Aluminium A5052: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

A5052 ist eine Aluminium-Magnesium-Legierung der 5xxx-Serie, eingestuft in die Al–Mg-Familie, bei der Magnesium das Hauptlegierungselement ist. Das Legierungsprinzip basiert auf Mg-Zusätzen im Bereich von etwa 2,2–2,8 Gew.-% mit kleinen, kontrollierten Zusätzen von Cr und Mn zur Kornstrukturkontrolle und zur Begrenzung der Rekristallisation während der Fertigung.

A5052 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung, deren primärer Festigungsmechanismus die Mischkristallverfestigung in Kombination mit Kaltverfestigung (Verformungshärtung) und Microlegierung-Stabilisierung ist. Dies führt zu einer Kombination aus moderater Festigkeit, ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit – insbesondere in marinen Umgebungen – guter Schweißbarkeit und vorteilhafter Umformbarkeit in weichen Zuständen.

Wesentliche Merkmale, die A5052 definieren, sind die erhöhte Streck- und Zugfestigkeit im Vergleich zu handelsüblichem reinem Aluminium (1xxx Serie), die überlegene Beständigkeit gegen Meerwasser und chloridhaltige Umgebungen im Vergleich zu vielen anderen Aluminiumlegierungen sowie eine akzeptable Dauerfestigkeit. Typische Einsatzbereiche von A5052 umfassen den Schiffbau, die Transportbranche (Kraftstofftanks und Karosseriebleche von LKWs), Haushaltsgeräte, HVAC-Kanäle und bestimmte sekundäre Luft- und Raumfahrtstrukturen. Die Legierung wird oft gewählt, wenn eine ausgewogene Kombination aus Umformbarkeit, moderater Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist, ohne dass eine Ausscheidungshärtung notwendig ist.

A5052 wird gegenüber den Legierungen der 1xxx und 3xxx Serien bevorzugt eingesetzt, wenn eine höhere Festigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit benötigt werden, ohne dass die Umformbarkeit stark beeinträchtigt wird. Es wird bevorzugt vor vielen wärmebehandelbaren 6xxx/7xxx Legierungen, wenn Schweißen und Korrosionsbeständigkeit im Einsatz (insbesondere bei Salzwasser) kritische Faktoren sind und der Aufwand oder die Kosten einer Wärmebehandlung vermieden werden sollen.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Gering	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht; maximale Duktilität für Umformprozesse.
H111	Gering–Moderat	Hoch	Sehr gut	Sehr gut	Allzweck-Kaltverfestigungszustand mit moderater, nicht richtungsgebundener Verfestigung.
H14	Moderat	Moderat–Hoch	Gut	Sehr gut	Auf etwa ein Viertel-Hart vergütet; gängig für umgeformte Bauteile.
H16	Moderat–Hoch	Moderat	Akzeptabel–Gut	Sehr gut	Halbharter Zustand mit erhöhter Festigkeit zu Lasten der Umformbarkeit.
H32	Hoch	Moderat	Gut (mit Vorsicht)	Gut	Kaltverfestigt und stabilisiert; weit verbreitet für Blech und Platten im marinen Einsatz.
H34	Hoch	Gering–Moderat	Begrenzt	Gut	Kaltverfestigt auf höherem Niveau als H32; verwendet, wenn höhere Festigkeit gefordert ist.
H38	Sehr hoch	Gering	Begrenzt	Gut	Handelsüblicher höherfestiger kaltverfestigter Zustand für dickere Produkte.

Die Temper-Bezeichnung bei A5052 steuert direkt die Zug- und Streckfestigkeit durch den Grad der Kaltverfestigung und etwaige Stabilisierung. Weiche Zustände (O, H111) maximieren Umformbarkeit und Dehnung und werden für Tiefziehen und komplexe Umformprozesse gewählt, während H3x Zustände deutlich höhere Streckfestigkeit auf Kosten der Dehnung und mit erhöhter Rückfederung beim Biegen bieten.

