Aluminium A2017: Zusammensetzung, Eigenschaften, Anlieferungszustand und Anwendungen

Umfassender Überblick

A2017 ist eine Aluminium-Kupfer-Legierung aus der 2xxx-Serie der geschmiedeten Aluminiumlegierungen. Das Hauptlegierungselement ist Kupfer, ergänzt durch Mangan und geringe Anteile an Magnesium, Chrom und Silizium, um Festigkeit, Kornstruktur und Zerspanbarkeit gezielt einzustellen.

A2017 ist eine wärmebehandelbare (aushärtbare) Legierung; der primäre Festigkeitsmechanismus ist Ausscheidungshärtung durch Lösungsglühen und künstliches Altern, ergänzt durch kontrollierte Kaltverformung in ausgewählten Zuständen. Die Kombination aus Ausscheidungshärtung und Feinkornkontrolle erzeugt deutlich höhere statische und Ermüdungsfestigkeit als typische reine oder kaltverfestigte Legierungen.

Wesentliche Eigenschaften von A2017 sind ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Zerspanbarkeit in bestimmten Zuständen, moderate Korrosionsbeständigkeit (geringer als bei 5xxx- und 6xxx-Familien) sowie eingeschränkte Schweißbarkeit im Vergleich zu kupferfreien Legierungen. Typische Einsatzbereiche von A2017 sind Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung für Beschläge und Bauteile, präzise mechanische Komponenten im Automobil- und Maschinenbau sowie Spezialschmiedeteile und Strangpressprofile, wo hohe Festigkeit und Maßhaltigkeit gefordert sind.

Ingenieure wählen A2017, wenn eine Konstruktion höhere Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit als die 1xxx/3xxx/5xxx-Serien erfordert, dabei aber eine gute Zerspanbarkeit für komplexe oder präzise Bauteile erhalten bleiben soll. A2017 wird bevorzugt, wenn mechanische Leistung, enge Fertigungstoleranzen und lokale Steifigkeit Priorität haben und Schutzbeschichtungen oder konstruktive Maßnahmen Korrosionsangriffe minimieren können.

Wärmezustände

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch	Hervorragend	Hervorragend	Vollständig geglüht; optimal für Umformung und Spannungsabbau
T4	Mittel–hoch	Moderat	Gut	Eingeschränkt	Natürlich gealtert nach Lösungsglühen; gutes Verhältnis von Festigkeit und Umformbarkeit
T6	Hoch	Niedrig–moderat	Mäßig	Schlecht	Gelöst und künstlich gealtert für maximale Festigkeit
T651	Hoch	Niedrig–moderat	Mäßig	Schlecht	T6 mit Spannungsarmglühen (Dehnen), zur Minimierung von Eigenspannungen und Verzug
H1x / H2x (z. B. H14)	Variabel	Reduziert	Gut bis mäßig	Eingeschränkt	Kombinationen aus Kaltverformung und Alterung; Stärke und Umformbarkeit auf spezifische Teile abgestimmt

Der Wärmezustand hat erheblichen Einfluss auf die mechanischen und fertigungstechnischen Eigenschaften von A2017. Der geglüht Zustand (O) bietet die beste Duktilität und Umformbarkeit für Tiefziehen und komplexes Biegen, während lösungsgeglühte und künstlich gealterte Zustände (T6/T651) höchste Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit zu Lasten der Dehnung liefern.

Die Wahl des Zustands beeinflusst auch die Zerspanbarkeit und das Verzugsrisiko: Härtere Zustände lassen sich anders bearbeiten und sind anfälliger für Rissbildung beim Schweißen, wohingegen spannungsarm geglühte Zustände (T651) Verzug bei Maßtoleranzen reduzieren.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Si	≤ 0,5	Kontrolliert niedriger Siliziumgehalt zur Begrenzung spröder Intermetallische und zur Erhaltung der Zerspanbarkeit
Fe	≤ 0,7	Restverunreinigung; zu hoher Fe-Gehalt bildet harte Intermetallische, die Zähigkeit mindern
Mn	0,3–0,9	Kornstrukturkontrolle und Festigkeitssteigerung durch Streuung von Intermetallischen
Mg	0,1–0,5	Geringer Anteil zur Ausscheidungsbeeinflussung und Modifikation des Alterungsprozesses
Cu	3,5–5,5	Hauptlegierungselement; bildet Al-Cu-Ausscheidungen, die für die Aushärtung verantwortlich sind
Zn	≤ 0,25	Niedrig gehalten, um unerwünschte Festigkeitssteigerung und Korrosionsanfälligkeit zu vermeiden
Cr	0,05–0,25	Mikrostrukturkontrolle; reduziert Rekristallisation bei thermomechanischer Behandlung
Ti	0,02–0,15	Kornfeinung bei Guss- oder Scherprodukten; verbessert Zähigkeit und Gefüge
Andere (jeweils)	≤ 0,05	Spurenelemente und Verunreinigungen; Rest Aluminium

