Aluminium 8011: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

8011 ist eine Aluminiumlegierung der 8xxx-Serie, die primär in Verpackungs- und Folienanwendungen eingesetzt wird. Die 8xxx-Serie umfasst Aluminiumlegierungen mit "anderen" Elementen — typischerweise höhere Anteile an Eisen und Silizium sowie kontrolliertes Mangan — die ausgewählt werden, um Festigkeit und Verarbeitungseigenschaften für Dünnblechprodukte zu verbessern.

Die wichtigsten Legierungselemente in 8011 sind Eisen und Silizium, mit moderaten Mangan-Zugaben und Spuren anderer Elemente wie Chrom und Titan zur Kornstrukturkontrolle. Der Verfestigungsmechanismus beruht hauptsächlich auf Mischkristalleffekten in Kombination mit Kaltverfestigung; 8011 wird als nicht wärmebehandlungsfähige Legierung behandelt, bei der die mechanischen Eigenschaften durch Kaltverformung und Anlassen statt durch Ausscheidungshärtung angepasst werden.

Wesentliche Merkmale von 8011 sind eine gute Umformbarkeit in weichen Zuständen, akzeptable Korrosionsbeständigkeit für atmosphärische und Verpackungsumgebungen sowie vergleichsweise hohe Festigkeit bei dünnem Blech. Die Schweißbarkeit dickerer Querschnitte ist aufgrund der Legierungszusammensetzung und der Dünnblechnatur der üblichen Produkte eingeschränkt, während Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Walz-/Weichglühtauglichkeit für die Industrie herausragende Eigenschaften darstellen.

Typische Branchen, die auf 8011 setzen, sind die Verpackungsindustrie (Haushaltsfolie, Verschlussmaterial), Lebensmittel- und Getränke-Konservendosen, einige Wärmetauscher- und Thermomanagementkomponenten sowie Bauprodukte, bei denen Dünnblech oder Folie benötigt wird. Ingenieure wählen 8011 gegenüber gebräuchlicheren Legierungen mit kommerzieller Reinheit, wenn höhere Festigkeit im Dünnblech, Maßhaltigkeit während des Walzens oder Kompatibilität mit Folienverarbeitungsanlagen erforderlich sind.

Ausführungszustände (Tempers)

Temper	Festigkeitsniveau	Dehngrenze	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht; optimal für Tiefziehen und Umformen
H12	Niedrig-Mittel	Mittel	Sehr gut	Gut	Leichte Kaltverfestigung; bewahrt gute Umformbarkeit
H14	Mittel	Mittel-Niedrig	Gut	Befriedigend	Typischer Zustand für mittlere Festigkeit bei Folie und Blech
H18	Mittel-Hoch	Niedrig	Begrenzt	Schlecht	Vollelektrifiziert; verwendet für steife Folie/Verschlussmaterialien
H19	Hoch	Sehr niedrig	Schlecht	Schlecht	Maximale Kaltverfestigung für dickenkritische Anwendungen
T4 (wenn angewendet)	Mittel	Mittel	Gut	Befriedigend	Leichtes natürliches Altern nach Lösungsglühen; selten für 8011
T6-ähnlich (selten)	Höher	Niedriger	Schlecht	Schlecht	Eigene Behandlungen können erhöhte Härte erzeugen; nicht standardisiert

Der Temperzustand steuert maßgeblich den Kompromiss zwischen Festigkeit und Umformbarkeit bei 8011. Weiche Zustände (O, H12) maximieren die Duktilität und ermöglichen Tiefziehen sowie hohe Dehnung, weshalb sie für Haushaltsfolie und komplex geformte Verschlüsse verwendet werden.

Harte Ausführungen (H18, H19) werden eingesetzt, wenn Steifigkeit und Maßhaltigkeit in sehr dünnen Blechen entscheidend sind, verringern jedoch deutlich die Biege- und Umformfähigkeit und erschweren Schweiß- oder Nachformvorgänge.

