Aluminium A383: Zusammensetzung, Eigenschaften, Härtezustand-Übersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

A383 ist eine Druckguss-Aluminiumlegierung aus der Al–Si–Cu-Familie von Gusslegierungen und gehört nicht zur geschmiedeten 1xxx–7xxx-Serie. Sie wird am besten als Al–Si hypoeutektische Gusslegierung mit signifikanten Kupferzusätzen beschrieben, die darauf abzielen, die Festigkeit und Anhärtbarkeit nach Wärmebehandlung zu erhöhen. Wichtige Legierungselemente sind Silizium für die Gießbarkeit und Fließfähigkeit, Kupfer für Festigkeit und Alterungsreaktion sowie geringe Mengen an Fe, Mn und Mg, die intermetallische Phasen, Festigkeit und Porositätskontrolle beeinflussen. Die Verstärkungseffekte beruhen primär auf Ausscheidungshärtung (nach Lösungsglühen und künstlicher Alterung) in Kombination mit der feinen Verteilung von siliziumreichen Phasen durch die schnelle Erstarrung im Druckgussverfahren.

Zu den wichtigsten Merkmalen von A383 zählen ein ausgewogenes Verhältnis von moderater bis hoher statischer Festigkeit, gute Maßgenauigkeit und Druckdichtheit bei Druckgussteilen sowie akzeptable Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen Umgebungen. Die Legierung lässt sich mit entsprechender Auswahl von Zusatzwerkstoffen und Kontrolle von Vor- und Nachwärmearbeiten gut schweißen. Die Zerspanbarkeit im gegossenen Zustand ist aufgrund der vorhersagbaren Mikrostruktur zufriedenstellend. Typische Anwendungsbereiche für A383 sind die Automobilindustrie (Strukturgehäuse, Pumpengehäuse), Konsumgüter (elektrische Gehäuse) und Industrieanlagen, in denen komplexe dünnwandige Gussteile mit moderater Festigkeit benötigt werden. Ingenieure wählen A383, wenn eine Kombination aus guter Druckgussverarbeitbarkeit, verbesserter Festigkeit nach Wärmebehandlung und kosteneffizientem Materialeinsatz gegenüber teureren geschmiedeten Legierungen oder korrosionsbeständigeren, aber weniger gießbaren Alternativen erforderlich ist.

Ausführungen (Temper)

Ausführung	Festigkeitsgrad	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Weicher, geglühter Zustand; selten für End-Druckgussteile verwendet, aber nützlich für Spannungsabbau und Nacharbeit.
F (gusszustand)	Moderat	Niedrig bis Moderat	Gut	Gut	Standard-Druckgusszustand im Gusszustand; Mikrostruktur reflektiert die Guss-Erstarrung.
T5	Moderat bis Hoch	Niedrig	Befriedigend	Gut	Abgekühlt von erhöhter Temperatur und künstlich gealtert; üblich für Druckgussteile zur Festigkeitssteigerung.
T6	Hoch	Niedrig	Schlecht bis Befriedigend	Gut	Gelöstwärmebehandelt, abgeschreckt und künstlich gealtert; bietet die höchste erreichbare Festigkeit und Härte für A383.
T7	Moderat	Niedrig bis Moderat	Befriedigend	Gut	Überalterungszustand, um Maßbeständigkeit und Widerstand gegen Spannungsrelaxation bei höheren Temperaturen zu verbessern.

