Aluminium A380: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

A380 ist eine kommerzielle Aluminium-Gusslegierung aus der Al-Si-Cu-Familie und gehört nicht zur klassischen Walzserie wie 3xxx, 6xxx oder 7xxx. Sie wird typischerweise zu den Al–Si-Druckgusslegierungen gezählt (oft zusammen mit ADC12/EN AC‑46000 erwähnt) und ist für hochvolumige Druckgussanwendungen formuliert, bei denen komplexe Geometrien und hohe Maßgenauigkeit erforderlich sind.

Die wichtigsten Legierungselemente sind Silizium (Si) im eutektischen bis hypoeutektischen Bereich und Kupfer (Cu) in Konzentrationen, die eine Ausscheidungshärtung ermöglichen; Eisen (Fe), Magnesium (Mg) sowie Spuren von Titan (Ti) und Mangan (Mn) sind vorhanden, um Gießeigenschaften und Mikrostruktur zu steuern. Die Festigkeitssteigerung beruht auf einer Kombination aus der gegossenen Mikrostruktur (eutektisches Si und intermetallische Phasen), einer begrenzten Ausscheidungshärtung durch Cu/Mg und gewissen Kaltverfestigungseffekten durch Sekundärprozesse; A380 ist keine reine, kaltumformbare Walzlegierung.

Zentrale Eigenschaften von A380 sind gute Gießbarkeit, exzellente Maßhaltigkeit im Druckgussverfahren, mäßig bis hohe statische Festigkeit für Gusslegierungen, angemessene Wärme- und elektrische Leitfähigkeit für viele Gehäuseanwendungen sowie akzeptable Korrosionsbeständigkeit bei allgemeiner atmosphärischer Exposition. Schweißbarkeit und Umformbarkeit sind gegenüber walzlegierten Aluminiumwerkstoffen eingeschränkt; Schweißreparaturen und Nachbehandlungen durch Wärmebehandlung sind möglich, erfordern aber Prozesskontrollen.

Typische Branchen für A380 sind die Automobilindustrie (Getriebegehäuse, Gehäuse, Halterungen), Unterhaltungselektronik (Gehäuse), Kleinmotoren- und Pumpengehäuse sowie allgemeine industrielle Gusskomponenten, bei denen Geometrie und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund stehen. Ingenieure wählen A380, wenn ein ausgewogenes Verhältnis aus Gießbarkeit, Maßgenauigkeit, ausreichender Festigkeit und geringen Stückkosten wichtiger ist als hohe Duktilität oder Einsatz bei höheren Temperaturen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O (weichgeglüht)	Niedrig	Hoch	Gut für begrenztes Umformen	Gut (mit Vorsicht)	Weichgeglüht durch Ofen; selten für endgültige Druckgussteile verwendet
Gegossen (As‑Cast, AC)	Mittel	Niedrig–Mittel	Begrenzt	Ausreichend – Eindringsporosität problematisch	Typischer Lieferzustand aus dem Druckguss; Mikrostruktur bestimmt Festigkeit
T5 (künstlich ausgehärtet)	Mittel–Hoch	Niedrig	Begrenzt	Ausreichend – Fülldrahtwahl kritisch	Wird oft verwendet, um mechanische Eigenschaften ohne vollständiges Lösungsglühen zu verbessern
T6 (lösungsgeglüht und ausgehärtet)	Hoch	Niedrig	Schlecht	Herrausfordernd – Erweichung im Wärmeeinflussgebiet (HAZ)	Erhöht Festigkeit, birgt jedoch Risiko von Verzug und Porositätsöffnung
H (kaltverfestigt, begrenzt)	Mittel	Niedriger	Schlecht	n.a.	Selten für Druckguss; begrenzte Nutzung bei lokaler Umformung

Der Zustand beeinflusst A380 durch eine Verschiebung des Verhältnisses von Festigkeit zu Duktilität mittels mikrostruktureller Veränderungen und Ausscheidungsverhalten. Gegossenes Material liefert die beste Maßhaltigkeit aus dem Werkzeug, T5 erhöht die Festigkeit bei minimalem Verzug, und T6 maximiert die Festigkeit auf Kosten erhöhter Prozessaufwände, größerem Verzugrisiko und begrenzten Zugewinnen aufgrund von Gussporosität.

