Aluminium A384: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

A384 gehört zur 3xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, einer Gruppe, die durch Mangan als Hauptlegierungselement gekennzeichnet ist. Es handelt sich um eine gewalzte Al‑Mn‑Legierung, die für eine ausgewogene Kombination aus moderater Festigkeit, ausgezeichneter Umformbarkeit und guter Korrosionsbeständigkeit ausgelegt ist. Die Legierung wird hauptsächlich durch Kaltverfestigung und nicht durch herkömmliche Wärmebehandlung gehärtet.

Typische wesentliche Legierungselemente in A384 sind Mangan als gezielte Zugfestigkeits- und Korngrenzenstabilisierungskomponente sowie geringe Mengen an Silizium, Eisen, Kupfer und Spuren anderer Elemente. Die Legierung liefert eine vorhersehbare Kombination aus moderater Zugfestigkeit, guter Duktilität, günstiger Schweißbarkeit und umfangreicher Kaltumformfähigkeit, die sich für Blech, Platte und Stranggussprodukte eignet.

A384 wird in Industrien eingesetzt, die leicht umformbare Aluminiumteile mit angemessener Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit benötigen, wie z. B. Bauelemente, HLK-Anlagen (Heizung, Lüftung, Klimatechnik), Leichttransportplatten und allgemeine architektonische Anwendungen. Ingenieure wählen A384, wenn Umformbarkeit und Schweißbarkeit wichtiger sind als maximale Auslagerfestigkeit und wenn eine kostengünstige, gut verfügbare Al‑Mn‑Legierung passend ist.

Die Legierung wird häufig reinerem Aluminium aufgrund der höheren mechanischen Festigkeit vorgezogen und bestimmten 5xxx- oder wärmebehandelbaren Legierungen, wenn einfachere Kaltumformung, geringere Kosten und spezifisches Korrosionsverhalten wichtiger sind als die höchstmögliche Festigkeit. Ihr berechenbares Verhalten beim Walzen, Umformen und Fügen macht sie zu einer pragmatischen Wahl für die Serienfertigung.

Ausführungszustände (Temper)

Ausführung	Festigkeitsniveau	Bruchdehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Weichgeglühter Zustand, maximale Duktilität und Umformbarkeit
H12	Niedrig–Mittel	Mäßig	Sehr Gut	Ausgezeichnet	Teilweise Kaltverfestigung durch begrenzte Kaltumformung
H14	Mittel	Mäßig–Niedrig	Gut	Ausgezeichnet	Gängiger kommerzieller Zustand für moderate Festigkeit
H16	Mittel	Mäßig	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt auf höhere Festigkeit als H14
H18	Mittel–Hoch	Niedrig–Mäßig	Ausreichend–Gut	Ausgezeichnet	Stärkere Kaltumformung, verringerte Bruchdehnung
H22	Mittel	Mäßig	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und durch Spannungsarmglühen stabilisiert
H24	Mittel–Hoch	Niedrig–Mäßig	Ausreichend	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und teilweise geglüht zur besseren Umformbarkeit
H32	Mittel	Mäßig	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und durch kontrollierte Wärmebehandlung stabilisiert

Der Ausführungszustand beeinflusst die Eigenschaften von A384 direkt und vorhersehbar, da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist und auf die durch Kaltumformung erzeugte Versetzungsdichte angewiesen ist. Mit dem Fortschreiten von O zu H18/H24 steigen Streck- und Zugfestigkeit, während Bruchdehnung und Umformbarkeit abnehmen. H-Zustände werden gewählt, um die Umformbedürfnisse mit der erforderlichen Einsatzfestigkeit auszubalancieren.

