Streckgrenze steigt stark durch künstliches Altern und Lösungsglühen
Dehnung	18–28%	8–12%	Duktilität vermindert sich im T6-Zustand durch Ausscheidungshärtung
Härte	20–35 HB	60–75 HB	Brinellhärte steigt mit Zustand; abhängig von Alterungsparametern

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für handelsübliche Aluminiumlegierungen
Schmelzbereich	~582–652 °C	Solidus/Liquidus variieren geringfügig mit Legierungsbestandteilen und Verunreinigungen
Wärmeleitfähigkeit	~170–220 W/m·K	Guter Wärmeleiter; nimmt durch Kaltverformung und Legierungszusätze leicht ab
Elektrische Leitfähigkeit	~34–47 % IACS	Niedriger als bei hochreinem Aluminium wegen Streuung an Lösungsteilchen und Ausscheidungen
Spezifische Wärme	~900 J/kg·K	Typischer Wert bei Raumtemperatur für Aluminiumlegierungen
Thermische Ausdehnung	~23,0–24,0 ×10⁻⁶ /K	Mäßiger Ausdehnungskoeffizient; wichtig für Konstruktionen mit thermischen Zyklen

6063 behält die vorteilhafte niedrige Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium bei, was die Legierung dort attraktiv macht, wo Gewicht und Wärmetransfer wichtig sind. Der thermische Ausdehnungskoeffizient und die Leitfähigkeit müssen bei Baugruppen mit unterschiedlichen Werkstoffen berücksichtigt werden, um Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnung zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,3–6 mm	Festigkeit verringert sich bei dünneren Dicken durch Abschreckgeschwindigkeit	O, T5	Verwendet für dünnwandige Platten und Zierprofile; anodisiert sich gut
Platte	>6 mm	Etwas geringere erreichbare Höchstfestigkeit in dicken Querschnitten	O, T6	Dicke Querschnitte benötigen kontrolliertes Abschrecken für T6-Eigenschaften
Strangpressprofil	Komplexe Querschnitte, Wandstärken 0,7–10 mm	Uniform in kontinuierlichen Profilen; Festigkeit abhängig von Kühlung	T5, T6, T651	Hauptproduktform; exzellente Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit
Rohr	Durchmesser bis über 200 mm	Verhalten ähnlich wie Strangpressprofile; dünne Wände kühlen schnell	O, T6	Strukturohre und architektonische Handläufe häufig
Stab/Rundstahl	Φ3–100 mm	Größere Querschnittsdicke senkt scheinbare Festigkeit	O, T6	Kleine Stäbe für mechanisch bearbeitete Bauteile und Verbindungselemente

Verarbeitungsunterschiede bestimmen die Wahl der Produktform: Strangpressprofile ermöglichen komplexe, dünnwandige Querschnitte mit engen Toleranzen, während Platte und Stab als Rohmaterial für die Weiterverarbeitung dienen. Abschreckgeschwindigkeit und Querschnittsdicke beeinflussen maßgeblich die endgültigen mechanischen Eigenschaften bei wärmebehandelten Zuständen, daher müssen Konstrukteure Zustand und Nachbehandlungsprozesse für Reproduzierbarkeit spezifizieren.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoffbezeichnung	Region	Anmerkungen
AA	6063	USA	Bezeichnung der Aluminum Association, häufig in Nordamerika verwendet
EN AW	AlMgSi0.5 / EN AW-6063	Europa	Europäische EN AW-Bezeichnung, die sich auf die nominale Chemie und den Zustand bezieht
JIS	A6063	Japan	Japanischer Industriestandard mit ähnlichem Mg-Si-Verhältnis und mechanischen Zielwerten
GB/T	6063	China	Chinesischer Standard, generell äquivalent, jedoch mit einigen Toleranzunterschieden

Obwohl die generische Bezeichnung 6063 über die Normen hinweg konsistent ist, unterscheiden sich die nationalen Spezifikationen hinsichtlich erlaubter Verunreinigungsgrenzen und Prüfverfahren. Diese kleinen Unterschiede können garantierte Eigenschaften wie Mindestdehnung oder maximalen Eisengehalt beeinflussen und sind daher bei strengen Anforderungen für das Eloxieren oder mechanische Annahmekriterien relevant.

Korrosionsbeständigkeit

In atmosphärischen Umgebungen bietet 6063 aufgrund der Bildung einer schützenden Aluminiumoxidschicht eine gute allgemeine Korrosionsbeständigkeit. Sein niedriger Kupfer- und Zinkgehalt erhöht die Beständigkeit gegen lokal begrenzte Korrosion verglichen mit einigen höherfesten Legierungen. Das Eloxieren verbessert sowohl das Erscheinungsbild als auch die Umweltbeständigkeit zusätzlich. Architektonische Anwendungen nutzen diese Kombination häufig für eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand.