Chemische Zusammensetzung

Element	%-Bereich	Bemerkungen
Si	7,5–9,6	Hauptlegierungselement zur Steuerung von Fließfähigkeit und Schrumpfung; bildet eutektische und feine Si-Phasen.
Fe	0,6–1,3	Verunreinigung, die intermetallische Phasen (β‑AlFeSi) bildet und Duktilität sowie Porositätstoleranz beeinflusst.
Mn	≤0,35	Steuert die Morphologie der Fe-Intermetallice; verbessert geringfügig Zähigkeit.
Mg	0,1–0,45	Trägt gemeinsam mit Cu zur Ausscheidungshärtung bei; geringfügige Festigkeitssteigerung.
Cu	1,5–3,5	Wesentlicher Beitrag zur Ausscheidungshärtung und Festigkeit nach der Auslagerung.
Zn	≤0,2	Niedrige Gehalte; geringfügiger Beitrag zur Festigkeit durch Festlösung.
Cr	≤0,1	Spurenelement zur Kontrolle der Korngröße und Rekristallisation bei einigen Varianten.
Ti	0,02–0,2	Korngrenzfeiner, der beim Schmelzen zur Steuerung der Erstarrungskörner eingesetzt wird.
Sonstige	Rest Al (plus Spuren Pb/Sn ≤0,05)	Aluminium als Balancemetall; Spuren von Blei/Zinn werden zur Gussreinheit kontrolliert.

Der Si-Gehalt bestimmt die Gießeigenschaften – Fließfähigkeit, Nachfüllverhalten und Schrumpfung – und die Größe sowie Morphologie der Siliziumpartikel beeinflussen sowohl Festigkeit als auch Ermüdungswiderstand. Kupfer und Magnesium ermöglichen die Ausscheidungshärtung durch künstliches Altern, wobei die Effektivität der Wärmebehandlung durch Gussfehler und intermetallische Phasen reduziert wird, was zu geringerer Duktilität und Ermüdungslebensdauer gegenüber walzlegierten Werkstoffen führt.

Mechanische Eigenschaften

A380 zeigt ein Zugverhalten, wie es typisch für mittelfeste Druckgusslegierungen ist: relativ hohe Zugfestigkeit für eine Gusslegierung bei geringer bis mittlerer Streckgrenze und begrenzter Dehnung. Zug- und Streckgrenzenwerte hängen stark von Gussparametern, Porositätsgrad und Temperaturzustand ab; dichtere Gussstücke mit kontrolliertem Wasserstoff- und Oxideinschluss besitzen höhere Dauerfestigkeit und höhere gemessene Festigkeiten.

Die Dehnung ist im Vergleich zu walzlegierten Aluminiumwerkstoffen generell niedrig; die Bruchdehnung liegt typischerweise im Bereich 1–6 % für gegossene und wärmebehandelte Zustände, und die Duktilität kann nur durch Glühen moderat verbessert werden. Die Härte korreliert mit dem Zustand und der Wärmebehandlung – Brinellhärtewerte steigen von moderaten Werten im weichgeglühten Zustand zu höheren Werten nach T5-/T6-Auslagerung, wobei das Vorhandensein spröder intermetallischer Phasen und grobkörnigem Si Zähigkeit und Ermüdungswiderstand begrenzen.

Das Ermüdungsverhalten ist empfindlich gegenüber Oberflächenzustand und Gussfehlern; die Ermüdungslebensdauer ist typischerweise niedriger als bei walzlegierten Werkstoffen mit vergleichbarer statischer Festigkeit und kann durch Warmisostatische Pressung, Kugelstrahlen oder mechanische Bearbeitung zur Entfernung von Oberflächenfehlern verbessert werden. Dicke und Querschnittsgrößen beeinflussen die Abkühlgeschwindigkeit und Mikrostruktur; dünne Bereiche kühlen schnell ab und erzeugen feinere Mikrostrukturen und bessere mechanische Eigenschaften, während dickere Bereiche anfälliger für Porosität und grobe eutektische Strukturen sind.