Bei der Fertigung und Auswahl ist die Wahl des Temper ein Kompromiss: O oder H12 eignen sich besonders für Tiefziehen und schwere Umformarbeiten, während die Serien H14–H18 spezifiziert werden, wenn höhere Festigkeit im als-gefertigten Zustand oder bessere Maßhaltigkeit erforderlich sind, ohne eine andere Legierungsgruppe zu verwenden.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Si	0,10–0,60	Niedrig gehalten; verbessert die Fließfähigkeit in Gusslegierungen, hier minimiert zur Erhaltung der Duktilität
Fe	0,20–0,70	Verunreinigungselement, das Duktilität mindern und intermetallische Phasen erhöhen kann
Mn	0,60–1,50	Hauptfestigungselement und Kornstabilisator für 3xxx-Legierungen
Mg	0,05–0,20	Geringe Menge; kann zur Festigkeit beitragen, wird aber niedrig gehalten zur Erhaltung der Umformbarkeit
Cu	0,05–0,20	Begrenzt; kleine Mengen erhöhen Festigkeit, können jedoch Korrosionsbeständigkeit reduzieren
Zn	0,05–0,20	In der Regel niedrig; höhere Mengen können Festigkeit fördern, erhöhen aber das Risiko für Spannungsrisskorrosion
Cr	0,01–0,10	Spurenelement; verbessert Kornstruktur und hilft bei der Rekristallisationskontrolle
Ti	0,01–0,10	Kornverfeinerer bei einigen Fertigungsprozessen
Andere	Rest bis 100 (Rückstände)	Spurenelemente und Rückstände werden niedrig gehalten für gleichbleibende Eigenschaften

Die Chemie von A384 konzentriert sich auf Mangan für Versetzungsstärkung und Kornstabilität, während geringe Konzentrationen von Silizium, Eisen und Kupfer als Rückstände oder geringfügige Leistungsmodifikatoren toleriert werden. Kleine Schwankungen im Mn- und Cu-Gehalt beeinflussen maßgeblich die Streckgrenze, Kaltverfestigungsverhalten und Korrosionsbeständigkeit, weshalb eine genaue Legierungskontrolle entscheidend für konstante Blech- und Strangpressleistungen ist.

Mechanische Eigenschaften

A384 zeigt ein zum Al‑Mn nicht wärmebehandelbaren Legierungen typisches Zugverhalten: moderate Zugfestigkeit bei relativ niedriger Streckgrenze im geglühten Zustand sowie deutliche Steigerungen von Streck- und Zugfestigkeit durch Kaltverfestigung. Die Bruchdehnung ist im O-Zustand hoch, fällt jedoch deutlich mit zunehmendem H-Temper aufgrund steigender Versetzungsdichte; Konstrukteure müssen den reduzierten Umformungsreserve in H18/H24-Zuständen berücksichtigen.

Die Härte korreliert mit Ausführung und Kaltarbeit: geglühtes Material zeigt niedrige Härte und gute spanlose Dehnbarkeit, während gehärtete Zustände deutlich höhere Härtewerte erreichen, was Verschleißfestigkeit und Oberflächenbearbeitung beeinflusst. Das Ermüdungsverhalten ist für moderate zyklische Belastungen akzeptabel; die Lebensdauer hängt stark von Oberflächenzustand, Kaltverfestigung und Eigenspannungen durch Umformen oder Schweißen ab.

Dicke und Produktform beeinflussen das mechanische Ansprechverhalten: dünne Bleche sind leicht kaltverfestigbar und erreichen höhere Festigkeit im als-gefertigten Zustand durch Kaltwalzen, während dickere Platten oder Profile gröbere Mikrostrukturen und geringere Kaltverfestigung pro Verarbeitungsschritt aufweisen. Konstrukteure müssen Temper und Blechdicke gemeinsam angeben, um die geforderten statischen und Ermüdungsreserven sicherzustellen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Temper (H14)	Hinweise
Zugfestigkeit	~90–120 MPa	~160–200 MPa	Zugfestigkeit H14 hängt vom Kaltumformungsgrad und Blechdicke ab
Streckgrenze	~30–50 MPa	~100–140 MPa	Streckgrenze steigt durch Kaltverfestigung schneller als Zugfestigkeit
Bruchdehnung	~30–40 %	~8–18 %	Bruchdehnung sinkt mit zunehmender Kaltverfestigung
Härte (HB)	~25–40 HB	~55–75 HB	Härte folgt grob den Zugfestigkeiten mit steigendem Temper