Die Ausführung hat einen wesentlichen Einfluss auf die mechanische Leistung, da das Al–Si–Cu-System auf Lösungsglühen und künstliche Alterung mit Ausscheidungen kupferreicher Phasen reagiert. Der gusszustand (F) bietet gute Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität, allerdings begrenzte Höchstfestigkeit, während T5/T6 Zug- und Streckgrenze durch Ausscheidungshärtung zu Lasten eines Teils der Duktilität erhöhen. Die Wahl der Ausführung ist ein Kompromiss zwischen gießtechnischer Herstellbarkeit, angestrebter Endfestigkeit und Kosten für Nachbehandlung; wärmebehandelte Ausführungen erfordern strenge Kontrolle von Lösungstemperatur, Abschreckintensität und Alterungsvorgängen, um konsistente Eigenschaften zu gewährleisten.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Si	8,0 – 11,0	Hauptsächlich für Festigung und Fließfähigkeit verantwortlich; steuert die Menge der Eutektik und das Schrumpfverhalten.
Fe	0,6 – 1,6	Verunreinigung, die eisenreiche intermetallische Phasen bildet; hohe Werte reduzieren die Duktilität und erhöhen die Kalt-Riss-Neigung.
Mn	0,1 – 0,5	Bindet Fe zu weniger schadlichen Phasen, verbessert die Festigkeit moderat.
Mg	0,05 – 0,40	Trägt zur Ausscheidungshärtung (Mg2Si) bei; typischerweise niedrig für A383.
Cu	1,6 – 3,0	Wichtiges Element zur Alterungshärtung; erhöht die Festigkeit, kann aber die Korrosionsbeständigkeit verringern.
Zn	0,05 – 0,5	Einfluss auf Festigkeit und Restelement; bei niedrigen Gehalten begrenzte Wirkung.
Cr	0,05 – 0,25	Steuert die Kornstruktur, verbessert die Rekristallisationsbeständigkeit und reduziert Kalt-Riss-Neigung.
Ti	0,02 – 0,15	Kornfeinungsmittel; wird in kleinen Mengen zugesetzt, um die Primärkörner des Aluminiums zu verfeinern.
Andere (inkl. Ni, Pb, Sn)	≤ 0,15 jeweils; Rest Al	Spurenelemente werden niedrig gehalten; Gesamtverunreinigungen kontrolliert, um Gießbarkeit und mechanische Eigenschaften zu sichern.

Die Zusammensetzung ist so abgestimmt, dass Gießbarkeit, Schrumpfungskontrolle und Porosität sowie die Ausscheidungshärtung mit Kupfer als Hauptalterungselement sichergestellt sind. Silizium bestimmt die Fließfähigkeit und die Morphologie der Eutektik, was sich stark auf Dehnung und Ermüdungsfestigkeit auswirkt. Kupfer erhöht die erreichbare Streck- und Zugfestigkeit nach Wärmebehandlung, stellt aber einen Kompromiss zur allgemeinen Korrosionsbeständigkeit dar, weshalb bei aggressiven Umgebungen Versiegelungen oder Beschichtungen erforderlich sein können.

Mechanische Eigenschaften

A383 zeigt typisches Zugverhalten von Druckgussteilen, wobei Proben im gusszustand moderate Zugfestigkeiten und begrenzte Duktilität durch eutektisches Silizium und intermetallische Phasen aufweisen. Die Lösungsglühen gefolgt von künstlicher Alterung (T6) erhöht Streck- und Zugfestigkeit deutlich durch Ausscheidung kupferreicher Phasen und vermindert häufig die Dehnung. Die Härte folgt demselben Trend, Brinell- oder Vickerswerte steigen nach Alterung aufgrund der feineren Ausscheidungsverteilung und verminderten Lösungsweiche signifikant an.

