Aluminium 8075: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Legierung 8075 ist eine hochfeste, wärmebehandelbare Aluminiumlegierung, die funktional eher zur hochfesten Zn‑Mg‑Cu-Familie als zu den gängigen 1xxx–6xxx-Aluminiumreihen gehört. Sie wird typischerweise der Aluminium-8xxx-Reihe zugeordnet, bei der die chemische Zusammensetzung so abgestimmt ist, dass die Festigkeit maximiert und gleichzeitig eine akzeptable Zähigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit für Strukturbauteile gewährleistet wird.

Die Hauptlegierungselemente in 8075 sind Zink und Magnesium, ergänzt durch kontrollierte Zugaben von Kupfer und Mikrolegierungselementen wie Chrom, Zirkonium oder Titan zur Kornfeinung und Steuerung der Rekristallisation. Die Festigkeitssteigerung erfolgt hauptsächlich durch Ausscheidungshärtung (Lösungsbehandlung, gefolgt von Abschrecken und künstlichem Altern), wodurch feine η-Phasen (MgZn2) gebildet werden, die eine hohe Streck- und Zugfestigkeit bewirken.

Wesentliche Eigenschaften von 8075 sind ein hohes spezifisches Festigkeitsgewicht, mäßig bis schlechte Schweißbarkeit bei Schmelzschweißverfahren, verminderte elektrische und thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu reinem Aluminium sowie eingeschränkte Kaltumformbarkeit in den ausgereiften Zuständen. Typische Anwendungsgebiete sind Luftfahrtstrukturen, Hochleistungs-Transportbauteile sowie ausgewählte marine oder schienengebundene Strukturbauteile mit hohem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis.

Ingenieure wählen 8075, wenn eine Kombination aus hoher Festigkeit, Schadensresistenz und verbesserter Korrosionsbeständigkeit (im Vergleich zu älteren 7xxx-Legierungen) erforderlich ist und wenn Material- und Fertigungskosten durch Gewichtseinsparungen gerechtfertigt sind. Die Legierung wird gegenüber legierungsärmeren Werkstoffen bevorzugt, wenn höchste Bauteilleistung gefragt ist, und gegenüber anderen 7xxx-Legierungen, wenn spezielle Fertigungseigenschaften oder Korrosionsverhalten vorteilhaft sind.

Ausführungen (Temperzustände)

Temper	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, verwendet für komplexes Umformen und Fügen vor der Festigkeitssteigerung
H14	Niedrig–Mittel	Mittel	Gut	Mäßig	Verfestigt und teilweise stabilisiert für moderate Festigkeit und gute Umformbarkeit
T5	Mittel–Hoch	Niedrig–Mittel	Mäßig	Schlecht–Mäßig	Abgekühlt von einer erhöhten Temperatur und künstlich gealtert; praktisch für Strangpressprofile
T6	Hoch	Niedrig	Schlecht	Schlecht	Lösungsgeglüht, abgeschreckt und künstlich gealtert; erzielt nahezu maximale Festigkeit
T651	Hoch	Niedrig	Schlecht	Schlecht	T6 mit durch Strecken entspannter Eigenspannung zur Minimierung von Eigenspannungen nach Abschrecken
T76 / T77	Mittel–Hoch	Mittel	Besser als T6	Schlecht	Überaltert oder modifizierte Alterung zur Verbesserung der Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit auf Kosten der Höchstfestigkeit

Der Temperzustand beeinflusst maßgeblich den Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität: geglühte und verfestigte Zustände bieten die beste Umformbarkeit, während T6/T651 die höchsten statischen Festigkeiten liefern. Überalterung (T76/T77) ist eine übliche Wahl in der Serienfertigung, wenn eine verbesserte Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion auf Kosten der Spitzenfestigkeit gewünscht wird.

Chemische Zusammensetzung

Element	%-Bereich	Bemerkungen
Si	0,10–0,50	Entoxidationsmittel und Kornrandphasenbildner; zu hohe Werte verringern die Zähigkeit
Fe	≤0,50	Verunreinigungselement; trägt zu intermetallischen Phasen bei, die die Duktilität mindern können
Mn	≤0,30	Beeinflusst Kornstruktur und verbessert die Zähigkeit geringfügig
Mg	1,8–2,6	Wesentlicher Festigkeitsgeber; bildet mit Zn MgZn2-Ausscheidungen
Cu	0,8–1,9	Erhöht Festigkeit und Härte, kann aber Korrosionsbeständigkeit vermindern, wenn überdosiert
Zn	5,0–6,5	Hauptfestigkeitsträger durch Bildung von Mg-Zn-Ausscheidungen; zentral für hohe Festigkeit
Cr	0,05–0,25	Mikrolegierung für Rekristallisationskontrolle und verbesserte Zähigkeit
Ti	≤0,20	Kornfeiner bei Zugabe in geringen Mengen während Gießen/Strangpressen
Sonstige / Al Balance	Balance	Spuren von Zr, V oder anderen Elementen können zur Steuerung von Ausscheidungen und Kornwachstum vorhanden sein