Die Schweißbarkeit ist über alle Zustände hinweg generell sehr gut, da A5052 nicht auf Ausscheidungshärtung beruht; allerdings kann eine lokale Erweichung oder Rekristallisation im Wärmeeinflussbereich (WEZ) die Festigkeit der kaltverfestigten Zustände in der Nähe der Schweißnaht reduzieren. Konstrukteure müssen die zustandsabhängige Rückfederung und den Biegeradius bei der Umformung beachten und können bei Bedarf nach dem Umformen eine Glühung zur maximalen Duktilität durchführen.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Hinweise
Si	≤ 0,25	Verunreinigung; kontrolliert zur Begrenzung von Intermetallischen Phasen.
Fe	≤ 0,40	Verunreinigung; höherer Fe-Gehalt kann Duktilität verringern und intermetallische Einschlüsse erhöhen.
Mn	0,10–0,50	Kornstrukturoptimierung; unterstützt Festigkeit und vermindert Rekristallisationsneigung.
Mg	2,2–2,8	Hauptlegierungselement; sorgt für Mischkristallverfestigung und verbesserte Korrosionsbeständigkeit.
Cu	≤ 0,10	Niedrig gehalten zur Erhaltung der Korrosionsbeständigkeit; höherer Cu-Gehalt verringert Lochfraßbeständigkeit.
Zn	≤ 0,10	Geringfügig; meist als Verunreinigung betrachtet.
Cr	0,15–0,35	Steuert Kornstruktur und stabilisiert kaltverfestigte Zustände gegen Rekristallisation.
Ti	≤ 0,15	Entoxidationsmittel und Kornfeinbildner in Gusslegierungen; geringfügig in gewalzten Legierungen.
Andere	≤ 0,05 (jeweils) / ≤ 0,15 (gesamt)	Spurenelemente mit Grenzwerten; für projektspezifische Werte auf Werkszeugnisse achten.

Magnesium ist der Leistungsfaktor bei A5052: Es erhöht Streck- und Zugfestigkeit durch Mischkristallverfestigung und erhält dabei gute Duktilität in weichen Zuständen. Chrom wird gezielt in kontrollierter Menge zugesetzt, um die Rekristallisation zu verzögern und die verfestigte Mikrostruktur bei höheren Temperaturen und während der Fertigung zu erhalten. Niedrige Cu- und Zn-Gehalte sichern die starke Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen.

Mechanische Eigenschaften

A5052 zeigt ein Zugfestigkeitsverhalten, das für kaltverfestigte Al–Mg-Legierungen typisch ist: Weiche Zustände weisen geringe Streckfestigkeit, aber hohe Dehnung auf, während H3x-Zustände deutlich höhere Streck- und Zugfestigkeiten bei reduzierter Duktilität zeigen. Die Streckfestigkeit ist empfindlich gegenüber Kaltverfestigung und Dicke; dünne Bleche, kaltgewalzt zu H32, erreichen Streckfestigkeiten, die an Strukturlegierungen heranreichen, während dickere Platten oder geglühte Abschnitte deutlich niedrigere Werte aufweisen. Die Härte folgt dem gleichen Trend wie die Festigkeit und wird häufig als schnelle werksseitige Prüfmethode zur Zustandskontrolle genutzt.

Die Dauerfestigkeit von A5052 ist für Al–Mg-Legierungen generell gut; die Legierung profitiert vom Fehlen von ausscheidungsbedingten Ermüdungshemmstoffen, die als Risskeimbildungsstellen wirken könnten. Oberfläche, umformungsbedingte Eigenspannungen und Schweißnähte sind die primären Einflussfaktoren auf die Lebensdauer bei zyklischer Belastung, weshalb eine geeignete Oberflächenbehandlung und Qualifikation der Schweißprozesse für Ermüdungsanwendungen wichtig sind. Die Dicke beeinflusst sowohl das erreichbare Maß an Kaltverfestigung als auch die Beschränkung der plastischen Verformung; dünnere Blechstärken lassen sich stärker kaltverfestigen, während dickere Profile intensivere Kaltumformung erfordern, um vergleichbare Eigenschaften zu erzielen.