Die Ermüdungsfestigkeit ist stark abhängig von der Gussqualität: Porosität, Einschlüsse und Oberflächenfehler dominieren die Lebensdauer. Dünnere Querschnitte kühlen schneller und verfeinern die Mikrostruktur, was die Festigkeit erhöht, aber auch das Risiko von Kaltverschlüssen oder Fehlstellen bei nicht optimalem Angusssystem steigert. Konstrukteure müssen Kerbempfindlichkeit berücksichtigen und oft Kugelstrahlen, Oberflächenbearbeitung oder lokale Wärmenachbehandlungen einsetzen, um die Ermüdungsbeständigkeit bei zyklischer Belastung zu verbessern.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtige Ausführung (z.B. T6)	Hinweise
Zugfestigkeit (MPa)	160 – 240	260 – 360	Breiter Bereich abhängig von Querschnittsdicke, Porosität und genauer Zusammensetzung; T6 liefert Höchstwerte.
Streckgrenze (0,2 % Dehnung, MPa)	70 – 140	160 – 260	Streckgrenze steigt durch Alterung stark an; Konstruktion sollte konservative Werte von repräsentativen Gussproben verwenden.
Dehnung (%)	3 – 12	1,5 – 6	Dehnung nimmt mit höherer Festigkeit ab; dünne Querschnitte und T6 liegen oft am unteren Rand des Bereichs.
Härte (HB)	50 – 90	80 – 130	Härte korreliert mit Festigkeit und ist nützlich für schnelle Qualitätssicherung der Wärmebehandlung.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,70 g/cm³	Typische Dichte einer Aluminiumlegierung; nützlich zur Masseschätzung von Gussteilen.
Schmelzbereich	~577 – 640 °C	Das eutektische Si senkt die Liquidustemperatur; das Erstarrungsverhalten beim Druckguss hängt von Legierung und Abkühlrate ab.
Wärmeleitfähigkeit	~100 – 150 W/m·K	Niedriger als reines Al durch Legierungselemente und siliziumreiche Phasen; dennoch gut für allgemeine Wärmeableitung.
Elektrische Leitfähigkeit	~25 – 40 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium durch Legierungselemente, besonders Cu und Si.
Spezifische Wärme	~880 – 900 J/kg·K	Typisch für Aluminiumlegierungen; relevant für thermische Zyklusanalyse und Abschreckrechnungen.
Wärmeausdehnung	~21 – 24 µm/m·K	Erhöhte Wärmeausdehnung im Vergleich zu Stählen; wichtig bei verbundenen Baugruppen und Dichtungen.

Diese physikalischen Eigenschaften beeinflussen die thermische Verarbeitung, die Erstarrung im Guss sowie das Verhalten im Einsatz. Die moderate Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärme steuern die schnelle Wärmeabfuhr im Druckguss und damit Mikrostrukturgradienten bei Wanddickenübergängen. Wärmeausdehnung und Anpassung an Fügeteilwerkstoffe müssen beim Design von Baugruppen berücksichtigt werden, um thermische Spannungen und Undichtigkeiten zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	Unüblich	N/A	N/A	A383 wird nicht routinemäßig als gewalztes Blech hergestellt; begrenzte Machbarkeit über nachgelagerte Verfahren.
Platte	Unüblich	N/A	N/A	Dicke Platten werden selten produziert; Gussteile ersetzen plattenbasierte Fertigung bei komplexen Geometrien.
Strangpressprofil	Unüblich	N/A	N/A	Legierungschemie und gussorientierte Verarbeitung machen Strangpressprofile für A383 untypisch.
Rohr	Begrenzt (gusstechnisch geformte Röhren)	Moderat	F, T5	Spezielle Gussrohre oder Hülsen können hergestellt werden, erfordern jedoch oft Nachbearbeitung.
Stab/Rundstahl	Begrenzt (Guss-Billets)	Moderat	F, T6	Gussstäbe oder billetgeführte Bearbeitung sind möglich, jedoch weniger wirtschaftlich als speziell gewalzte Legierungen.
Druckguss-Teile	Dünnwandig bis ca. 1–2 mm	Abhängig von Zustand und Querschnitt	F, T5, T6	Haupt- und vorgesehene Produktform; komplexe Geometrie und hohe Maßhaltigkeit.