In marinen oder chloridreichen Umgebungen zeigt 6063 eine angemessene Beständigkeit, ist jedoch weniger widerstandsfähig als einige geschmiedete Al-Mg-Legierungen (z. B. 5xxx-Serie), die speziell für Seewasserkontakt entwickelt wurden. Lochfraß kann in Spalten oder an rauen Oberflächen entstehen, wo sich Chloride konzentrieren. Daher sollte auf entwässernde Konstruktionen geachtet und galvanisch unterschiedliche Metallkombinationen wo möglich vermieden werden. Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion ist im Vergleich zu hochfesten Aluminiumlegierungen gering, kann jedoch durch Zugspannungen, erhöhte Temperaturen und aggressive Umgebungen verstärkt werden.

Galvanische Wechselwirkungen müssen bei Mischbaugruppen berücksichtigt werden; 6063 ist anodisch gegenüber Edelstahl und Kupfer, aber kathodisch gegenüber Magnesium. Schutzbeschichtungen, Dichtstoffe und Isoliermaterialien reduzieren galvanische Stromflüsse in Baugruppen. Im Vergleich zu Legierungen der 2xxx- oder 7xxx-Serie tauscht 6063 maximale Festigkeit gegen bessere Korrosionsbeständigkeit und bessere Eloxierbarkeit ein.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

6063 lässt sich gut mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie GTAW (TIG) und GMAW (MIG) schweißen, wobei in den meisten Fällen saubere Schweißnähte und ansprechende Wurfbilder entstehen. Bevorzugte Zusatzwerkstoffe sind 4043 (Al-Si) und 5356 (Al-Mg), abhängig vom Grundzustand und den Einsatzanforderungen; 4043 verringert das Rissrisiko und liefert ein besseres Farbbild für das Eloxieren. Die Wärmeeinflusszone erfährt bei T6-Zustand eine Erweichung, weshalb nach dem Schweißen eine künstliche Alterung oder Wärmebehandlung notwendig sein kann, um die mechanischen Eigenschaften wiederherzustellen.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 6063 ist moderat und im Allgemeinen besser als bei weicherem reinem Aluminium, aber geringer als bei einigen feinkörnigen Legierungen mit Blei- oder Wismutzusätzen. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel, ausreichender Spanabfuhr und steifen Maschineneinrichtungen erzielen optimale Oberflächenqualitäten; Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe sollten konservativ gewählt werden, um Anbackungen am Werkzeug zu vermeiden. Die Späne sind typischerweise lang und zäh; der Einsatz von Überflutkühlung und Spanbruchmaßnahmen ist für präzises Arbeiten empfehlenswert.

Umformbarkeit

Das Kaltumformverhalten ist exzellent bei O- und H14-Zuständen, in denen hohe Duktilität das Biegen und Walzprofilieren mit kleinen Biegeradien ermöglicht. Biegungen im T6-Zustand erfordern größere Radien und können Risse an scharfen Kanten verursachen; Konstrukteure sollten für stark beanspruchte Umformungen O- oder T4/T5-Zustände wählen und bei Bedarf durch Wärmebehandlung nachfestigen. Für stranggepresste Profile helfen kontrollierte Wanddicken und Radien an Ecken, Rissbildung zu vermeiden und Maßhaltigkeit sicherzustellen.

Wärmebehandlungsverhalten

6063 ist wärmebehandelbar durch Lösungsglühen, gefolgt von Abschrecken und künstlicher Alterung. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise bei Temperaturen um 535–565 °C, um Mg2Si in Lösung zu bringen, anschließend wird schnell abgeschreckt, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten. Die künstliche Alterung (T6) erfolgt bei ca. 160–220 °C, die Dauer richtet sich nach dem Querschnitt, damit feine Mg2Si-Ausscheidungen ausfallen und die maximale Festigkeit erreicht wird.

Der T5-Zustand entsteht, wenn das Material nach der Warmumformung (z. B. Strangpressen) abgekühlt und anschließend altersgehärtet wird, ohne vorheriges Lösungsglühen. T651 bezeichnet den T6-Zustand mit kontrolliertem Dehnen zur Spannungsarmung. Überalterung oder langfristige Einwirkung hoher Temperaturen bewirken eine Koarsening (Vergröberung) der Ausscheidungen, wodurch Streckgrenze und Zugfestigkeit sinken und die Duktilität zunimmt; daher müssen Alterungszyklen an Bauteilgeometrie und Anwendung angepasst sein.