Der Kupfergehalt ist der bestimmende Faktor für die mechanischen Eigenschaften von A2017: Kupferreiche Ausscheidungen (θ′/θ-Phasen), erzeugt durch Lösungsglühen und Alterung, verleihen der Legierung den Großteil ihrer Festigkeit. Mangan und Chrom verfeinern die Korngröße und begrenzen das Wachstum unerwünschter Intermetallische, wodurch Zähigkeit erhalten und Ermüdungsfestigkeit verbessert werden. Niedriger Silizium- und Zinkgehalt halten spröde Phasen und galvanische Effekte gering, während Titan in kleinen Mengen als Kornfeiner während Gießen und Verarbeitung verwendet wird.

Mechanische Eigenschaften

A2017 zeigt deutliche Unterschiede zwischen geglühten und gealterten Zuständen. Im geglühten Zustand bietet die Legierung gute Duktilität und moderate Festigkeit; im wärmebehandelten und gealterten Zustand erreicht sie deutlich höhere Zug- und Streckgrenzen aufgrund der feinen Al–Cu-Ausscheidungen. Die Dehnung sinkt bei den hochfesten Zuständen und die Härte steigt entsprechend an, weswegen die Wahl des Zustands einen Kompromiss zwischen Umformbarkeit und endgültigen mechanischen Anforderungen darstellt.

Das Ermüdungsverhalten gehört zu den Stärken von A2017 bei korrekter Wärmebehandlung und Oberflächenbearbeitung, mit guter Rissinitiierungswiderstand gegenüber weicheren Legierungen; die Ermüdungsrissausbreitung ist allerdings empfindlich gegenüber Oberflächendefekten, Korrosion und wärmebeeinflussten Zonen aus Schweißprozessen. Die Blech- oder Querschnittsdicke beeinflusst die erreichbaren Eigenschaften: dickere Querschnitte sind schwieriger effektiv abzuschrecken und zeigen möglicherweise geringere Spitzenhärte und Festigkeit nach der Alterung.

Die Abschreckempfindlichkeit ist ein wichtiger Parameter im Verarbeitungsprozess—schnelle Abkühlung nach Lösungsglühen maximiert Übersättigung und anschließende Ausscheidung; mangelhafte Abschreckraten führen zu geringerer Festigkeit und verschlechtertem Ermüdungsverhalten. Der Kupferanteil reduziert zudem die Toleranz gegenüber lokalen Erwärmungen (Schweißen oder zerspanungsbedingte Wärme) wegen der Erweichung in der wärmebeeinflussten Zone.

Eigenschaft	O/ geglüht	Wesentlicher Zustand (T6/T651)	Hinweise
Zugfestigkeit	180–260 MPa	400–470 MPa	T6 erreicht die Konstruktionsfestigkeit durch Ausscheidungshärtung
Streckgrenze	75–140 MPa	340–400 MPa	Streckgrenze steigt nach Alterung deutlich; Werte abhängig vom genauen Temperatur-/Alterungszyklus
Dehnung	18–30 %	8–12 %	Duktilität ist in hochfesten Zuständen reduziert; entscheidend für Umformprozesse
Härte (HB)	60–85 HB	120–160 HB	Härteverlauf folgt der Zugfestigkeit; praktisch für schnelle Qualitätskontrollen

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,78 g/cm³	Leicht höher als reines Aluminium wegen des Kupferanteils
Schmelzbereich	~500–640 °C	Breiter Solidus–Liquidus-Bereich typisch für geschmiedete Al-Cu-Legierungen
Wärmeleitfähigkeit	~120–140 W/m·K	Niedriger als bei reinem Al und kupferfreien Legierungen durch Kupfer und andere Legierungselemente
Elektrische Leitfähigkeit	~24–36 % IACS	Vermindert durch Legierungselemente; nicht geeignet als primärer elektrischer Leiter
Spezifische Wärme	~880 J/kg·K	Vergleichbar mit anderen geschmiedeten Aluminiumlegierungen
Thermische Ausdehnung	~23,5 µm/m·K	Typischer Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium; wichtig für Passungen und Toleranzen

Die höhere Dichte und die niedrigere Wärme- und elektrische Leitfähigkeit von A2017 im Vergleich zu reinem Aluminium spiegeln den Kompromiss bei der Legierung mit Kupfer zur Festigkeitssteigerung wider. Die Legierung bleibt für viele Anwendungen ein effizienter Wärmeleiter, jedoch sollten Konstrukteure nicht die thermischen oder elektrischen Eigenschaften von 1xxx-Serienlegierungen erwarten.