Praktische Eigenschaftswerte (typische Werte; bitte projektbezogen anhand der Werkszeugnisse verifizieren) sind nachfolgend zusammengefasst.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtiger Zustand (z. B. H32)	Hinweise
Zugfestigkeit (UTS)	110–150 MPa	215–260 MPa	UTS hängt stark vom Zustand und der Dicke ab; H3x verdoppelt ungefähr die Festigkeit gegenüber O.
Streckgrenze (0,2 % Dehngrenze)	35–70 MPa	140–200 MPa	H32 Streckgrenze oft ca. 140–200 MPa, abhängig von Produktform und Zustand.
Dehnung (bei 50 mm)	15–25 %	6–12 %	Dehnung nimmt mit steigender Kaltverfestigung ab; Umformbarkeit in vielen H-Zuständen noch akzeptabel.
Härte (HB)	25–40	55–70	Härteangaben sind typische Brinell-Werte; Vickers- oder Rockwell-Härtewerte weichen ab.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,68 g/cm³ (168 lb/ft³)	Typisch für gewalzte Aluminium-Magnesium-Legierungen; nützlich für Massenberechnungen.
Schmelzbereich	~605–650 °C	Solidus–Liquidus-Bereich abhängig von exakter Zusammensetzung und Verunreinigungen.
Wärmeleitfähigkeit	~138 W/m·K (bei 20 °C)	Niedriger als bei reinem Aluminium aufgrund der Legierung; dennoch gut für Wärmeverteilungsanwendungen.
Elektrische Leitfähigkeit	~29–36 %IACS	Leitfähigkeit durch Mg und andere Legierungselemente vermindert; hängt leicht von Dicke und Zustand ab.
Spezifische Wärmekapazität	~900 J/kg·K	Typisch für Aluminiumlegierungen; relevant für thermische Masse und Transientenberechnungen.
Thermische Ausdehnung	23,5–24,8 ×10⁻⁶ /K	Lineare Wärmeausdehnung vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen; wichtig beim Verbund mit unterschiedlichen Werkstoffen.

Die physikalischen Eigenschaften machen A5052 geeignet für Anwendungen, die eine Kombination aus geringem Gewicht, guter Wärmeleitung und stabiler dimensionsbezogener Verformung mit Temperatur erfordern. Die elektrische Leitfähigkeit ist gegenüber reinem Aluminium aufgrund der Legierung geringer, bleibt aber für viele elektrische Gehäuse und Abschirmungen ausreichend; für maximale Leitfähigkeit sind Legierungen der 1xxx Serie besser geeignet.

Die thermische Konstruktion sollte die moderate Wärmeleitfähigkeit und den relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten berücksichtigen, insbesondere beim Verbund mit Stahl oder Verbundwerkstoffen, um übermäßige thermische Spannungen im Betrieb zu vermeiden, besonders bei zyklischer thermischer Belastung.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,3 mm – 6 mm	Festigkeit erhöht sich durch Kaltwalzen	O, H111, H14, H32	Wird häufig für Verkleidungen, Paneele und Schiffsrümpfe eingesetzt.
Platte	6 mm – 50 mm	Weniger Kaltumformung möglich; geringere Kaltverfestigung	O, H32, H34, H38	Platten werden für Struktur- und Schweißbauteile verwendet; dickere Platten werden oft in H3x-Zuständen geliefert.
Strangpressprofil	Profile bis mehrere Meter	Eigenschaften beeinflusst durch das Strangpressverhältnis und nachfolgende Bearbeitung	O, H111, H32	Stranggepresste Profile werden für Rahmen, Schienen und Strukturprofile verwendet.
Rohr	Außendurchmesser 6 mm – 200 mm	Wanddicke beeinflusst erreichbare Festigkeit	O, H14, H32	Geschweißte und nahtlose Rohre für Kraftstofftanks, HLK und Marineinstallationen.
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis ca. 100 mm	Bearbeitbarkeit und Kaltumformung abhängig	O, H14, H16	Massivstäbe für bearbeitete Fittings und Drehteile.