Die Werte sind indikativ für übliche kommerzielle Blechdicken und Fertigungsverfahren; für zertifizierte Walzzeugnisse zu spezifischen Produktarten und Temperzuständen sollten Lieferanten konsultiert werden.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für gewalzte Aluminiumlegierungen; nützlich für Gewichtsberechnungen
Schmelzbereich	~640–660 °C	Praktischer Arbeitsbereich, Solidus nahe am Schmelzpunkt von reinem Al
Wärmeleitfähigkeit	~130–150 W/m·K	Legierungselemente verringern Wärmeleitfähigkeit gegenüber reinem Al, bleibt aber hoch für Wärmeabfuhr
Elektrische Leitfähigkeit	~25–35 % IACS	Geringer als bei reinem Al; Leitfähigkeit variiert mit Kaltverfestigung und Zusammensetzung
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 J/g·K	Ungefähre Größe für Berechnungen der thermischen Masse
Thermische Ausdehnung	~23–24 µm/m·K	Linearer Ausdehnungskoeffizient, geeignet für Verbindungen mit anderen Strukturmetallen bei entsprechender Berücksichtigung

Die physikalischen Eigenschaften von A384 machen die Legierung zu einem guten Kandidaten für Anwendungen, die leichte Konstruktionen mit angemessener thermischer Leistung erfordern. Die Wärmeleitfähigkeit ist im Vergleich zu Stählen hoch, was A384 für wärmeabführende Bauteile bevorzugt, und der thermische Ausdehnungskoeffizient muss bei der Montage mit Materialien mit deutlich unterschiedlichen Ausdehnungsraten berücksichtigt werden.

Die elektrische Leitfähigkeit ist moderat, sodass A384 keine bevorzugte Wahl für hocheffiziente elektrische Sammelschienen ist, aber dort eingesetzt werden kann, wo mechanische Eigenschaften wichtiger sind als maximale Leitfähigkeit. Dichte- und Wärmekapazitätswerte werden direkt in Steifigkeits- und thermische Massenberechnungen für Struktur- und Wärmesysteme einbezogen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Anlaufformen	Hinweise
Blech	0,2–6,0 mm	Festigkeit nimmt durch Kaltwalzen zu	O, H12, H14, H24	Weit verbreitet gefertigt; verwendet für Verkleidungen, Umschläge und HLK-Komponenten
Platte	6–25 mm	Weniger Kaltumformung pro Dicke; mittlere Festigkeit	O, H22, H32	Schwerere Strukturbauteile sowie Brems- und Abdeckplatten
Profil (Extrusion)	Profilabhängig	Festigkeit variiert mit Anlasstemper und Extrusionsverhältnis	O, H14, H18	Profile für architektonische Rahmen und Kanäle
Rohr	Ø6–200 mm	Kaltziehen oder Extrusion beeinflussen Endfestigkeit	O, H14	Verwendet für Luftkanäle, Strukturrohre und Möbel
Stab/Stange	Ø3–60 mm	Geringere Kaltverfestigung möglich; abhängig vom Ziehen	O, H12, H14	Befestigungen, umgeformte Bauteile und bearbeitete Teile

Verfahrensweise und Produktform bestimmen die erreichbaren Eigenschaften: Blech profitiert von Walzen und nachträglicher Kaltverfestigung, um H-Anlaufformen zu erreichen, während Profile und Stäbe auf Extrusions-Abkühlraten und nachfolgenden Kaltumformungsgrad zur Festigkeitsentwicklung angewiesen sind. Die Plattendicke begrenzt die Kaltverfestigungsrate und damit üblicherweise die maximale praktikable H-Anlaufform.