Thermische Ausdehnung und spezifische Wärme liegen nahe bei anderen Aluminiumlegierungen, wodurch Konstrukteure das thermische Wachstum in Baugruppen und verschraubten Verbindungen berücksichtigen müssen. Der Schmelz- und Solidusbereich gibt Hinweise auf zulässige Wärmeeinbringung und definiert sichere Temperaturbereiche für Lösungsglühen und Schweißprozesse.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,3–6 mm	Dünne Bleche erreichen nach Wärmebehandlung nahezu Spitzenwerte	O, T4, T6, T651	Verwendet für Präzisionsplatten und bearbeitete Bauteile nach Stabilisierung
Platte	6–100+ mm	Starke Querschnitte können anlaufsensitiv sein; eventuell geringere erzielte Festigkeit	O, T4, T6 (mit Vorsicht)	Erfordert kontrolliertes Abschrecken und manchmal Überalterung zur Stabilisierung
Strangpressprofil	Variable Querschnitte	Strangpressbarkeit eingeschränkt gegenüber 6xxx; mechanische Eigenschaften abhängig vom Zustand	T4, T6	Komplexe Profile möglich, benötigen aber sorgfältige Kontrolle von Kühlung und Alterung
Rohr	Außen-/Innendurchmesser nach Spezifikation	Gut für hochfeste Konstruktionrohre bei ausscheidungshärtendem Zustand	O, T6	Geschweißte oder nahtlose Varianten; Beachtung der Wärmeeinflusszone (WEZ) bei geschweißten Rohren
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis ca. 200 mm	Stäbe behalten gute Zerspanbarkeit und zeigen volles Ansprechverhalten auf Wärmebehandlung	O, T6	Häufig für Drehteile, Befestigungselemente und Luftfahrteinbauteile

Die Produktform beeinflusst die Fertigungsstrategie: Dünnblechteile können durch Lösungsglühen und schnelles Abschrecken volle Festigkeit erlangen, während dicke Platten und große Strangpressprofile angepasste Abschreck- und Alterungszyklen brauchen, um Eigenschaftsgradienten zu vermeiden. Die Parameter für Strangpressen und Schmieden unterscheiden sich von häufig extrudierten 6xxx-Legierungen; Werkzeuganforderungen und Prozessfenster müssen A2017s höhere Festigkeit und geringere Duktilität in Spitzenzuständen berücksichtigen.

Die Produktauswahl steuert auch die Fertigung: Blech und Stab werden typischerweise für Zerspanung und Präzisionsteile genutzt, während Platte und Strangpressprofile sich für Strukturkomponenten mit großen Querschnitten eignen. Geschweißte Rohrformen müssen die WEZ-Erweichung durch Konstruktion und Nachbehandlung berücksichtigen.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Bezeichnung	Region	Bemerkungen
AA	A2017 / A2017A	USA	Übliche nordamerikanische Bezeichnung; A2017A deutet häufig auf engere Toleranzen hin
EN AW	2017 / 2017A	Europa	EN AW-2017A wird meist für Schmiedeprodukte angegeben; W.Nr. Angaben prüfen
JIS	A2017	Japan	JIS entspricht nominal der AA-Serie für diese Legierung; lokale Spezifikationen prüfen
GB/T	2017 / 2A17	China	Chinesische Normen listen meist 2A17 als vergleichbare Legierung; Prozessklassen abgleichen

Die Legierung ist breit standardisiert, es können jedoch kleine Unterschiede zwischen A2017 und A2017A (verschärfte Reinheitsgrenzen) oder zwischen regionalen Normen bestehen, die zulässige Verunreinigungen und Produktformen regeln. Beim Austausch zwischen Spezifikationen sind exakte Chemie und Vergütungspläne zu prüfen, da mechanische Eigenschaften und Prozessfenster durch kleine Zusammensetzungsänderungen variieren können.