Chemische Zusammensetzung

Element	Mengenbereich %	Bemerkungen
Si	0,2–1,3	Silizium unterstützt die Fließfähigkeit und steuert die Festigkeit bei Dünnblech; Grenzwerte variieren je Hersteller.
Fe	0,4–1,6	Eisen ist Hauptbeitrag zur Festigkeit und verbessert Walz-/Verarbeitungseigenschaften; Überschuss begünstigt Sprödigkeit.
Mn	0,2–0,8	Mangan verfeinert die Kornstruktur und steigert Festigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit.
Mg	0,00–0,2	Magnesium meist gering; kein primärer Festigkeitsgeber in 8011.
Cu	≤0,10	Kupfer wird bewusst niedrig gehalten, um Korrosionsanfälligkeit zu minimieren und Umformbarkeit zu erhalten.
Zn	≤0,25	Zink niedrig gehalten; hohe Zn-Mengen würden Wärmebehandlungseignung bewirken und Eigenschaften verändern.
Cr	≤0,05	Chrom in Spuren zur Kontrolle von Rekristallisation und Kornwachstum.
Ti	≤0,10	Titan nur in Spuren zur Kornfeinung bei Guss-/Barrenmetallurgie.
Sonstige (inkl. Al Rest)	Balance	Kleine Zugaben und Reststoffe werden durch Werkspraxis gesteuert; Endchemie an Produktform angepasst.

Die Legierungszusammensetzung von 8011 legt bewusst den Fokus auf Fe und Si, um Walzstabilität und Festigkeit bei sehr dünnem Blech zu gewährleisten, während Elemente, die Ausscheidungshärtung fördern, minimiert werden. Mangan verbessert Festigkeit und Korrosionsverhalten, ohne die Legierung in die wärmebehandlungsfähige Klasse einzugliedern. Spurenlemente und strenge Kontrolle von Verunreinigungen sind für Folienanwendungen entscheidend, bei denen Oberflächenqualität und Dehnung wichtig sind.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von 8011 hängt stark vom Temperzustand und der Blechdicke ab. In geglühten und leicht kaltverfestigten Zuständen zeigt die Legierung eine niedrige Streckgrenze und hohe Dehnung, geeignet für Tiefziehen und Umformen; in stärker kaltverfestigten Zuständen steigen Streck- und Zugfestigkeit deutlich auf Kosten der Duktilität. Das Verhalten bei dünnem Blech wird durch Walzgeschichte und Kornstruktur beeinflusst; extrem dünne Folien zeigen aufgrund der Textur und Kaltverfestigung abweichende technische Spannungs-Dehnungs-Kurven gegenüber dickerem Blech.

Streck- und Zugfestigkeiten decken einen weiten Bereich ab. Geglühtes Blech kann Streckgrenzen im unteren zweistelligen MPa-Bereich mit Zugfestigkeiten unter 150 MPa aufweisen, während H14–H19-Zustände Streckgrenzen von bis zu 150–220 MPa und Zugfestigkeiten bis zu 250 MPa in optimiert kaltverfestigtem Material erreichen können. Die Härte nimmt mit Kaltverfestigung zu; dünne Folie im vollelektrifizierten Zustand erreicht deutlich höhere Härten als dickeres geglühtes Blech.

Die Ermüdungsfestigkeit hängt von Oberflächenzustand, Eigenspannungen durch Walzen und Temperierung ab; die Lebensdauer bei Dünnblech wird üblicherweise durch Oberflächenfehler und Kerbwirkung bestimmt. Die Blechdicke beeinflusst gemessene Dehnung und scheinbare Duktilität stark; mit abnehmender Dicke sinkt die technische Dehngrenze und anisotropes Verhalten durch Walztextur nimmt zu.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z.B. H14/H18)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~70–150 MPa	~120–250 MPa	Große Spannweite aufgrund Kaltverfestigung und Blechdicke; Folie erreicht höhere Werte nach Tempern.
Streckgrenze	~30–90 MPa	~90–220 MPa	Streckgrenze steigt rapide mit Kaltverfestigung; bei H18/H19 deutlich höher.
Dehnung	20–35 %	1–10 %	Geglühte Zustände bieten hohe Duktilität; vollhart sehr geringe Dehnung.
Härte	25–45 HV	40–95 HV	Härte folgt dem Temperzustand; harte Dünnbleche sind deutlich härter als dickes geglühtes Material.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für Aluminiumlegierungen; leichte Schwankungen durch Legierungselemente.
Schmelzbereich	~600–660 °C	Solidus nahe reinem Al; Schmelzintervall abhängig von Legierung und Verunreinigungen.
Wärmeleitfähigkeit	120–180 W/m·K	Legierungselemente reduzieren Leitfähigkeit gegenüber reinem Al; Dünnblech verbessert Wärmetransport pro Dickeneinheit.
Elektrische Leitfähigkeit	~20–40 %IACS	Niedriger als reines Al und einige gewalzte Legierungen aufgrund Fe/Si; abhängig von Temper und Chemie.
Spezifische Wärmekapazität	~880–920 J/kg·K	Vergleichbar mit anderen Al-Legierungen; nützlich für transiente thermische Berechnungen.
Wärmeausdehnung	23–24 ×10⁻⁶ /K	Lineare Wärmeausdehnung ähnlich anderen Aluminiumlegierungen; bei Konstruktionen mit Mischmetallen zu beachten.