Anwendungen sollten Produktform, Anlasstemperatur und Oberflächenfinish gemeinsam spezifizieren, da Umformbarkeit, Schweißverhalten und Ermüdungslebensdauer durch diese Parameter zusammen bestimmt werden. Beispielsweise werden tiefgezogene Bleche typischerweise in O oder H12 statt H18 geliefert, um Duktilität zu erhalten.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	A384	USA	Bezeichnung in der AA-Datenbank für diese gegossene Al-Mn-Zusammensetzung
EN AW	AW‑3xxx (am nächsten)	Europa	Keine exakte Entsprechung; AW‑3003/AW‑3004 sind die nächsten handelsüblichen Äquivalente
JIS	A3003 (am nächsten)	Japan	JIS A3003 Serienlegierungen sind ähnliche Al-Mn-Gusswerkstoffe
GB/T	3xxx Serie (am nächsten)	China	Chinesische Normen führen Al-Mn Legierungen vergleichbar zur 3003-Familie auf

Eine exakte 1:1-Entsprechung besteht häufig nicht, da Anlasstemperaturen, Grenzwerte für Verunreinigungen und Verarbeitungsspezifikationen zwischen Normen und Herstellern variieren. Ingenieure sollten bei Materialsubstitution zertifizierte Chemiegrenzen, mechanische Eigenschaftstabellen und Prozesszertifikate heranziehen und sich nicht ausschließlich auf den nominalen Werkstoffnamen verlassen.

Beim Normenwechsel ist auf zulässige Fremdstoffgehalte (Fe, Si), geforderte Anlasstemperaturen und Prüfvorschriften zu achten, da diese Unterschiede Korrosionsverhalten und Umformbarkeit in kritischen Anwendungen beeinflussen können.

Korrosionsbeständigkeit

A384 bietet eine gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, typisch für Aluminiumlegierungen mit moderatem Kupfer- und Zinkgehalt. In städtischen und industriellen Atmosphären bildet es eine schützende Oxidschicht, die die allgemeine Korrosion begrenzt. Leichte Oberflächenbehandlungen oder Umwandlungsbeschichtungen können Langzeitoptik und -leistung deutlich verbessern.

In maritimen oder chloridreichen Umgebungen ist A384 für geschützte oder zeitweise exponierte Anwendungen ausreichend geeignet, weist aber nicht die Widerstandsfähigkeit spezialisierter 5xxx (Al-Mg) oder 6xxx Serien mit kontrolliertem Cu-Gehalt auf. Lokale Lochfraßkorrosion kann auf rauen oder beschädigten Oberflächen auftreten, weshalb Schutzbeschichtungen, Eloxieren oder kathodische Maßnahmen für eine lange Lebensdauer in aggressiver Salzwasserexposition empfohlen werden.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) ist für Al-Mn-Legierungen wie A384 im Vergleich zu hochfesten Al-Cu- oder Al-Zn-Mg-Legierungen gering, dennoch sollten hohe Zugrestspannungen in Kombination mit korrosiven Medien vermieden werden. Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Metallen wie rostfreiem Stahl können lokale Korrosion von A384 beschleunigen; daher sind Isolation und geeignete Befestigungselemente wichtige Designaspekte.

Im Vergleich zu anderen Legierungsfamilien tauscht A384 etwas Korrosionsbeständigkeit gegenüber den 5xxx Legierungen und die Möglichkeit der Ausscheidungshärtung zu hohen Festigkeiten in den 6xxx/7xxx Familien ein. Sein ausgewogenes Verhältnis aus Korrosionsbeständigkeit und Umformbarkeit macht es zur häufigen Wahl für architektonische und HLK-Anwendungen mit geringem Wartungsaufwand.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

A384 lässt sich sehr gut mit gängigen Schmelzverfahren wie TIG (GTAW) und MIG (GMAW) schweißen, unter Verwendung konventioneller Aluminium-Schweißzusätze wie ER4043 (Al‑Si) oder ER5356 (Al‑Mg), abhängig von den geforderten Nachschweißeigenschaften. Wärmeeinflussgebiete (WEZ) erfahren keine dramatische Erweichung, da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist, aber Verzugssteuerung und Verträglichkeit der Füllwerkstoffe sind wichtig, um galvanische oder Korrosionsprobleme an Schweißnähten zu vermeiden.