Korrosionsbeständigkeit

A2017 weist im Vergleich zu 5xxx- und 6xxx-Legierungen nur eine moderate atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf, bedingt durch den Kupfergehalt, der in gewissen Umgebungen lokale aktive Korrosion fördert. In sauberen, milden Atmosphären ist die Leistung akzeptabel, aber Industrie- und Meeresatmosphären beschleunigen Lochfraß und interkristalline Angriffe, sofern kein Schutz durch Beschichtungen oder Bekleidungen besteht.

In marinen und chloridhaltigen Umgebungen ist A2017 anfälliger für lokale Korrosion und erfordert schützende Oberflächenbehandlungen (Eloxieren, Umwandlungsbeschichtungen, Lackierung) sowie durchdachte Konstruktion zur Vermeidung von Kavitäten und Streuströmen. Die Legierung kann unter Zugspannungen und korrosiven Medien Spannungsrisskorrosion (SCC) erleiden; die SCC-Anfälligkeit steigt in bestimmten Zuständen und bei vorhandenen residualen Zugspannungen.

Galvanische Wechselwirkungen sind zu berücksichtigen: A2017 ist edler als einige Magnesiumlegierungen (kathodisch), jedoch anodisch gegenüber Edelstahl und Edelmetallen; eine Verbindung ohne Isolierung kann lokale Korrosion beschleunigen. Im Vergleich zu anderen 2xxx-Legierungen zeigt A2017 ein typisches Korrosionsverhalten für Al–Cu-Werkstoffe; es ist weniger korrosionsbeständig als Al–Mg-Legierungen (5xxx) und viele 6xxx-Legierungen, bietet jedoch meist bessere Bearbeitbarkeit und Eignung für engtolerierte Bauteile.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Das Schweißen von A2017 ist anspruchsvoll, da kupferreiche Aluminiumlegierungen anfällig für Heißrisse und WEZ-Erweichung sind. Schmelzschweißen reduziert die lokale Festigkeit in der Wärmeeinflusszone erheblich und erfordert oft spezielle Zusatzwerkstoffe (Aluminium-Silizium oder Aluminium-Kupfer-Füller je nach Anwendung) sowie Vor- und Nachbehandlungsverfahren. Für sicherheitskritische Bauteile wird häufig Löten oder mechanische Verbindung bevorzugt; ist Schweißen unvermeidlich, sind größere Schweißnähte und Nachbehandlungen empfehlenswert.

Spanbarkeit

A2017 gilt in vielen Zuständen als gut bis sehr gut zerspanbar; die höhere Härte und Festigkeit erzeugen kurze, kontrollierbare Späne und gute Oberflächenqualität bei geeignetem Werkzeug. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und guter Kühlmittelführung sind empfohlen; Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten sind höher als bei reinem Aluminium, und Spanbrecher verbessern die Produktivität. Werkzeugverschleiß ist moderat; Werkzeuggeometrie und Kühl-/Schmiersysteme sind für enge Toleranzen wichtig.

Umformbarkeit

Kaltumformung ist zustandsabhängig: O-Zustand bietet ausgezeichnete Umformbarkeit für Biegen und Tiefziehen, während T6 und ähnliche Spitzenzustände geringe Duktilität aufweisen und größere Biegeradien erfordern. Typische Mindestbiegeradien liegen bei mehreren Materialdicken in hochfesten Zuständen, und Dehnumformen mit kontrollierter Vor- oder Nachalterung wird oft für Teile genutzt, die präzise Form und hohe Endfestigkeit erfordern.

Wärmebehandlungsverhalten

A2017 ist wärmebehandelbar und spricht gut auf klassische Lösungsglühen- und künstliche Alterungszyklen an. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise nahe dem Solidus der Legierung – üblicherweise im Bereich 500–535 °C – gefolgt von schnellem Abschrecken, um Kupfer in übersättigter Lösung zu halten. Die künstliche Alterung erfolgt meist bei 160–190 °C zur Ausscheidung feiner Al–Cu-Phasen und Erreichung von T6-ähnlichen Eigenschaften; Zeit und Temperatur der Alterung sind ein Kompromiss zwischen Spitzenfestigkeit, Überalterung und Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion.

Zwischenzustände wie T4 (natürliche Alterung) oder kontrollierte Kaltverformung plus Alterung (T651 Varianten) werden verwendet, um spezifische Kombinationen aus Festigkeit, Verzugsminimierung und Bearbeitbarkeit zu erzielen. Überalterung bei höheren Temperaturen oder längeren Zeiten reduziert die Spitzenfestigkeit, kann aber Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern; maßgeschneiderte Wärmezyklen regeln die Abschreckempfindlichkeit bei dicken Querschnitten.