Verhalten bei hohen Temperaturen

Erhöhte Temperaturen reduzieren die Festigkeit von 6063, da Ausscheidungen gröber werden und der Beitrag der Festigkeitssteigerung durch feste Lösung abnimmt. Die nützliche Einsatztemperatur liegt gewöhnlich unter ca. 150 °C; darüber tritt eine deutliche Erweichung auf und zäher Kriechen gewinnt an Bedeutung. Die Oxidationsrate ist moderat, da Aluminium eine stabile Oxidschicht bildet, aber Schutzbeschichtungen oder Eloxieren sind weiterhin wichtig, um die Oberflächenintegrität in oxidierenden Hochtemperaturumgebungen zu erhalten.

Wärmeeinflusszonen neben Schweißnähten können Kornvergröberung und bleibende Erweichung erfahren, was die Dauerfestigkeit und statische Festigkeit im Betrieb mindert. Für dauerhafte Hochtemperatureinsätze oder zyklische thermische Belastungen sollten Legierungen mit höherer thermischer Stabilität oder spezielle Wärmebehandlungen in Betracht gezogen werden. Auslegungsmargen und Wärmemanagement sind essenziell bei 6063 nahe seiner oberen Einsatztemperaturgrenze.

Anwendungsbereiche

Branche	Beispielkomponente	Warum 6063 verwendet wird
Bau & Konstruktion	Fensterrahmen, Vorhangfassadenprofile	Ausgezeichnete Strangpressfähigkeit, Oberflächenqualität und Eloxierbarkeit
Automobilindustrie	Zierleisten und dekorative Profile	Gute Balance zwischen Umformbarkeit und ausreichender Festigkeit für nicht tragende Bauteile
Marine	Nicht-kritische Bauteile, Handläufe	Korrosionsbeständigkeit und gute Oberflächenqualität für exponierte Umgebungen
Elektronik	Kühlkörper, Gehäuse	Gute Wärmeleitfähigkeit sowie einfache Zerspanung und Strangpressbarkeit
Konsumgüter	Möbel, Sportartikel	Leichtgewicht, ästhetische Oberflächen und einfache Fertigung

Die Kombination aus Strangpressbarkeit, Oberflächenqualität und moderaten mechanischen Eigenschaften macht 6063 zu einer Standardlegierung für architektonische und allgemeine Strangpressprofile. Konstrukteure nutzen häufig Eloxierung und einfache mechanische Verbindungen, um kostengünstige, optisch ansprechende Baugruppen zu erstellen.

Auswahlhinweise

Für Anwendungen, bei denen Umformbarkeit, Strangpressbarkeit und Eloxierqualität im Vordergrund stehen, ist 6063 eine gute Wahl, da es angemessene Festigkeit liefert und komplexe dünnwandige Profile ermöglicht. Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (wie 1100) verliert 6063 etwas elektrische Leitfähigkeit und maximale Duktilität, gewinnt jedoch deutlich an Streckgrenze und Zugfestigkeit durch ausscheidungshärtende Mechanismen.

Im Vergleich zu den häufig eingesetzten, Kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 liegt 6063 für wärmebehandelte Zustände höher auf der Festigkeitsskala und bietet vergleichbare Korrosionsbeständigkeit in vielen atmosphärischen Umgebungen; jedoch übertreffen 3003/5052 6063 oft bei stark salzhaltiger Meerwasserexposition und dort, wo Kaltverfestigung bevorzugt wird. Im Vergleich zu 6061 extrudiert 6063 typischerweise besser und erreicht eine überlegene Oberflächenqualität und komplexere Profile, weshalb es für architektonische Strangpressungen bevorzugt wird, obwohl 6061 eine höhere Spitzenfestigkeit für strukturelle Anwendungen bietet.

Abschließende Zusammenfassung

Die Legierung 6063 bleibt eine weitverbreitete Aluminiumqualität, da sie Strangpressbarkeit, Oberflächenqualität, Korrosionsbeständigkeit und ausreichende mechanische Eigenschaften für eine Vielzahl architektonischer und leichter Strukturbauteile einzigartig ausbalanciert. Ihre wärmebehandelbare Natur bietet Vielseitigkeit im Produktionsprozess, sodass Konstrukteure und Verarbeiter Umformbarkeit oder Festigkeit durch Wahl des Zustands und Nachbehandlung optimieren können.