Eigenschaft	O/weichgeglüht	Wichtiger Zustand (As‑Cast / T5 / T6)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (UTS)	135–220 MPa	250–340 MPa	Weit variierend durch Gussverfahren und Porosität; T5/T6 im oberen Bereich.
Streckgrenze (0,2 % Dehngrenze)	55–125 MPa	110–210 MPa	T6 erhöht Streckgrenze durch Ausscheidungen; gegossene Streckgrenze variiert mit Mikrostruktur.
Dehnung	4–12 %	1–6 %	Duktilität ist in Gusszustand begrenzt; Glühen hilft, mindert aber die Festigkeit.
Härte (HB)	50–85 HB	75–110 HB	Härte steigt mit künstlichem Altern; lokale Variabilität durch intermetallische Phasen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	~2,78 g/cm³	Etwas höher als reines Al durch Si/Cu/Fe-Gehalt.
Schmelzbereich	~500–575 °C	Beginn partielle Schmelze/eutektoid nahe Eutektikum; Solidus‑Liquidus-Bereich durch Legierungselemente.
Wärmeleitfähigkeit	~90–120 W/m·K (25 °C)	Geringer als reines Aluminium durch Si und intermetallische Phasen; trotzdem gut für Gehäuse und Wärmeverteilung.
Elektrische Leitfähigkeit	~20–35 % IACS	Reduziert im Vergleich zu reinem Aluminium; Leitfähigkeit sinkt mit steigendem Cu-/Si-Gehalt.
Spezifische Wärme	~0,88–0,92 J/g·K	Typisch für Aluminiumlegierungen; relevant für thermisches Management und Simulation.
Wärmeausdehnung	~21–23 µm/m·K	Ähnlich zu anderen Al–Si-Gusslegierungen; bei Konstruktionen mit unterschiedlichen Werkstoffen thermische Dehnung berücksichtigen.

Das physikalische Eigenschaftsprofil macht A380 attraktiv für Komponenten, die Maßstabilität, moderate Wärmeableitung und elektrische Erdung bei geringem Gewicht erfordern. Die Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärme machen A380 geeignet für moderate Wärmeabfuhr, jedoch sollten Konstrukteure die geringere Leitfähigkeit gegenüber reinem Aluminium bei vorrangiger Wärmeableitung berücksichtigen. Die Wärmeausdehnung entspricht dem üblichen Bereich für Aluminium und muss bei Baugruppen aus verschiedenen Materialien berücksichtigt werden, um thermisch bedingte Spannungen und galvanische Korrosion zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	Selten geliefert	Nicht typisch	k.A.	A380 wird üblicherweise nicht als warmgewalztes Blech produziert; Blechanwendungen verwenden bevorzugt 5xxx- oder 6xxx-Serien.
Platte	Begrenzt (dünnere Gussplatten)	Variabel je nach Dicke	Gegossen / T5	Es gibt einige gegossene oder thixogeformte Platten, diese sind aber selten; meist ist eine Nachbearbeitung notwendig.
Strangpressprofil	Nicht anwendbar	k.A.	k.A.	A380 ist eine Gusslegierung und für Strangpressverfahren ungeeignet.
Rohr	Selten geliefert	k.A.	k.A.	Rohrformen aus Druckguss sind sehr eingeschränkt verfügbar; gelegentlich werden geschweißte Rohre aus Gussträgern verwendet.
Stab/Stange	Gussstäbe/-barren für Remelt	Ähnlich wie gegossen	Gegossen	Wird hauptsächlich als Barren oder Schrot für Druckguss-Remelt geliefert, nicht als warmgefertigte Stäbe zur Weiterverarbeitung.

A380 ist grundsätzlich eine Druckgusslegierung, deren Hauptproduktform gegossene Komponenten sind, die direkt im Hochdruckverfahren hergestellt werden. Warmgefertigte Formen wie Blech, Platte und Strangpressprofile sind unüblich, da die Legierungschemie und Gussmikrostruktur nicht für warmumformbare Prozesse optimiert sind; Hersteller bevorzugen hierfür üblicherweise warmgefertigte Legierungen. Wenn funktionale Anforderungen vorliegen, werden Gussteile auf Endmaß fertig bearbeitet oder mit Einlegeteilen und Sekundärprozessen kombiniert, anstatt auf Umformen zu setzen.