Die physikalischen Eigenschaften spiegeln typisches Aluminiumverhalten wider, modifiziert durch Legierungselemente. Wärme- und Elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber handelsüblichem Aluminium reduziert, aber für viele wärmetechnische und EMV-Anwendungen ausreichend hoch.

Wärmeausdehnung und spezifische Wärmekapazität liegen nahe an anderen gebräuchlichen gewalzten Aluminiumlegierungen, was den Ersatz in weniger kritischen thermischen Ausdehnungsszenarien erleichtert, wobei galvanische Paarungen und Fügesysteme sorgfältig geplant werden müssen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,2–6,0 mm	Festigkeit variiert je nach Zustand; dickere Bleche werden für Strukturtafeln verwendet	O, H12, H14	Weit verbreitet für Verschlussmaterial und dünne Strukturelemente
Folie	0,006–0,2 mm	Sehr hohe scheinbare Festigkeit in harten Zuständen durch Kaltumformung	H14, H18, H19	Hauptanwendung für 8011; extrem enge Dickenkontrolle erforderlich
Platte	>6 mm (selten)	Unüblich; mechanische Eigenschaften unterscheiden sich aufgrund der Walzverfahren	O, H12 (begrenzt)	Plattenproduktion ist für 8011-Chemie unüblich
Strangpressprofil	Profile bis zu moderaten Querschnitten (begrenzt)	Strangpressverhalten möglich, aber nicht typisch für folienorientierte Legierungen	O, H12	Strangpressanbieter nutzen meist andere Aluminiumfamilien; 8011-Strangpressprofile sind Nischenprodukte
Rohr	Dünnwandige Rohre für thermische/Verpackungsanwendungen	Dünnwandige Eigenschaften entsprechen den Zuständen von Blech/Folie	O, H14	Verwendet, wenn dünnwandige, durchgehende Bauteile benötigt werden
Stab/Rundstahl	Nur kleine Durchmesser (selten)	Mechanisches Verhalten abhängig vom Ziehen/Kaltumformung	H12, H14	Nicht die primäre Produktform für 8011 im Vergleich zu anderen Gesenkschmiedellegierungen

8011 ist für die Blech- und Folienproduktion optimiert; Walzpläne, Glühzyklen und Anlauffolienbehandlungen werden speziell auf gewünschte Dicke und Oberflächenbeschaffenheit abgestimmt. Die Unterschiede in der Verarbeitung zwischen Folie und dickerem Blech bestimmen maßgeblich die Mikrostruktur und Anisotropie, weshalb die Produktauswahl sowohl den Herstellungsprozess als auch den Verwendungszweck berücksichtigen sollte.

Stranggepresste oder plattierte 8011-Produkte sind vergleichsweise selten, da alternative Legierungen (6xxx/5xxx-Familien) für Strukturstrangpressprofile, Platten und Stäbe bessere Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit bieten.

Äquivalente Werkstoffgüten

Norm	Werkstoff	Region	Bemerkungen
AA	8011	USA	Bezeichnung der Aluminum Association, häufig in Nordamerika für Folien und Verschlussmaterial verwendet.
EN AW	Kein direktes Einzeläquivalent	Europa	Es werden Legierungen der 8xxx-Reihe produziert, jedoch ist eine direkte EN AW-Nummer für 8011 nicht universell; Lieferantenspezifikationen prüfen.
JIS	Kein direktes Einzeläquivalent	Japan	Japanische Normen können proprietäre Bezeichnungen für ähnliche Chemien verwenden; Querverweise erforderlich.
GB/T	Kein direktes Einzeläquivalent	China	Chinesische Hersteller liefern ähnliche 8xxx-Chemien; Zusammensetzung und Zustand gegenüber AA 8011 verifizieren.

Es gibt keinen universell angenommenen, eins-zu-eins Gegenpart für 8011 in allen Regionen, da 8xxx-Legierungen oft proprietär sind und an Werksprozesse angepasst werden. Hersteller und Einkäufer sollten stets die chemischen und mechanischen Spezifikationen bestätigen, statt sich ausschließlich auf Bezeichnungsnamen zu verlassen, wenn sie zwischen Normen wechseln oder global beschaffen. Geringfügige Variationen in Fe/Si/Mn-Gehalten beeinflussen Umformbarkeit und Verarbeitbarkeit bei dünnen Dicken.

