Aluminium Al-6061-RAM2: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

Al-6061-RAM2 stammt aus der 6xxx-Reihe der Aluminiumlegierungen, die durch Magnesium und Silizium als Hauptlegierungselemente gekennzeichnet sind. Die 6xxx-Serie ist durch Ausscheidungshärtung (Age-Härtung) wärmebehandelbar, wobei sich während des künstlichen Alten Mg2Si-Ausscheidungen bilden, die die Festigkeit erhöhen und gleichzeitig eine gute Duktilität erhalten.

Die wichtigsten Legierungselemente in Al-6061-RAM2 sind Silizium und Magnesium, mit kontrollierten Zusätzen von Chrom, Mangan sowie Spuren von Kupfer, Eisen, Zink und Titan zur Kornfeinung und Zähigkeitssteigerung. Die RAM2-Variante stellt eine produktionsoptimierte Chemie und Mikrostruktur dar, die eine leicht verbesserte Streckgrenze und engere Zusammensetzungstoleranzen im Vergleich zu generischem 6061 bietet und auf strukturelle Anwendungen abzielt, die eine vorhersagbare, schweißbare Leistung erfordern.

Wesentliche Merkmale umfassen ein günstiges Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, gute Korrosionsbeständigkeit in vielen atmosphärischen Umgebungen, hervorragende Schweißbarkeit mit gängigen Zusatzwerkstoffen sowie eine vernünftige Umformbarkeit in weicheren Zuständen. Typische Branchen sind Luftfahrtunterbauten, Automobilkomponenten, maritime Strukturteile und Industriegestelle, in denen eine ausgewogene Kombination aus Zerspanbarkeit, Schweißbarkeit und Nachschweißleistung gefordert ist.

Ingenieure wählen Al-6061-RAM2 gegenüber Konkurrenzlegierungen, wenn eine einheitliche Werkstofflösung mit mittel- bis hochfester statischer Festigkeit, zuverlässigem Ausscheidungshärtungsverhalten und breit gefächerter Verarbeitungsflexibilität benötigt wird. Es wird bevorzugt gegenüber höherfesten 7xxx-Legierungen, wenn Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit wichtiger sind als maximale Festigkeit, sowie gegenüber weicheren 5xxx/3xxx-Familien, wenn größere Steifigkeit und Bearbeitbarkeit erforderlich sind.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Hinweise
O	Niedrig	Hoch (18–25%)	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht für Umformung und Spannungsabbau
H14	Mittel-Niedrig	Niedrig (6–10%)	Akzeptabel	Ausgezeichnet	Einfach Kaltverfestigt, begrenzte Duktilität
T4	Mittel	Mittel (12–18%)	Gut	Ausgezeichnet	Lösungsgehärtet und natürlich gealtert zu stabiler Bedingung
T5	Mittel-Hoch	Mittel (10–14%)	Gut	Gut	Nach Warmumformung abgeschreckt und künstlich gealtert
T6	Hoch	Mittel-Niedrig (8–12%)	Akzeptabel	Gut (Erweichung der Wärmeeinflusszone)	Lösungsgehärtet und künstlich gealtert; häufiger Strukturzustand
T651	Hoch	Mittel-Niedrig (8–12%)	Akzeptabel	Gut (geringe Verzug nach Lösungsglühen)	T6 mit kontrollierter Dehnung zur Minimierung von Eigenspannungen

Der Zustand beeinflusst maßgeblich das Verhältnis von Festigkeit zu Duktilität bei Al-6061-RAM2, da Größe, Verteilung und Dichte der Mg2Si-Ausscheidungen das Streck- und Zugverhalten bestimmen. Weiche Zustände wie O und T4 werden für Tiefziehen und Biegen bevorzugt, während T6/T651 bei Bauteilen gewählt werden, die hohe statische Festigkeit und Maßhaltigkeit erfordern.

Geschweißte Baugruppen werden typischerweise im O-, T4- oder T5-Zustand umgeformt und anschließend in den endgültigen T6-Zustand überführt (oder weich belassen), abhängig davon, ob eine nachfolgende Wärmebehandlung möglich ist; bei T6-Material ist ohne Nachalterung eine deutliche Erweichung der Wärmeeinflusszone in Schweißnähe zu erwarten.