Entsprechende Werkstoffgüten

Norm	Güte	Region	Hinweise
AA	A380	USA	Gängige Bezeichnung in der Druckgussindustrie und bei Gießereispezifikationen.
EN AW	EN AC‑46000 (AlSi8Cu3(Fe))	Europa	Ungefähr gleichwertig; Nomenklatur betont die chemische Familie und Fe-Gehalt.
JIS	ADC12	Japan	Weit verbreitetes Äquivalent in Asien mit ähnlichem Si/Cu-Gehalt und Gussverhalten.
GB/T	AlSi9Cu (ca.)	China	Lokale Normen führen oft AlSi9Cu3 oder ähnlich als praktische Entsprechungen; Chemie weicht teils leicht ab.

Feine Unterschiede zwischen regionalen Pendants ergeben sich aus zugelassenen Toleranzen bei Cu, Si und Fe sowie zulässigen Verunreinigungen und mechanischen Prüfverfahren. ADC12 und EN AC‑46000 werden oft als nahezu gleichwertig zu A380 für Konstruktion und Beschaffung angesehen, allerdings sollten Hersteller chemische Bereiche, temporäre Wärmebehandlungsoptionen und Zertifizierungen der mechanischen Eigenschaften vor einer Cross-List-Prüfung verifizieren.

Korrosionsbeständigkeit

A380 weist eine akzeptable allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf, die durch die native Aluminiumoxidschicht bedingt ist, und verhält sich gut in Innenräumen oder kontrollierten Umgebungen mit minimalen Lochfraßverursachern. Der Kupfergehalt reduziert die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu Cu-armen Warmumformlegierungen; lokal begrenzte Korrosion kann besonders in chloridhaltigen Umgebungen und an Ablagerungsstellen mit eingeschlossener Feuchtigkeit auftreten.

In maritimen oder stark chloridbelasteten Umgebungen ist die Anfälligkeit für Loch- und Spaltkorrosion bei A380 höher als bei 5xxx/6xxx Warmumformlegierungen mit geringem oder keinem Kupferanteil; Schutzbeschichtungen und Dichtstoffe werden für Langzeitgebrauch empfohlen. Spannungsrisskorrosion ist bei A380 im typischen Einsatz selten, das Risiko steigt jedoch bei Kombination aus Zugspannungen, hoher Chloridaktivität und erhöhten Temperaturen; Konstrukteure sollten besonders bei strukturellen Marineanwendungen konservativ planen.

Galvanische Wechselwirkungen führen dazu, dass A380 gegenüber vielen Stählen und Kupferlegierungen anodisch ist; im Kontakt in Meerwasser oder aggressiven Elektrolyten korrodiert das Aluminium bevorzugt, sofern keine elektrische Isolation oder Schutz durch Beschichtungen und Opferschutzanoden erfolgt. Im Vergleich zu anderen Legierungsfamilien opfert A380 einen Teil der Korrosionsbeständigkeit zugunsten der Gießbarkeit und Maßhaltigkeit; falls Korrosionsbeständigkeit kritisch ist, sind Cu-arme Legierungen oder Schutzsysteme zu empfehlen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Das Schweißen von druckgegossenem A380 ist möglich, stellt jedoch Herausforderungen dar: Porositäten, eingeschlossene Gase und Oxide in der Druckgussmikrostruktur erhöhen das Risiko von Schweißfehlern. TIG- und MIG-Schweißen mit Al-Si-Füllmaterialien (z. B. ER4043 oder ER4047) werden häufig empfohlen, um die siliziumreiche Grundlegierung anzupassen und die Neigung zum Heißriss zu reduzieren; ER5356 kann für höhere Festigkeit verwendet werden, erhöht jedoch die Rissanfälligkeit bei Al-Si-Gusslegierungen. Vorwärmen auf 150–200 °C, Abschleifen bis auf das gesunde Metall sowie Nachwärmebehandlung oder Kugelstrahlen verbessern die Schweißqualität; oft begrenzen jedoch HAZ-Erweichung und Öffnung der Porosität die Reparaturfestigkeit.