Das Risiko von Heißrissen ist im Vergleich zu hochfesten wärmebehandelbaren Legierungen niedrig, kann aber auftreten, wenn ungeeignete Zusatzwerkstoffe oder Nahtgeometrien Spannung und Schrumpfung während der Erstarrung begünstigen. Vorwärmen ist bei dünnen Blechen selten nötig, restriktive dicke Werkstücke profitieren jedoch von kontrollierten Zwischenlagentemperaturen, um Restspannungen zu minimieren.

Mechanische Bearbeitbarkeit

Die Bearbeitung von A384 ist unkompliziert mit normalen Hartmetall- oder Schnellarbeitsstahlwerkzeugen. Der Bearbeitbarkeitsindex liegt unter dem von Leichtmetall-Messing oder bleihaltigen Aluminiumlegierungen, ist aber für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend. Empfohlen werden moderate Schnittgeschwindigkeiten, positiv gestellte Schneiden und gute Spanabfuhr, um Aufbauschneiden und Oberflächenverfestigung zu vermeiden.

Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit sind mit üblichen Bearbeitungsparametern erreichbar, es sind jedoch Rückfederung und duktiles Spanverhalten zu berücksichtigen. Bei Einsatz höherharter H-Anlaufformen steigen Werkzeugverschleißraten, weshalb Kühlschmierstoffstrategien angepasst werden sollten.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit von A384 ist in O und leicht kaltverfestigten Anlasstemperaturen ausgezeichnet, was Tiefziehen, Umkanten und komplexe Biegeoperationen ermöglicht. Minimale Biegeradien sind abhängig von Anlasstemperatur und Dicke, betragen typischerweise 1–3× Dicke bei O und erhöhen sich bei H-Anläufen; empirische Versuche oder FEM-Umformsimulationen sind für komplexe Teile empfehlenswert.

Kaltverfestigung erhöht Festigkeit, verringert aber die Umformreserve; Zwischenglühungen sind möglich, um Duktilität bei mehreren Umformschritten wiederherzustellen. Rückfederung ist berechenbar und mit geeignetem Werkzeugdesign und Prozesssteuerung beherrschbar.

Verhalten bei Wärmebehandlung

Als Legierung der 3xxx Serie ist A384 eine nicht wärmebehandelbare Legierung, die nicht auf Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung anspricht, um die Festigkeit wesentlich zu erhöhen. Der Versuch, T-Anlaustypen anzuwenden, führt nicht zur für Al-Mg-Si oder Al-Cu-Familien typischen Ausscheidungshärtung.

Festigkeit wird durch mechanische Bearbeitung (Kaltwalzen, Ziehen) und nachfolgende H-Anlaufformen eingestellt und gesteuert. Glühen (vollständige Erweichung auf O) erfolgt durch Erhitzen über die Rekristallisationstemperatur (typischerweise 330–420 °C, abhängig von Querschnittsgröße und Legierungszustand) und kontrollierte Abkühlung zur Erzielung einer vollständig rekristallisierten Mikrostruktur.

Stabilisierende Maßnahmen wie leichte thermische Behandlung (z. B. H32) können zur Spannungsarmglühung ohne vollständiges Durchglühen eingesetzt werden. Bei kritischen Bauteildimensionen sollten Spannungsarmglühzyklen validiert werden, da sie mechanische Eigenschaften subtil verändern können.