A383 ist optimiert für Hochdruck-Druckguss, bei dem dünnwandige Strukturen, komplexe Kerngeometrien und hohe Produktionsraten im Vordergrund stehen. Schmiedbare Formen sind selten, da Zusammensetzung und Mikrostruktur auf gussbezogenes Verhalten und nicht auf Walzen oder Strangpressen abgestimmt sind. Verarbeitungsparameter wie Anschnittgestaltung, Füllgeschwindigkeit der Form und Kühlsteuerung beeinflussen maßgeblich die lokalen mechanischen Eigenschaften. Typische nachgelagerte Arbeiten umfassen Zerspanung, Wärmebehandlung und Oberflächenbehandlung.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	A383	USA	Aluminum Association Gussbezeichnung, verwendet in Spezifikationen und Einkauf.
EN	EN AC‑(AlSiCu Serie) (ca.)	Europa	Kein direktes 1:1-Schmiedequivalent; EN AC-Legierungen der AlSi9Cu/AlSi10Cu-Familie gelten als funktionale Äquivalente.
JIS	ADC12 (ca.)	Japan	ADC12 ist eine weitverbreitete japanische Druckgusslegierung mit ähnlicher Al–Si–Cu-Chemie und vergleichbarem Gussverhalten.
GB/T	AlSi9Cu oder ZL104 (ca.)	China	Chinesische Gusswerkstoffe aus der AlSi9Cu-Familie werden häufig als praktische Äquivalente verwendet; genaue Chemie und Eigenschaften variieren.

Der Äquivalenzvergleich zwischen Normen ist nur näherungsweise, da Gusslegierungen über Chemieprofile, Gussprozess und Einsatzanforderungen definiert sind, nicht über identische Bezeichnungen. Anwender sollten für das konkrete Chargenmaterial Zugfestigkeit, Härte und Reaktion auf Wärmebehandlung prüfen, da kleine Änderungen bei Cu, Mg und Fe das Ausscheidungshärten und Korrosionsverhalten stark beeinflussen. Zertifizierte Materialprüfbescheinigungen sind immer anzufordern; gegebenenfalls sind Probegüsse unter den vorgesehenen Druckgussparametern zu empfehlen.

Korrosionsbeständigkeit

A383 zeigt eine gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, typisch für Al–Si-Gusslegierungen, bedingt durch die schützende Aluminiumschicht (Alumina), die sich nach Exposition schnell regeneriert. In industriellen oder mild korrosiven Umgebungen ist die Legierung leistungsfähig, besonders wenn die Oberfläche versiegelt, lackiert oder eloxiert wird. Kupferzusatz verringert jedoch die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu reinen Al–Si-Legierungen, wodurch die Anfälligkeit für lokalen Angriff steigt. In maritimen oder chloridreichen Umgebungen ist A383 besonders an bearbeiteten Flächen oder bei beschädigten Beschichtungen anfällig für Loch- und Spaltkorrosion; Korrosionsinhibitoren, Opferanoden und Schutzbeschichtungen sind gebräuchliche Schutzmaßnahmen.

Spannungsrisskorrosion (SCC) stellt bei A383 unter üblichen Einsatztemperaturen und Beanspruchungen kein dominantes Versagensrisiko dar, jedoch ist bei hochfesten, gealterten Zuständen und Kombination aus Eigenspannungen und korrosiven Medien Vorsicht geboten. Galvanische Wechselwirkungen mit fremden Metallen müssen beachtet werden: Koppelung mit Stahl oder Kupfer fördert anodisches Verhalten und beschleunigt den Aluminiumangriff, sofern keine Isolierung oder Schutz vorhanden ist. Gegenüber 5xxx-Magnesiumlegierungen besitzt A383 eine geringere allgemeine Korrosionsbeständigkeit; verglichen mit anodisierbaren 6xxx-Schmiedelgüten ist A383 weniger geeignet für hochwertiges Eloxieren und benötigt daher oft organische Beschichtungen für dauerhaften Schutz.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

A383 lässt sich mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie MIG und TIG verbinden, jedoch erschweren die Druckguss-Mikrostruktur und Porosität die Herstellung fehlerfreier Fügeverbindungen. Vorwärmen und kontrollierte Wärmeeinbringung reduzieren Rissbildungen, und als Zusatzwerkstoffe werden üblicherweise 4043 (Al–Si) oder 5356 (Al–Mg) verwendet, je nach Einsatzanforderung; 4043 sorgt wegen besserer Schmelzfließfähigkeit und geringerer Rissneigung besonders bei siliziumreichen Gusslegierungen für bessere Ergebnisse. Geschweißte Bereiche können durch Wärmeeinflusszonen-Erweichung und verändertes Korrosionsverhalten beeinträchtigt werden. Daher empfiehlt sich, tragende Schweißnähte möglichst zu vermeiden oder Nachwärmen durchzuführen.