Chemische Zusammensetzung

Element	Gew.-% Bereich	Hinweise
Si	0,40–0,80	Ermöglicht die Mg2Si-Ausscheidung; balanciert Fluidität beim Gießen/Strangpressen
Fe	0,15–0,40	Verunreinigung; hohe Werte mindern Duktilität und Korrosionsbeständigkeit
Mn	0,00–0,15	Kornfeiner; im 6xxx-Bereich begrenzt, um intermetallische Phasen zu vermeiden
Mg	0,80–1,20	Hauptfestigungselement durch Mg2Si-Ausscheidungen
Cu	0,05–0,15	Kleine Zusätze erhöhen Festigkeit, reduzieren aber Korrosionsbeständigkeit
Zn	0,00–0,25	Niedrig gehalten, um Spannungsrisskorrosion zu vermeiden
Cr	0,04–0,35	Kontrolliert Kornwachstum, verbessert Zähigkeit und Beständigkeit gegen SCC
Ti	0,00–0,15	Kornfeiner für Guss- und Strangpressprofile
Andere (jeweils)	0,00–0,05	Spurenelemente (V, Zr usw.) für Prozessvorhersagbarkeit kontrolliert

Silizium- und Magnesiumgehalt sind so ausbalanciert, dass eine kontrollierte Mg2Si-Ausscheidungssequenz während der Wärmebehandlung gefördert wird, welche die Hauptquelle der Festigkeitssteigerung ist. Spurenelemente wie Chrom und Titan verfeinern die Körner und begrenzen die Rekristallisation, verbessern die Zähigkeit und reduzieren die Anfälligkeit für interkristalline Korrosion und Spannungsrisskorrosion bei richtiger Verarbeitung.

Mechanische Eigenschaften

Das Zug- und Streckgrenzverhalten von Al-6061-RAM2 wird maßgeblich vom Zustand der Ausscheidungen und Kaltverfestigung bestimmt. Im lösungsgeglühten und künstlich gealterten Zustand (T6/T651) liegen die typische Zugfestigkeit bei 290–320 MPa und die Streckgrenze bei circa 240–275 MPa, während geglühtes Material etwa 100–150 MPa Zugfestigkeit und eine deutlich niedrigere Streckgrenze aufweist. Die Dehnung verhält sich umgekehrt proportional zur Festigkeit; geglühtes Material zeigt Dehnungen über 18 %, während T6/T651 in Abhängigkeit von der Blechausdicke Werte im mittleren einstelligen bis niedrigen zweistelligen Prozentbereich erreicht.

Die Härte im T6-Zustand liegt typischerweise bei 90–115 HB, während geglühte Werte im Bereich von 40–60 HB liegen; die Härte korreliert mit der Ausscheidungsdichte und ist ein praktisches Qualitätskontrollmaß am Werkstück. Das Ermüdungsverhalten ist bei entsprechend gestalteten Geometrien im Allgemeinen gut, aber Oberflächenbeschaffenheit, Kerben und Schweißnähte beeinflussen die Dauerfestigkeit erheblich; die Auslegung auf Ermüdung sollte einen Sicherheitsfaktor enthalten und HAZ-Erweichung sowie Eigenspannungen berücksichtigen.

Effekte der Bauteildicke sind bemerkenswert: Dünne Querschnitte altern und kühlen homogener ab und erreichen nach Standard-T6-Behandlung eine höhere Härte und Festigkeit, während dicke Querschnitte durch langsamere Abkühlung gröbere Ausscheidungen und geringere wirksame Festigkeit aufweisen, sofern keine speziellen Abschreck- und Alterungszyklen verwendet werden. Konstrukteure sollten mechanische Eigenschaften an repräsentativen Dicken und Herstellungswegen prüfen.

Eigenschaft	O/Geglüht	Hauptzustand (T6/T651)	Hinweise
Zugfestigkeit (MPa)	100–150	290–320	Abhängig von Dicke und Wärmebehandlung
Streckgrenze (MPa)	35–80	240–275	T6/T651 liefert den Großteil der Festigkeit für Strukturbauteile
Dehnung (%)	18–25	8–12	Höhere Dehnung in weicheren Zuständen; sinkt mit steigender Festigkeit
Härte (HB)	40–60	90–115	Hilfreich für Wareneingangsprüfung, korreliert mit Alterung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,70 g/cm³	Typisch für warmgewalzte Aluminiumlegierungen; gutes spezifisches Gewicht
Schmelzbereich	555–650 °C	Solidus-/Liquidusbereich durch Legierungselemente beeinflusst
Wärmeleitfähigkeit	~150 W/m·K	Guter Wärmeleiter für Kühlkörper und Wärmewege
Elektrische Leitfähigkeit	~40–45 % IACS	Niedriger als bei reinem Al durch Legierung, aber für viele elektrische Anwendungen ausreichend
Spezifische Wärme	~0,90 J/g·K	Hohe spezifische Wärme im Vergleich zu vielen Metallen; beeinflusst Wärmespeicherung
Thermische Ausdehnung	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Typischer Ausdehnungskoeffizient von Aluminium; kritisch bei Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe

Die moderate Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit machen Al-6061-RAM2 attraktiv für Strukturbauteile, die auch Wärmeführung erfordern. Die elektrische Leitfähigkeit ist für einige Sammel- oder Erdungsanwendungen ausreichend, wird allerdings zugunsten der mechanischen Leistung gegenüber hochleitfähigen Legierungen oder reinem Aluminium abgewogen.

Die thermische Ausdehnung ist im Vergleich zu Stählen und CFK-Verbundwerkstoffen relativ hoch; dies muss bei multiwerkstofflichen Baugruppen berücksichtigt werden, um thermisch bedingte Spannungen und Undichtigkeiten bei Temperaturschwankungen zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,5–6,0 mm	Gleichmäßige Festigkeit durch die Dicke bei dünnen Stärken	O, T4, T6	Verwendet für Verkleidungen, Gehäuse, Kühlkörperbleche
Platte	6–200 mm	Mögliche Festigkeitsgradienten bei dicken Querschnitten	O, T6, T651	Große Querschnitte erfordern spezielle Abschreck-/Aushärtungsprozesse
Strangpressprofil	Komplexe Profile, Längen bis über 6 m	Kann nach dem Strangpressen ausscheidungshärten	T5, T6	Tragwerke, Schienen, Wärmetauscher
Rohr	Ø6–300 mm	Gute Maßhaltigkeit bei dünn- bis mitteldicken Wänden	O, T6	Druckbehälter, Strukturrohre
Stab/Stange	Ø3–100 mm	Isotrop entlang der Länge; hohe Zerspanbarkeit	O, T6	Schrauben, bearbeitete Bauteile, Wellen

Der Fertigungsweg (Walzen, Strangpressen, Schmieden) und die Produktform beeinflussen die erzielbaren Mikrostrukturen und somit das mechanische Verhalten stark. Strangpressprofile und dünne Bleche lassen sich gut durch künstliches Altern (T5/T6) gleichmäßig härten, während sehr dicke Platten während Lösungsglühen und Abschrecken sorgfältig thermisch kontrolliert werden müssen, um weiche Kerne oder Eigenspannungen zu vermeiden.

Toleranzen, Oberflächengüte und Geradheit variieren je nach Branche; Platten und Strangpressprofile für die Luftfahrt unterliegen häufig strengeren Vorgaben bei Chemie und mechanischer Prüfung, während industrielle Lagerware wirtschaftlichere Toleranzen bietet.

Entsprechende Werkstoffnummern

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	Al-6061-RAM2	USA	Herstellerspezifische Variante von AA 6061 mit RAM2 Prozesskontrolle
EN AW	AlMgSi1	Europa	EN AW-6061 Äquivalent, häufig gelistet als AlMgSi0.8 oder AlMgSi1, genaue Spezifikation prüfen
JIS	A6061	Japan	JIS A6061 am nächsten; Zug- und Streckgrenze gemäß JIS-Tabelle beachten
GB/T	6061	China	GB/T 6061 entspricht der allgemeinen Zusammensetzung, RAM2 kann engere Untergrenzen haben

Entsprechende Werkstoffnummern verschiedener Normen sind funktional ähnlich, unterscheiden sich jedoch in zulässigen Verunreinigungsgrenzen, Prüfanforderungen und Zustandsdefinitionen; Hersteller und Einkäufer müssen Zustandskennzeichnungen (z. B. T651 vs T6) abgleichen und sicherstellen, dass das Lieferlos mechanische Prüfzeugnisse für die geplante Anwendung erfüllt. Kleine chemische Abweichungen, insbesondere bei Fe, Cu und Zn, können Leitfähigkeit, Korrosionsverhalten und Zerspanbarkeit beeinflussen, daher ist ein Abgleich der technischen Datenblätter bei Substitution obligatorisch.

Korrosionsbeständigkeit

Al-6061-RAM2 bietet aufgrund der schützenden Aluminiumoxidschicht und kontrollierter Legierung eine gute allgemeine atmosphärische Korrosionsbeständigkeit. In mild bis mäßig belasteter Atmosphäre liegt die Leistung auf dem Niveau von Standard 6061; lokal begrenzte Lochkorrosion kann in chloridreichen Umgebungen auftreten, sofern keine Schutzbeschichtung oder Anodisierung vorhanden ist.