Das Verhältnis von Zink, Magnesium und Kupfer bestimmt die grundlegende Ausscheidungschemie, welche die Spitzenfestigkeit nach Lösungsglühen und Auslagern festlegt. Mikrolegierungselemente wie Cr, Zr und Ti werden gezielt zur Kornfeinung, Rekristallisationsbegrenzung und Stabilisierung der Mikrostruktur während der thermomechanischen Verarbeitung eingesetzt, was die Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen rissbedingte Spannungen verbessert.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugverhalten verhält sich 8075 wie andere hochzinkhaltige ausscheidungshärtbare Legierungen: Streck- und Zugfestigkeiten steigen nach Lösungsglühen und künstlichem Altern stark an, während die Duktilität abnimmt. Vergütete Zustände (T6/T651) liefern hohe Streckfestigkeit und guten Erhalt des Elastizitätsmoduls, während geglühte oder H-Zustände durch höhere Dehnungswerte bessere Umformeigenschaften bieten. Die Ermüdungsfestigkeit wird stark von Oberflächenzustand, Blechdicke und Eigenspannungen beeinflusst; Kugelstrahlen und sorgfältige Oberflächenbehandlung können die Lebensdauer deutlich erhöhen.

Die Streckgrenze in der Ingenieurpraxis für die Spitzenzustände kann Werte erreichen, die typisch für hochfeste 7xxx-Legierungen sind; Ermüdungsrissausbreitungsraten und Schadensfestigkeit reagieren empfindlich auf Mikrostruktur und Fertigungshistorie. Die Härte korreliert eng mit der Zugfestigkeit und wird in der Produktion zur Überwachung des Alterungszustands verwendet, wobei Rockwell- oder Vickers-Härtemessungen schnelle Bewertungen ermöglichen. Dickeneffekte sind signifikant: dickere Querschnitte kühlen nach dem Abschrecken langsamer ab, zeigen geringere Ausscheidungsdichte und somit reduzierte Festigkeit, sofern nicht durch kontrollierte Prozessführung oder Überalterung kompensiert.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Temperzustand (T6/T651)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~200–320 MPa (typisch für stark geglüht)	~470–540 MPa (typisch ausgeprägt gealtert)	Breiter Bereich abhängig von Dicke, Alterung und exakter Chemie
Streckgrenze	~70–180 MPa	~400–480 MPa	Streckgrenze variiert mit Alterungsablauf; T6/T651-Werte sind hoch für Strukturbauteile
Dehnung	15–25 %	6–12 %	Dehnung nimmt in ausgereiften Zuständen deutlich ab
Härte	~40–75 HV	~150–185 HV	Härte korreliert mit Ausscheidungshärtung und dient zur Qualitätssicherung bei Wärmebehandlung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	~2,78 g/cm³	Typisch für hochzinkhaltige Aluminiumlegierungen; wichtig für Massenberechnungen
Schmelzbereich	Solidus ~480–510 °C; Liquidus ~640–655 °C	Legierungselemente erweitern den Schmelzbereich gegenüber reinem Aluminium
Wärmeleitfähigkeit	~120–150 W/m·K (temperabhängig)	Niedriger als bei hochreinem Aluminium wegen Legierungselementen
Elektrische Leitfähigkeit	~28–40 % IACS	Verringert bei höheren Zn- und Cu-Gehalten; variiert mit Temper und Verarbeitung
Spezifische Wärme	~0,88–0,92 kJ/kg·K	Typisch für Aluminiumlegierungen im Strukturbaubereich
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Standardwert für Aluminium bei der Strukturauslegung