Korrosionsbeständigkeit

8011 bietet typischerweise gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit in chloridfreien Umgebungen, dank der schützenden Aluminiumoxidschicht und kontrollierter Legierungschemie. In Verpackungs- und Haushaltsfolienanwendungen führt die dünne Dicke und Oxidschicht zu guten Leistungen, wobei Oberflächenreinheit und Restsalze aus der Verarbeitung die tatsächliche Korrosionsbeständigkeit stark beeinflussen.

In marinen oder chloridreichen Umgebungen ist 8011 anfälliger für Lochfraß als die magnesiumreichen 5xxx-Legierungen und weist nicht das Opferanodenverhalten zinkreicher Systeme auf. Für dauerhafte maritime Strukturzwecke werden üblicherweise 5xxx oder speziell behandelte Legierungen bevorzugt; 8011 kann in nicht-strukturellen oder beschichteten Anwendungen mit entsprechenden Korrosionsauslegungen verwendet werden.

Spannungsrisskorrosion (SCC) stellt bei 8011 im Allgemeinen ein geringeres Risiko dar als bei einigen hochfesten, wärmebehandelbaren Legierungen, wobei die SCC-Anfälligkeit mit zunehmender Kaltumformung und Restzugspannungen aus der Umformung steigt. Galvanische Wechselwirkungen sind beim Verbinden von 8011 mit fremden Metallen zu beachten; 8011 wirkt anodisch gegenüber Stählen und Kupferlegierungen und beschleunigt dort lokale Korrosion, sofern keine elektrische Isolierung oder Beschichtung vorhanden ist.

Im Vergleich zu 1xxx-Legierungen (kommerziell reines Aluminium) tauscht 8011 etwas geringere absolute Korrosionsbeständigkeit gegen höhere Festigkeit und bessere Verarbeitbarkeit ein. Gegenüber 5xxx-Legierungen bietet 8011 bessere Verarbeitbarkeit in dünnen Dicken, jedoch typischerweise geringere Lochfraßbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit
Die Schweißbarkeit von 8011 ist durch den Einsatz in dünnen Dicken und den Eisen-/Siliziumgehalt, der spröde Intermetallische Bildungen im Schmelzbereich fördern kann, begrenzt. TIG- und MIG-Schweißen sind bei dickeren Blechen mit geeigneter Vorwärmung, Fugenform und hitzearmer Technik möglich, allerdings ist die Schweißbarkeit schlechter als bei 5xxx- oder 6xxx-Legierungen. Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind allgemein gebräuchliche Al-Si (4xxx) oder Al-Mg Schweißdrähte, je nach geforderter Korrosionsbeständigkeit; Schweißen führt zu einer Weichzone (HAZ) und kann eine nachträgliche Kaltumformung oder mechanische Verstärkung erforderlich machen.

Spanbarkeit
Spanbarkeit ist keine primäre Eigenschaft von 8011, da die meisten Bauteile durch Walzen, Umformen und Schneiden hergestellt werden, nicht durch aufwendige Zerspanung. Wenn zerspant wird, lässt sich die Legierung gut bearbeiten, kann aber aufgrund der Duktilität zum Anbacken auf Werkzeugen neigen; Werkzeuge für Aluminium (HSS oder Hartmetall mit geeigneten Beschichtungen) und mittlere bis hohe Schnittgeschwindigkeiten mit positivem Spanwinkel sind typisch. Restliche Eisenhaltige Intermetallische Verbindungen können im Vergleich zu reineren Legierungen erhöhten Werkzeugverschleiß verursachen.

Umformbarkeit
Umformbarkeit ist eine der Stärken von 8011 in geglühten und leicht umgeformten Zuständen und ermöglicht Tiefziehen, komplexe Umformungen und gute Rückfederkontrolle bei Folien- und Verschlussanwendungen. Biegeradien sind bezogen auf Zustand und Dicke auszuwählen; weiche Zustände erlauben enge Radien, während vollharte Zustände viel größere Radien oder stufenweise Umformungen erfordern. Kaltumformung erhöht die Festigkeit, reduziert jedoch schnell die Umformbarkeit, weshalb Fertigungsabläufe oft Zwischen-Glühungen zur Wiederherstellung der Duktilität für mehrstufige Umformprozesse beinhalten.

Wärmebehandlungsverhalten

8011 ist eine nicht wärmehärtbare Legierungsfamilie; die Grundfestigkeit wird über kontrollierte Kaltumformung und Zustandsänderung erreicht, nicht durch Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung. Das Glühen (O-Zustand) dient der Rekristallisation und Maximierung der Duktilität, was für nachfolgendes Tiefziehen oder Folienwalzen essenziell ist.