Herstellungsverfahren für Bleche und Platten (Kaltwalzen, Spannrichten) verändern die Versetzungsdichten und Textur, was sich direkt auf Streckgrenze und Bruchdehnung auswirkt. Strangpressprofile und Rohre werden oft in weicheren Zuständen gefertigt, um die Umformung zu erleichtern, und können anschließend durch Kaltumformung zur Festigkeitssteigerung bearbeitet werden.

Die Wahl der Produktform richtet sich nach den Fertigungsanforderungen: dünnes Blech für Umformung und Tiefziehen, Platte für geschweißte Strukturbauteile, Strangpressprofile für komplexe Querschnitte und Rohr/Stab für Baugruppen und bearbeitete Teile. Nachgelagerte Kaltumformungs- oder Glühprozesse können angewandt werden, um die mechanischen Eigenschaften den Fertigungsanforderungen anzupassen.

Äquivalente Werkstoffe

Norm	Bezeichnung	Region	Bemerkungen
AA	A5052	USA	Bezeichnung der Aluminum Association; häufig in Werkstoffdatenblättern der Walzwerke referenziert.
UNS	A95052	International	Unified Numbering System-Bezeichnung für A5052.
EN AW	EN AW-5251 / EN AW-5052 (prüfen)	Europa	Europäische Bezeichnungen variieren je nach Hersteller; exakte Übereinstimmung sollte chemisch bestätigt werden.
JIS	A5052	Japan	Japanische Norm verwendet oft dieselbe numerische Legierungsbezeichnung für 5xxx-Legierungen.
GB/T	AlMg2.5	China	Chinesische Bezeichnung entspricht einer Al–Mg-Legierung mit ähnlichem Magnesiumgehalt; chemische Spezifikation prüfen.

Die Äquivalenz zwischen Normen ist ungefähr, da Herstellungsverfahren, Grenzwerte für Verunreinigungen und zulässige Spurenstoffe regional und je nach Walzwerk variieren können. Ingenieure sollten stets die exakte chemische Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaftslimits in den Werkszeugnissen der Lieferanten abgleichen, bevor das Material für sicherheitsrelevante Anwendungen qualifiziert wird.

Korrosionsbeständigkeit

A5052 weist sehr gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit auf und ist insbesondere in maritimen und chloridehaltigen Umgebungen aufgrund seines Magnesiumgehalts und des niedrigen Kupferanteils besonders robust. Die Legierung bildet eine schützende Oxidschicht, die unter vielen Betriebsbedingungen einen langanhaltenden Schutz vor Lochfraß und allgemeiner Korrosion bietet; dieses Verhalten übertrifft viele ausscheidungshärtbare Legierungen mit höherem Cu- oder Zn-Anteil. Schutzbeschichtungen und Anodisieren können die Leistung zusätzlich verstärken, wenn ästhetische oder weitergehende Barriereeigenschaften gewünscht sind.