Zerspanbarkeit

Gegossenes A383 lässt sich recht gut bearbeiten, da eine relativ stabile eutektische Mikrostruktur mit spröden Si-Partikeln die Spanbildung fördert und den Spanbruch unterstützt. Die Zerspanbarkeitswerte werden oft mit „befriedigend bis gut“ gegenüber 6061 angegeben; Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und moderaten Schnittgeschwindigkeiten bieten das beste Gleichgewicht aus Werkzeugstandzeit und Oberflächenqualität. Späne sind meist kurz und körnig; Vorschub und Kühlung müssen justiert werden, um Aufbauschneiden zu vermeiden und Oberflächenqualität bei Dichtflächen zu gewährleisten.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit von A383 ist im Vergleich zu gewalztem Aluminiumblech eingeschränkt, da die Gussmikrostruktur nicht die Duktilität und Kaltverfestigungskapazität der gewalzten Legierungen besitzt. Biegen und Schmieden sind im geglühten oder stark bearbeiteten Zustand möglich, führen aber typischerweise zu Rissbildung in dünnen Querschnitten oder in Bereichen mit Kerbwirkung. Die beste Praxis besteht darin, Formelemente bereits im Gusswerkzeug einzuplanen, anstatt eine Nachumformung anzustreben; falls Umformen unumgänglich ist, sollten weichere Zustände (O/F) verwendet und thermische oder mechanische Spannungsarmglühungen durchgeführt werden.

Wärmebehandlungsverhalten

A383 ist aufgrund seines Kupfergehalts wärmebehandelbar und spricht auf die Standardfolge aus Lösungsglühen und künstlichem Altern an, wie sie bei Al–Si–Cu-Systemen üblich ist. Das Lösungsglühen erfolgt typischerweise bei 495–540 °C, um lösliche Cu- und Si-haltige Phasen zu lösen; Haltezeiten variieren entsprechend der Bauteildicke, um lokales Schmelzen zu vermeiden. Das Abschrecken muss schnell erfolgen, um einen übersättigten Festkörperzustand zu erhalten; Druckgussteile erfordern oft spezielle Abschreckwege, um Verzug und Restporosität zu minimieren.

Das künstliche Altern für T5/T6 erfolgt bei ca. 150–200 °C über mehrere Stunden, um feine Cu- und Mg-Intermetallische Ausscheidungen zu bilden, die Streckgrenze und Zugfestigkeit erhöhen. T5 (Direktalterung nach Abschrecken aus dem Gusszustand) bietet moderate Härtung ohne vollständigen Lösungsglühschritt, während T6 (gelöst und dann gealtert) maximale Festigkeit liefert. Überalterung auf T7 verringert die Höchstfestigkeit, verbessert jedoch Maßhaltigkeit und Warmfestigkeit, was bei Bauteilen mit höheren Betriebstemperaturen oder thermischer Belastung vorteilhaft ist. Für nicht wärmebehandelbare Zustände kommen kontrollierte Kaltverfestigung und Spannungsarmglühungen als Anpassungsmethoden in Frage.

Hochtemperatureinsatz

A383 zeigt mit steigender Temperatur einen Verlust von Streck- und Zugfestigkeit, wobei oberhalb von ca. 150 °C deutliche Erweichung auftritt und jenseits von 200–250 °C eine ausgeprägte Festigkeitsminderung zu verzeichnen ist. Der ausscheidungshärtende Zustand ist besonders temperaturempfindlich; längere Einwirkung mäßig erhöhter Temperaturen kann zur Überalterung und dauerhafter Verringerung der Höchstfestigkeiten führen. Oxidation ist bei diesen Temperaturen gering aufgrund der schützenden Aluminiumschicht; jedoch können bei hohen Einsatztemperaturen in korrosiven Medien Schutzbeschichtungen versagen und lokale Korrosion beschleunigt auftreten.