Die physikalischen Eigenschaften spiegeln den hohen Legierungsgehalt wider: Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber niedrig legiertem Aluminium reduziert, bleiben aber bezogen auf Masse gegenüber Stahl vorteilhaft. Die Schmelz- bzw. Solidustemperaturen sind für Schweiß- und Wärmebehandlungsverfahren wichtig; der relativ breite Schmelzbereich und legierungsbedingte tiefschmelzende intermetallische Phasen erhöhen das Risiko von Heißrissen beim Schmelzschweißen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,5–6,0 mm	Dünne Blechdicken erzielen nach dem Auslagern annähernd die Höchstfestigkeit	O, H14, T5, T6, T651	Weit verbreitet für Außenhaut und dünne Strukturtafeln
Platte	6–200+ mm	Dickere Querschnitte erfordern kontrolliertes Abschrecken und können geringere erreichbare Festigkeiten aufweisen	O, T6, T651	Dicke Platten benötigen kontrolliertes Abschrecken oder können in überaltertem Zustand verwendet werden
Strangpressprofil	Variable Querschnitte	Festigkeit abhängig von Abschnittsdicke und T-Zuständen	T5, T6, T651	Strangpressprofile sind ausscheidungshärtbar; komplexe Profile mit kontrollierter Homogenisierung möglich
Rohr	Außendurchmesser variiert	Nahtlos oder geschweißt; mechanische Eigenschaften abhängig von Wanddicke und Wärmebehandlung	O, T6	Häufig für hochfeste Strukturrohre und Fahrgestellteile
Stab/Stange	Durchmesser bis 200 mm	Stäbe benötigen Lösungsglühen und kontrolliertes Abschrecken für optimale Eigenschaften	O, T6	Verwendet, wenn hoher Flächenträgheitsmoment und lokale Festigkeit gefordert sind

Die Bearbeitungsunterschiede zwischen dünnen und dicken Produkten sind maßgeblich, da die Abschreckgeschwindigkeit die Kernbildung der Ausscheidungen während des Auslagerns steuert. Bleche und Strangpressprofile kühlen schnell ab und erreichen nach Standardauslagerung höhere Festigkeiten; Platten und große Stäbe erfordern häufig modifizierte Wärmebehandlungen oder akzeptieren geringere Höchstfestigkeiten, um Abschreckrisse oder inhomogene Eigenschaften zu vermeiden. Konstrukteure müssen Form und Zustand so wählen, dass ein ausgewogenes Verhältnis von Umformbarkeit, Endfestigkeit und Fertigungsweg erreicht wird.

Äquivalente Qualitäten

Norm	Qualität	Region	Hinweise
AA	8075	USA	Gängige Bezeichnung bei Herstellern und Lieferanten
EN AW	Nicht weitgehend standardisiert	Europa	Kein direktes 1:1-EN-Pendant; Konstrukteure nutzen oft EN AW-7075 oder EN AW-7020 als funktionelle Analogien mit sorgfältiger Gegenprüfung
JIS	Nicht direkt standardisiert	Japan	Äquivalent selten gelistet; lokale Spezifikationen und Lieferanten-DS werden verwendet
GB/T	Nicht weitgehend standardisiert	China	Kein direktes GB/T-Äquivalent; chinesische Werke liefern ähnliche Chemien unter firmeneigenen Bezeichnungen

Ein universell akzeptiertes 1:1-Pendant über alle Normen hinweg für 8075 existiert nicht; die Legierung wird primär durch Lieferantenspezifikationen und Anforderungen der Luftfahrt-OEM gesteuert. Bei internationalen Substitutionen sollten Ingenieure detaillierte Chemie-, Wärmebehandlungs- und mechanische Eigenschaftsdaten vergleichen, statt sich nur auf Qualitätsbezeichnungen zu verlassen, da kleine Unterschiede bei Cu/Mg/Zn oder Mikrolegierungselementen die Auslagerungsreaktion und Korrosionsbeständigkeit erheblich beeinflussen können.

Korrosionsbeständigkeit

Die atmosphärische Korrosionsbeständigkeit von 8075 entspricht typischen hoch-Zn, ausscheidungshärtbaren Legierungen: mäßig in milden Umgebungen, jedoch empfindlich gegenüber chloridreichen oder verschmutzten Atmosphären ohne Schutzbeschichtungen. Das Risiko von Schichtablösungs- und interkristalliner Korrosion erhöht sich bei mikrostrukturen mit hoher Höchstfestigkeit, insbesondere bei dickeren Querschnitten oder unsachgemäßer Verarbeitung, daher werden in exponierten Anwendungen üblich Überzüge, Umwandlungsbeschichtungen, Eloxieren oder organische Beschichtungen eingesetzt.

In maritimen Umgebungen erfordert 8075 konstruktive Maßnahmen und Schutz, da chloridinduzierte Lochfraß- und Lokal-Korrosion Ermüdungsrisse initiieren kann; dennoch ist es bei ordnungsgemäßer Beschichtung und Detailausführung für Meeresaufbauten geeignet, wo Gewichtsersparnis entscheidend ist. Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) ist ein zentrales Konstruktionskriterium: Höchstausgelagerte Zustände (T6/T651) zeigen höhere SCC-Sensitivität, während Überalterungsstrategien (T76/T77) oder thermomechanische Bearbeitung zur Verbesserung der SCC-Beständigkeit bei gewissem Festigkeitsverlust eingesetzt werden.