Im Meerwasser und im Spritzwasserbereich übertrifft A5052 typischerweise 6xxx- und 2xxx-Serienlegierungen hinsichtlich des Lochfraßwiderstands, weshalb es häufig für Schiffsrümpfe, Kraftstofftanks und Deckbeschläge verwendet wird. A5052 ist jedoch anfällig für lokalisierte Korrosion, wenn es galvanisch mit edleren Metallen (z. B. Kupferlegierungen oder Edelstahl) ohne geeignete Isolierung verbunden wird; daher ist die Auswahl der Befestigungselemente und elektrische Trennung in Mischmetallbaugruppen sehr wichtig.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) bei A5052 ist im Vergleich zu hochfesten ausscheidungshärtbaren Legierungen gering, dennoch kann die Kombination aus Zugspannungen und korrosiven Chloridumgebungen Rissinitiierung in hochbeanspruchten Komponenten verursachen. Konstrukteure sollten Zug-Nachspannungen in kritischen Bereichen vermeiden, für gute Entwässerung sorgen und bei längerer Eintauchzeit Kathodischen Schutz oder geeignete Befestigungsmaterialien berücksichtigen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

A5052 ist gut schweißbar mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG (GTAW) und MIG (GMAW) und zeigt auch bei Widerstands- und Punktschweißen in Blechen gute Ergebnisse. Füllwerkstoffe wie ER5356 oder ER5183 werden oft für Stumpf- und Kehlnähte empfohlen, um kompatible Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen und das Risiko von Heißrissen zu begrenzen; ER5356 bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Duktilität. Das Risiko für Heißrisse ist im Vergleich zu vielen 2xxx- und 7xxx-Legierungen gering, jedoch kann eine lokale Erweichung im wärmebeeinflussten Bereich (HAZ) die Festigkeit bei kaltverfestigten Zuständen verringern, sodass die mechanischen Eigenschaften nach dem Schweißen besonders bei hochbeanspruchten Bauteilen überprüft werden sollten.

Bearbeitbarkeit

Die Bearbeitbarkeit von A5052 ist mittel bis gut und liegt in der Regel über der vieler Al–Si-Gusslegierungen, aber unter der von spanabhebend gut zerspanbaren 2xxx-Legierungen. Die Legierung lässt sich gut mit Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall-Werkzeugen bearbeiten und profitiert von starrer Einspannung, positiv geschränkten Werkzeugen und geeigneten Spanbrechergeometrien, um lange, zusammenhängende Späne zu vermeiden. Üblich sind hohe Drehzahlen, moderate Vorschübe und Kühlschmierstoffe, die für Aluminium ausgelegt sind, um Aufbauschneiden zu minimieren und eine gute Oberflächenqualität zu erreichen; aufgrund der Kaltverfestigung neigt das Material in dünnen Querschnitten zu moderatem Werkzeugverschleiß.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit von A5052 in weichen Zuständen ist ausgezeichnet und eignet sich für Tiefziehen, Kanten und komplexe Stanzteile; die minimalen Biegeradien hängen vom Zustand und der Dicke ab, liegen aber meist im Bereich von 1–3T (T = Dicke) für weichere Zustände. Kaltumformung erhöht Festigkeit und Rückfederung, deshalb benötigen Bauteile im Zustand H32/H34 oft kompensierte Werkzeuge und häufig eine Spannungsarmglühung oder Teilweichglühung nach dem Umformen, um Maßhaltigkeit sicherzustellen. Warmumformen kann die Umformgrenzen erweitern, ist aber für typische 5052-Anwendungen selten erforderlich; bei komplexen Geometrien sind Umformversuche zu empfehlen.

Verhalten bei Wärmebehandlung

A5052 ist eine nicht ausscheidungshärtbare Legierung; sie spricht nicht auf Lösungsglühen und Temperaturbehandlung zur Ausscheidungshärtung an, wie es bei 6xxx- oder 7xxx-Legierungen der Fall ist. Festigkeitssteigerungen werden primär durch Kaltumformung (Kaltverfestigung) und stabilisierende Zusätze wie Chrom erzielt, die die Rekristallisation bei erhöhten Temperaturen hemmen.