Zerspanbarkeit

A380 gilt für eine Gusslegierung als gut zerspanbar; die eutektischen Siliziumpartikel reduzieren den Freiflächenverschleiß und fördern das Zerspanungsbruchverhalten, während die moderate Härte höhere Vorschubgeschwindigkeiten als bei weicheren Reinaluminium erlaubt. Hartmetallwerkzeuge mit positivem Freiwinkel und ausreichender Kühlung sind für die Serienbearbeitung Standard; Schnittgeschwindigkeiten entsprechen vergleichbaren Aluminiumlegierungen, wobei die Standzeit durch Si-Gehalt und abrasive Intermetallische beeinflusst wird. Feine Oberflächen erfordern Kontrolle von Vorschub und Werkzeuggeometrie, um Rattern und Ausreißen von Siliziumpartikeln zu vermeiden.

Umformbarkeit

Die Umformung von A380 ist eingeschränkt, da Gussstücke nicht duktil wie warmgefertigtes Aluminium sind. Biegeradien müssen großzügig ausgelegt sein, und lokale Formgebungen führen häufig zu Rissen oder Brüchen aufgrund geringer Dehnung; schwere Kaltumformung von A380-Gussteilen wird meist vermieden. Optimale Umformergebnisse erzielt man durch Gestaltung der Formwerkzeuge mit Einlegeteilen oder der Verwendung duktilerer Warmumformlegierungen für nachfolgende Umformprozesse; eine Glühbehandlung kann die Duktilität verbessern, reduziert aber die Festigkeit deutlich.

Wärmebehandlungsverhalten

Obwohl A380 Cu- und Mg-Anteile enthält, die eine Ausscheidungshärtung ermöglichen, ist der Wärmebehandlungsanspruch durch die als Guss vorliegende Mikrostruktur und Porosität eingeschränkt. Die Lösungsglühtemperatur liegt typischerweise bei etwa 495–540 °C zur Auflösung löslicher Phasen, gefolgt von schnellem Abschrecken und künstlichem Altern bei 150–200 °C zur Ausscheidungsbildung, was T6- oder T5-Zustände erzeugt, je nachdem ob eine vollständige Lösungsglühung erfolgt.

Praktische Einschränkungen sind Verzug, Öffnen von Porosität und Oxidschichten während der Lösungsglühung, was Maßhaltigkeit und Ermüdungsbeständigkeit beeinträchtigen kann; viele Druckgusshersteller bevorzugen daher T5 (Direktaltern) oder gesteuerte Alterungsprozesse, um Kraftsteigerung und Formstabilität auszubalancieren. Für nicht wärmebehandelbare Zustände kann A380 durch Ofenglühen weichgeglüht werden, um die Duktilität für begrenzte Umformung zu erhöhen, und lokale Kaltbearbeitung erhöht die Härte geringfügig, ersetzt aber keine vollwertigen Warmumformlegierungen.

Hochtemperatureinsatz

Die Festigkeit von A380 nimmt mit steigender Temperatur ab, die Legierung wird für Dauerbelastungen unter ca. 150 °C empfohlen. Höhere Temperaturen beschleunigen das Erweichen der alterungshärtbaren Struktur und fördern das Wachstum der Ausscheidungen, wodurch sowohl die statische Festigkeit als auch die Ermüdungslebensdauer reduziert werden; längere Einsätze über ~200 °C sind für A380 unüblich. Die Oxidation des Aluminiums ist meist schützend, jedoch können bei höheren Temperaturen intermetallische Phasen und unterschiedliche Wärmeausdehnung Mikro­risse verursachen und Dichtheitsanforderungen in Baugruppen beeinträchtigen.

Geschweißte oder reparierte Bereiche weisen Wärmeeinflusszonen (HAZ) mit Überalterung oder Erweichung auf; Temperaturspitzen können die HAZ-Erweichung verstärken und Belastungskapazitäten verringern, daher sollten Konstrukteure die verringerte lokale Festigkeit berücksichtigen und kritische Schraub- oder Schweißverbindungen nicht in Hitzezonen anordnen.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum A380 verwendet wird
Automobil	Getriebegehäuse, Ventilgehäuse, Halterungen	Exzellente Druckgussfähigkeit, Maßhaltigkeit, kostengünstig für Großserien
Marine