Galvanische Wechselwirkungen sind konstruktiv zu berücksichtigen: 8075 ist anodisch gegenüber vielen Edelstählen und Kupferlegierungen, daher ist bei der Kombination mit anderen Metallen Vorsicht geboten. Im Vergleich zu 5xxx-Legierungen (z.B. 5052) bietet es höhere Festigkeit, jedoch geringere intrinsische Korrosionsbeständigkeit; gegenüber älteren 7xxx-Legierungen werden 8075-Varianten oft mikrolegiert und mit modifizierten Auslagerungsprozessen hinsichtlich Schichtablösung verbessert.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Das Schmelzschweißen von 8075 ist aufgrund des hohen Zn- und Mg-Gehalts herausfordernd, was zu Heißrissen und einer weichen Wärmeeinflusszone (WEZ) mit erheblichem Festigkeitsverlust führt. Reibschweißverfahren (FSW) sind das bevorzugte Füge-Verfahren für Strukturbauteile, da sie die feine Ausscheidungsverteilung erhalten und die WEZ-Erweichung minimieren. Bei erforderlichem Schmelzschweißen sind niedrigfeste Zusatzwerkstoffe, Vor- und Nachwärmen sowie mechanische Verbindungsmittel zu empfehlen; das geschweißte Bauteil weist meist deutlich geringere Festigkeit als das Grundmaterial auf, außer spezielle Verfahren werden angewandt.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 8075 wird als moderat eingestuft; die Legierung lässt sich besser im weichgeglühten Zustand bearbeiten, während in höhstausgelagertem Zustand (z.B. T6) die Härte erhöhten Werkzeugverschleiß verursacht. Hartmetallwerkzeuge mit hohem positiven Spanwinkel und stabile Maschinenaufbauten werden empfohlen. Die Schnittparameter sollten höhere Schnittgeschwindigkeiten bei großzügiger Kühlschmierung bevorzugen, um Aufbauschneiden zu vermeiden. Die Spanbildung ist bei dünnen Querschnitten diskontinuierlich und bei duktilen geglühten Zuständen kontinuierlich; daher sind Werkzeuggeometrie und Kühldeckstrategie entsprechend anzupassen, um Spanabfuhr und Oberflächenqualität zu optimieren.

Umformbarkeit

Umformprozesse sind in O-Zustand und leicht kaltverfestigten Zuständen am einfachsten, da Dehngrenze und Biegefähigkeit hoch sind; Höchstfestigkeitszustände wie T6 sind für komplexe Kaltumformungen ohne Zwischenglühen ungeeignet. Mindestbiegeradien sollten bei T6 konservativ gewählt werden (typisch ≥3–6 × Blechdicke, abhängig von Werkzeug und Radius). Zieh- und Streckumformungen sind in vorgeglühten Zuständen möglich, gefolgt von nachgelagerter Wärmebehandlung zur Festigkeitsrückgewinnung. Für enge Radien oder Tiefziehen empfiehlt sich Material in O-Zustand zu bestellen und anschließend Lösungsglühen und Auslagern einzuplanen.

Wärmebehandlungsverhalten

Als wärmebehandelbare Legierung reagiert 8075 auf klassische Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagerungsfolge. Das Lösungsglühen erfolgt meist bei Temperaturen nahe der Solvus-Grenze (ca. 475–500 °C, abhängig von Abschnittsdicke) zum Auflösen löslicher Phasen, gefolgt von schnellem Abschrecken, um eine übersättigte feste Lösung zu erhalten. Die künstliche Auslagerung folgt, wobei T5 für direktes Auslagern ohne Vorlösungen und T6 für Lösungsglühen plus Auslagern steht; die Auslagetemperaturen liegen typischerweise zwischen 120 °C und 180 °C, je nach gewünschtem Festigkeits-/Zähigkeitsprofil.

T651 zeigt einen T6-Zustand mit kontrolliertem Dehnen oder Spannungsabbau nach dem Abschrecken, um Restverzerrungen in Strukturteilen zu minimieren – typisch für Luftfahrtplatten. Überalterung (T76/T77) verwendet höhere oder verlängerte Auslagerung zur Vergröberung der Ausscheidungen, was die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion und Schichtablösung reduziert, dabei aber die Höchstfestigkeit senkt und die Umweltbeständigkeit verbessert. Nicht wärmebehandelbare Eigenschaften beschränken sich auf Kaltumformen vor Auslagerung und Glühprozesse zur Duktilitätsherstellung vor der Endwärmebehandlung.