Glühen (Weichglühen) erfolgt durch Erhitzen auf die jeweilige Temperatur (typisch ca. 300–415 °C für Teil- oder Vollweichglühen, abhängig von Querschnitt und Lieferantenempfehlungen), um die Versetzungsdichte zu reduzieren und die Duktilität wiederherzustellen. Stabilisierte Zustände (H3x) werden durch kontrolliertes Erhitzen zur Spannungsrelaxation bei gleichzeitigem Erhalt eines Teils der Kaltverfestigung erzeugt; thermische Behandlung nach der Umformung wird häufig eingesetzt, um mechanische Eigenschaften und Rückfederungsverhalten gezielt einzustellen.

Hochtemperatureinsatz

A5052 zeigt mit steigender Temperatur eine progressive Festigkeitsabnahme; oberhalb von etwa 100–150 °C nimmt die Streckgrenze deutlich ab, und bei höheren Einsatztemperaturen (z. B. > 250 °C) verliert die Legierung einen Großteil ihrer Festigkeit bei Raumtemperatur. Für Dauerbetrieb wird empfohlen, die Betriebstemperatur unter ca. 100 °C zu halten, wenn Bauteile auf die üblichen kaltverfestigten Festigkeiten angewiesen sind.

Die Oxidation bei hohen Temperaturen ist im Vergleich zu Eisenwerkstoffen gering, da Aluminium schnell eine schützende Oxidschicht bildet, jedoch kann längere Hochtemperaturbeanspruchung die Rekristallisation und Weichglühung der kaltverfestigten Mikrostruktur fördern und so zu Materialaufweichung führen. Der wärmebeeinflusste Bereich (HAZ) beim Schweißen kann lokale Rekristallisation und Festigkeitsverluste aufweisen; Konstrukteure sollten entsprechende Zustandsmargen spezifizieren oder konstruktive Verstärkungen vorsehen, um HAZ-bedingte Leistungseinbußen zu vermeiden.

Anwendungsgebiete

Branche	Beispielbauteil	Warum A5052 verwendet wird
Automobilindustrie	Kraftstoffsystemkomponenten, Karosseriebleche für Nutzfahrzeuge	Gute Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit für Kraftstoff- und Außenbauteile.
Marine	Schiffspanels, Deckbeschläge, Armaturen	Exzellente Seewasserbeständigkeit und gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis.
Luft- und Raumfahrt	Sekundärstrukturen, Halter, Verkleidungen	Leicht, korrosionsbeständig, gut umformbar und schweißbar.
Elektronik	Gehäuse und Wärmeverteiler	Angemessene Wärmeleitfähigkeit und Umformbarkeit für EMI- und Thermalkomponenten.
HLK / Bauwesen	Luftkanäle, Dachdeckung, Verkleidungen	Witterungsbeständigkeit, einfache Fertigung und Verfügbarkeit als Blech/Coil.

Die Kombination aus guter Fertigungsfreundlichkeit, Korrosionsbeständigkeit und moderaten mechanischen Eigenschaften macht A5052 zur bevorzugten Legierung für Komponenten, bei denen die Einsatzumgebung und Herstellbarkeit wichtiger sind als maximale Festigkeit. Die breite Produktverfügbarkeit in Blech-, Platten- und Strangpressformen erleichtert die Produktion und Beschaffung deutlich.

Auswahlhinweise

A5052 ist eine ausgezeichnete Wahl, wenn Ingenieure eine höhere Festigkeit als bei reinem Aluminium (1100) benötigen und dabei eine gute Umformbarkeit sowie Korrosionsbeständigkeit beibehalten möchten. Im Vergleich zu 1100 tauscht A5052 eine etwas geringere elektrische Leitfähigkeit und eingeschränktere Tiefziehfähigkeit gegen deutlich verbesserte mechanische Festigkeit und Betriebszuverlässigkeit ein.

Im Vergleich zu 3003 und anderen manganhaltigen, durch Kaltverfestigung gehärteten Legierungen bietet A5052 aufgrund seines höheren Mg-Gehalts in der Regel eine höhere Festigkeit sowie eine überlegene Lochkorrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen. Gegenüber wärmebehandelbaren Legierungen