Nicht wärmebehandelbare Verhaltensweisen gelten nur für kaltverformte Zustände — Kaltverfestigung (H1x/H2x) erhöht die Festigkeit durch Versetzungsakkumulation, bietet jedoch weniger dauerhafte Festigkeitssteigerung als Ausscheidungshärtung. Vollglühen (O) setzt die Mikrostruktur zurück und entfernt Eigenspannungen für Umform- und Zerspanungsprozesse.

Hochtemperatureinsatz

A2017 verliert bei erhöhten Temperaturen erheblich an Festigkeit; deutliche Abnahmen treten ab ca. 150–200 °C auf, wenn Ausscheidungen grobkörnig werden und die Matrix erweicht. Langzeitbelastung bei erhöhten Temperaturen beschleunigt Überalterung und reduziert sowohl statische als auch Dauerfestigkeit, weshalb Dauerbetrieb über diesen Temperaturen für tragende Teile meist vermieden wird.

Oxidation ist bei moderaten Temperaturen kein primär begrenzender Faktor, aber die Bildung von Oberflächenoxiden kann die Haftung von Schutzbeschichtungen sowie Nachbearbeitungen erschweren. Die Wärmeeinflusszone geschweißter Bauteile zeigt lokale Erweichung und reduziertes Hochtemperatureinsatzvermögen, was in der Konstruktion durch größere Querschnitte oder Nachwärmebehandlung berücksichtigt werden muss, wenn möglich.

Anwendungsbereiche

Branche	Beispielkomponente	Warum A2017 verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Fittings, Schmiedeteile, Buchsen	Hoher Festigkeits-Gewichts-Quotient, gutes Ermüdungsverhalten nach Alterung
Automobilindustrie	Hochfeste Halterungen, präzisionsgefertigte Komponenten	Gute Bearbeitbarkeit und Festigkeit für kompakte Bauteile
Marine	Strukturbauteile, nicht tragende Rumpfbeschläge	Festigkeit und Maßhaltigkeit mit Korrosionsschutz
Industriemaschinenbau	Zahnradgehäuse, Befestigungen	Gute Zerspanbarkeit und verschleißfeste Oberflächen nach Wärmebehandlung
Elektronik	Gehäuse und Verbindungskörper	Maßhaltigkeit und Bearbeitbarkeit für präzise Baugruppen

Die Kombination aus hoher Festigkeit, vorhersehbarem Alterungsverhalten und guter Zerspanbarkeit macht A2017 zur bevorzugten Legierung für präzise, hochbelastete Bauteile, bei denen Maßhaltigkeit und Ermüdungsfestigkeit entscheidend sind. Schutzbeschichtungen und konstruktive Maßnahmen gegen korrosionsgefährdete Bereiche ermöglichen den erfolgreichen Einsatz auch in anspruchsvolleren Umgebungen.

Auswahlhinweise

A2017 tauscht elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Umformbarkeit gegen höhere Festigkeit im Vergleich zu technisch reinem Aluminium (z. B. 1100). Wählen Sie A2017, wenn Bauteilfestigkeit, Lebensdauer bei Ermüdung und Bearbeitbarkeit wichtiger sind als maximale Leitfähigkeit oder bestmögliche Umformbarkeit.

Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen (3003 / 5052) bietet A2017 eine deutlich höhere statische und Dauerfestigkeit, jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit. Verwenden Sie A2017 für stärker beanspruchte bearbeitete Bauteile statt für allgemeine Blech- oder Umformanwendungen, bei denen 3xxx/5xxx-Legierungen ihre Vorteile ausspielen.

Im Vergleich zu gängigen wärmebehandelbaren Legierungen (6061 / 6063) bietet A2017 oft eine höhere ausscheidungshärtbare Festigkeit und eine überlegene Bearbeitbarkeit für bestimmte Bauteile, ist jedoch korrosions- und schweißempfindlicher. Bevorzugen Sie A2017, wenn Spitzenfestigkeit, enge Bearbeitungstoleranzen und Dauerfestigkeit entscheidend sind und Korrosionsschutz durch Beschichtungen oder konstruktive Maßnahmen sichergestellt werden kann.

Abschließende Zusammenfassung

A2017 bleibt für die moderne Technik relevant, wenn eine starke, gut bearbeitbare Aluminiumlegierung mit verlässlichem Ausscheidungshärtungsverhalten benötigt wird; ihre Stärken werden am effektivsten in präzisen, hoch belasteten Bauteilen genutzt, wenn Konstrukteure Korrosions- und Schweißbeschränkungen durch Schutzbeschichtungen und durchdachtes Design kompensieren.