Verhalten bei erhöhten Temperaturen

A384 behält bei mäßig erhöhten Temperaturen nutzbare mechanische Eigenschaften, erfährt jedoch mit steigender Temperatur fortschreitenden Festigkeitsverlust. Ab ca. 100–150 °C führt längere Wärmeeinwirkung zu messbaren Reduzierungen von Streck- und Zugfestigkeit aufgrund von Rekonfiguration und Erweichung der kaltverfestigten Struktur.

Oxidation ist im Vergleich zu Eisenwerkstoffen gering, da eine schützende Aluminiumoxidschicht vorhanden ist, jedoch können bei höheren Temperaturen Oberflächenskalierungen und Versprödung durch Oberflächenreaktionen auftreten, wenn aggressive Umgebungen vorliegen. Für Dauereinsatz oberhalb von 150 °C sollten Konstrukteure Kriechverhalten prüfen und Legierungen mit speziell ausgelegter Hochtemperatureigenschaft in Betracht ziehen.

Geschweißte Verbindungen, die erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, bedürfen besonderer Aufmerksamkeit hinsichtlich des WEZ-Verhaltens; da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist, ist das WEZ-Erweichen begrenzt, aber thermische Beanspruchung kann Kaltverfestigung reduzieren und lokale Festigkeiten mindern, was Lastpfade beeinflusst.

Anwendungsgebiete

Industrie	Beispielkomponente	Warum A384 verwendet wird
Automobil	Innenverkleidungen, Hitzeschilde	Gute Umformbarkeit, Schweißbarkeit, Kosteneffizienz
Marine	Luftkanäle, nicht-strukturelle Gehäuse	Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen Meeresumgebungen
Luftfahrt	Nicht-kritische Verbindungen, Verkleidungen	Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und einfache Umformung für Sekundärstrukturen
Elektronik	Gehäuse, Wärmeverteiler	Wärmeleitfähigkeit und gute Fertigbarkeit
Bauwesen	Dachdeckungen, Verkleidungen, Dachrinnen	Witterungsbeständigkeit, Umformbarkeit und Oberflächenqualität

Die Kombination aus Umformbarkeit, Schweißbarkeit und moderater Festigkeit macht A384 für eine breite Palette von nicht hochbelasteten Bauteilen über verschiedene Branchen hinweg geeignet. Häufig wird es dort eingesetzt, wo komplexe Formgebung, Oberflächenqualität und Korrosionsbeständigkeit zu angemessenen Kosten gefragt sind.

Auswahlhinweise

Wählen Sie A384, wenn Ihr Design hohe Kaltumformbarkeit, gute Schweißbarkeit und moderate Festigkeit bei breiter Verfügbarkeit und niedrigen Kosten priorisiert. Es ist ideal für gestempelte oder gezogene Bauteile, architektonische Elemente und allgemeine Fertigungen, bei denen keine extrem hohe Zugfestigkeit erforderlich ist.

Im Vergleich zu handelsüblichem Reinaluminium (1100) tauscht A384 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie leicht verringerte Duktilität des Reinaluminiums gegen eine deutliche Steigerung der Festigkeit und bessere Maßhaltigkeit während der Umformung ein. Im Vergleich zu anderen kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 liegt A384 in einer ähnlichen Kategorie hinsichtlich Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, wird jedoch typischerweise dann ausgewählt, wenn eine spezifische Kombination aus manganbasierter Festigkeitssteigerung und Lieferantenverfügbarkeit den Designanforderungen entspricht.

Gegenüber wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 wird A384 bevorzugt, wenn die einfache Umformbarkeit und Schweißbarkeit sowie geringere Materialkosten höher gewichtet werden als die Notwendigkeit einer höheren maximalen Alterungsfestigkeit. Sollte eine höhere langfristige statische oder Ermüdungsfestigkeit zwingend erforderlich sein, ist eine wärmebehandelbare Legierung trotz erhöhter Fertigungskomplexität vorzuziehen.

Abschließende Zusammenfassung

A384 bleibt eine relevante und weit verbreitete Al‑Mn-Schmiedelegierung, da sie zuverlässig eine