Hochtemperatureinsatz

8075 verliert bei Temperaturen oberhalb Raumtemperatur deutlich an Festigkeit; die meiste Tragfähigkeit ist über etwa 100–150 °C reduziert, wodurch eine dauerhafte Nutzung in heißem Umfeld, wie Motor- oder Heißstrukturanwendungen, ungeeignet ist. Die Oxidation an Luft ist gering (Aluminium bildet eine schützende Oxidschicht), allerdings beschleunigen erhöhte Temperaturen die Veränderung des Zustands und die Vergröberung der Ausscheidungen, was mechanische Eigenschaften mindert und die Korrosionsbeständigkeit beeinflussen kann.

Die während des Schweißens entstehende WEZ zeigt ebenfalls lokale Überalterung und Erweichung, was den Festigkeitsverlust in der Nahtzone verstärkt und eine kritische Detailauslegung für Heißstrukturen erfordert. Für Kurzzeiteinwirkungen oder Prozesse wie Löten ist eine sorgfältige thermische Kontrolle sowie Vor- und Nachwärmebehandlung notwendig, um schädliche Mikrostrukturveränderungen zu vermeiden.

Anwendungen

Branche	Beispielfunktion	Warum 8075 verwendet wird
Luftfahrt	Rumpfbleche, Strukturteile	Hohes Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis und gute Ermüdungs- und Oberflächeneigenschaften für Flugzeugstrukturen
Marine	Leichtbau-Strukturelemente	Gewichtsersparnis und gute beschichtete Korrosionsbeständigkeit bei sorgfältiger Ausführung
Automobil / Transport	Hochleistungs-Chassis- und Fahrwerkskomponenten	Hohe spezifische Festigkeit reduziert Masse und verbessert das dynamische Ansprechverhalten
Elektronik	Strukturelle Tragarme und Halterungen	Kombination aus Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit für thermische Strukturpfade

Zusammenfassend konzentriert sich das Einsatzspektrum von 8075 auf Anwendungen mit hohen statischen und Ermüdungsfestigkeitsanforderungen, bei denen spezialisierte Fertigungs- oder Schutzmaßnahmen gerechtfertigt sind. Der Einsatz ist besonders wirkungsvoll in gewichtsoptimierten Strukturen, wo traditionelle Aluminiumlegierungen ohne übermäßige Dicke die Festigkeitsziele nicht erreichen können.

Auswahlhinweise

Für eine schnelle Auswahlhilfe wählen Sie 8075, wenn Sie eine hochfeste, ausscheidungshärtbare Legierung mit mechanischer Leistung auf Luft- und Raumfahrt-Niveau benötigen und eingeschränkte Schweißbarkeit sowie korrosionsschützende Maßnahmen akzeptieren können. Die Spezifikation ist besonders dann sinnvoll, wenn gewichtskritische Steifigkeit und hohe Ermüdungsfestigkeit die Konstruktionsparameter bestimmen und wenn geeignete Fertigungsverfahren (FSW, kontrolliertes Abschrecken, spezielle Vergütungsprozesse) zur Verfügung stehen.

Im Vergleich zu reinem Aluminium (1100) tauscht 8075 elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Umformbarkeit gegen eine deutlich höhere Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit ein. Im Vergleich zu häufig eingesetzten, durch Kaltverfestigung gehärteten Legierungen (3003 / 5052) liegt 8075 mit seiner Festigkeit deutlich höher, benötigt jedoch in der Regel Beschichtungen und präzise Korrosionsschutzmaßnahmen, um die Umweltbeständigkeit der 5xxx-Reihe zu erreichen. Im Vergleich zu gebräuchlichen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 bietet 8075 eine höhere maximale Festigkeit für Strukturbauteile; wählen Sie 8075, wenn das optimale Festigkeits-Gewichts-Verhältnis wichtiger ist als die breitere Fertigbarkeit und Schweißfreundlichkeit der 6xxx-Familie.

Abschließende Zusammenfassung

Die Legierung 8075 behält ihre Bedeutung im modernen Engineering, wenn hohe spezifische Festigkeit und abgestimmte Ermüdungsperformance entscheidend sind und die Fertigungsprozesse sowie Schutzmaßnahmen vorhanden sind, um Schweißbarkeit und Korrosionsschutz auszugleichen. Ihre wärmebehandelbare Eigenschaft und anpassbaren Auslagerungsstrategien machen sie zu einem vielseitigen Werkstoff für leistungsstarke, gewichtsoptimierte Strukturbauteile.