Die Wärmeeinflusszonen geschweißter oder nachgearbeiteter Bauteile sind unter Hochtemperatureinsatz anfällig für zusätzliche Festigkeitsverluste, bedingt durch das Wachstum der Ausscheidungen oder Auflösung der Verstärkungsphasen. Für Anwendungen mit dauerhaft höheren Betriebstemperaturen empfiehlt sich die Nutzung speziell für den Hochtemperatureinsatz entwickelte Legierungen oder technische Maßnahmen wie thermische Trennungen und Kühlkonzepte.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum A383 verwendet wird
Automobilindustrie	Ventilkörper, Pumpengehäuse, Getriebeabdeckungen	Gute Gießbarkeit für dünnwandige, komplexe Geometrien und verbesserte Festigkeit nach dem Auslagern.
Schifffahrt/Marine	Pumpengehäuse, Armaturen	Gießbarkeit und moderate Korrosionsbeständigkeit; wirtschaftlich für nicht-strukturelle Marine-Armaturen mit Beschichtungen.
Luft- und Raumfahrt	Kleine Gehäuse, Halterungen, Werkzeugkomponenten	Maßgenauigkeit und Fähigkeit zur Herstellung komplexer Formen bei vernünftiger Festigkeit und Gewichtsersparnis.
Elektronik	Gehäuse, Kühlergehäuse	Wärmeleitfähigkeit und dimensionsgenaue Druckgussfähigkeit ermöglichen integrierte Wärmemanagement-Bauteile.

A383 wird für Bauteile gewählt, bei denen komplexe Geometrien und dünne Wandstärken erforderlich sind und bei denen die Möglichkeit des Auslagerhärtens zusammengebauter Gussstücke einen deutlichen Fertigungsvorteil gegenüber der Schmiedebearbeitung bietet. Die Kombination aus Druckguss-Produktivität, anschließender Wärmebehandlung und ausgewogenen mechanischen Eigenschaften macht es zu einer kostengünstigen Wahl für mittelbeanspruchte strukturelle und Gehäuseanwendungen.

Auswahlhinweise

A383 ist eine zuverlässige Wahl, wenn die Druckgussfähigkeit und die Option zur Auslagerhärtung entscheidende Kriterien sind. Im Vergleich zu reinem Aluminium (1100) bietet A383 eine höhere Festigkeit und bessere Gießeigenschaften bei gleichzeitig reduzierter elektrischer Leitfähigkeit und geringerer Umformbarkeit bei Raumtemperatur. Im Vergleich zu Kaltumformlegierungen wie 3003 oder 5052 erreicht A383 nach Wärmebehandlung in der Regel höhere Zug- und Streckgrenzen, besitzt jedoch eine etwas geringere allgemeine Korrosionsbeständigkeit und eingeschränktere Kaltumformbarkeit. Im Vergleich zu üblichen wärmebehandelbaren Schmiedelegierungen wie 6061 oder 6063 ermöglicht A383 eine überlegene Near-Net-Shape-Fertigung mit dünnen Wandstärken und geringere Kosten bei komplexen Teilen, auch wenn die Spitzenfestigkeit und das Ermüdungsverhalten in manchen Bauteilgeometrien niedriger sein können.

Wählen Sie A383, wenn die Bauteilgeometrie oder Produktionskosten den Druckguss vorschreiben, eine nachträgliche Wärmebehandlung möglich ist und ein moderater Korrosionsschutz (Beschichtungen oder Eloxieren, wo geeignet) den Anforderungen genügt. Für hochkorrosive oder kritisch ermüdungsbeanspruchte Anwendungen sollten höherwertige Werkstoffe evaluiert werden.