Künstliche Alterung oder T-Zustandsbehandlungen sind keine Standardverfahren zur Eigenschaftsverbesserung bei 8011; thermische Belastungen oberhalb der normalen Glühtemperaturen führen hauptsächlich zu Weichung und Vergröberung der Mikrostruktur statt zu nützlicher Ausscheidung. Zustandsübergänge werden daher durch mechanische Kaltumformungszyklen und kontrollierte Glühprozesse gesteuert, um die gewünschten mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu erzielen.

Hochtemperatureigenschaften

8011 verliert bei erhöhten Temperaturen an Festigkeit, wobei eine messbare Weichung deutlich unterhalb des Schmelzbereichs einsetzt; die strukturelle Leistungsfähigkeit nimmt ab etwa 150–200 °C, abhängig vom Zustand und der Belastung, ab. Oxidation bei Betriebstemperaturen wird durch die natürliche Schutzschicht begrenzt, jedoch kann längere Hitzeeinwirkung mikrostrukturelle Veränderungen verursachen und die Ermüdungslebensdauer reduzieren.

Das Verhalten der Wärmeeinflusszone (HAZ) beim Schweißen zeigt lokale Weichung und mögliche Änderungen der Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit; für kritische Anwendungen sind möglicherweise mechanische Nachbehandlungen oder Oberflächenbehandlungen erforderlich. Für dauerhaften Betrieb bei hohen Temperaturen werden Legierungen speziell für Kriechen oder Hochtemperaturstabilität dem 8011 vorzuziehen.

Anwendungsbereiche

Branche	Beispielkomponente	Warum 8011 verwendet wird
Verpackung	Haushaltsfolie, Lebensmittelverpackung, Verschlussmaterial	Hervorragende Umformbarkeit in dünnen Dicken, gute Oberflächenqualität und Verarbeitbarkeit
Nahrungsmittel & Getränke	Dosenböden und -deckel	Formstabilität und Kompatibilität mit Umform- und Streckprozessen
Bau	Fassaden- oder Isolationsfolienschichten	Dünnschichtiger Korrosionsschutz und thermische Reflexion
Wärmemanagement	Dünne Wärmeableitungsfolien	Hohe Wärmeleitfähigkeit in dünnem, leichtem Format
Verbrauchsgüter	Flexible Gehäuse, Laminierte	Anpassungsfähigkeit, Barriereeigenschaften und geringes Gewicht

Die Produktspezialisierung von 8011 — dünne, hochwertige Folien und Bleche — macht die Legierung unverzichtbar für Verpackungs- und Verschlussindustrien, in denen die Kombination aus Umformbarkeit, Oberflächenqualität und ausreichender Festigkeit gefordert ist. Die fortgesetzte Verwendung wird durch etablierte Lieferketten und Prozessanlagen geprägt, die auf das Walz- und Glühverhalten der Legierung kalibriert sind.

Auswahlhinweise

Bei der Auswahl von 8011 sollten Anwendungen priorisiert werden, die hochqualitative dünnwandige Bleche oder Folien erfordern, in denen Umformbarkeit und Maßhaltigkeit entscheidend sind. Für Tiefziehen und Verschlüsse sind weichere Zustände zu wählen, für steife, sehr dünne Dicken harte Zustände, bei denen Steifigkeit gefordert ist.

Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (1100) bietet 8011 eine höhere Festigkeit und bessere Verarbeitbarkeit bei dünnen Blechstärken, allerdings auf Kosten einer etwas geringeren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit. Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet 8011 in der Regel eine bessere Verarbeitbarkeit und ist speziell für die Folienherstellung optimiert; hingegen sind 5xxx-Legierungen in Bezug auf Chloridkorrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit überlegen. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061/6063 erreicht 8011 zwar eine geringere maximale Festigkeit, wird jedoch bevorzugt eingesetzt, wenn Dünnblechumformbarkeit und eine oberflächenqualitätsorientierte Folienherstellung entscheidend sind.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl von 8011 gegenüber benachbarten Legierungsfamilien stets Kosten, Verfügbarkeit, Kompatibilität mit Verarbeitungsgeräten sowie die Einsatzumgebung (insbesondere Exposition gegenüber Chloriden und erforderliche Schweißbarkeit).

Abschließende Zusammenfassung

8011 bleibt eine relevante technische Legierung, da sie speziell für Dünnblech- und Folienproduktion optimiert ist, bei der ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Umformbarkeit und Oberflächenqualität erforderlich ist. Ihre chemische Zusammensetzung und Härtezustandsoptionen unterstützen die Serienfertigung von Verpackungen und Verschlüssen, wodurch sie eine praktische Wahl darstellt, wenn Folienqualität und Maßhaltigkeit im Vordergrund stehen.