Marine Umgebungen beschleunigen Loch- und Spaltkorrosion besonders in stagnierendem Meerwasser und Spritzwasserbereichen mit Chlorideintrag und Belüftungsdifferenzen. Al-6061-RAM2 widersteht homogener Korrosion, benötigt aber für langfristigen marinen Einsatz Oberflächenbehandlungen wie Chromatschichten, Anodisierung oder opferanodische Beschichtungen. Konstrukteure kombinieren Materialwahl häufig mit kathodischem Schutz oder Beschichtungen für kritische Marinebauteile.

Die Empfindlichkeit gegenüber spannungsrisskorrosion (SCC) ist im Vergleich zu hochfesten 7xxx-Legierungen relativ gering, SCC kann jedoch unter Zugbelastung und korrosiven Medien auftreten; Zustands- und Eigenspannungskontrolle (z. B. T651 Dehnung) verringern dieses Risiko. Galvanische Wechselwirkungen mit anderen Metallen sind zu berücksichtigen: Bei Kontakt mit Edelstahl oder Kupfer ist Aluminium anodisch und korrodiert, sofern keine elektrische Isolierung oder Opferanode vorhanden ist. Im Vergleich zu 5xxx Kaltarbeitslegierungen tauschen 6xxx Legierungen eine etwas geringere Chloridbeständigkeit gegen höhere Festigkeit und bessere Wärmebehandlungsansprache ein.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Al-6061-RAM2 lässt sich gut mit TIG- und MIG-Verfahren schweißen. Übliche Zusatzwerkstoffe wie 4043 (Al-Si) oder 5356 (Al-Mg) werden verwendet, um Rissbildung und mechanische Eigenschaften der Schweißnaht zu kontrollieren. Die Wärmeeinflusszone (WEZ) weich nach, da Ausscheidungen sich während des Schweißens auflösen oder vergrößern; Nachalterung oder lokale Wärmebehandlungen sind häufig nötig, um die Festigkeit wiederherzustellen. Das Risiko von Heißrissen ist moderat und wird vor allem durch Schweißnahtgeometrie, Zusatzwerkstoffwahl und Sauberkeit beeinflusst. Vorwärmen ist meist nicht erforderlich, jedoch sind eine strikte Oxidentfernung, Passgenauigkeit und Kontrolle der Zwischenlagentemperaturen zu empfehlen.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von Al-6061-RAM2 ist im geglühten und T6-Zustand gut bis sehr gut, mit niedrigen Schnittkräften und günstiger Spanbildung bei Verwendung von Schnellarbeitsstahl oder Hartmetallwerkzeugen. Empfohlen werden scharfe Werkzeuggeometrien, positive Spanwinkel und Peck-Bohrverfahren bei tiefen Löchern; typische Schnittgeschwindigkeiten für Hartmetall liegen in Abhängigkeit von Steifigkeit und Kühlschmierstoff bei 150–600 m/min. Werkzeugverschleiß entsteht hauptsächlich durch abrasive Si-haltige Ausscheidungen; Kühlmittel und Spanabfuhr verbessern Oberflächenqualität und Werkzeugstandzeit.

Umformbarkeit

Das Umformen ist am effektivsten im Zustand O oder T4, wo Dehnbarkeit und Streckbarkeit am höchsten sind. So sind Biegen, Tiefziehen und Hydroformen mit engen Radien möglich. Im T6- und Kaltarbeitszustand vergrößert sich der Mindestbiegeradius und der Rückfederungsanteil nimmt zu; Konstrukteure sollten größere Werkzeugradien, Grenzen der Tiefziehreduzierung und gegebenenfalls Zwischenglühen berücksichtigen. Biegerichtlinien empfehlen für T6-Zustand minimale Innenradien von 1–2× Werkstoffdicke und bis zu 0,5× Dicke im geglühten Zustand, mit prozessspezifischen Versuchen für kritische Geometrien.

Wärmebehandlungsverhalten

Das Lösungsglühen von Al-6061-RAM2 wird typischerweise bei 510–550 °C durchgeführt, um Mg2Si aufzulösen und eine homogene Verteilung der Legierungselemente zu erzielen, gefolgt von schnellem Abschrecken zur Erhaltung einer übersättigten festen Lösung. Abschreckgeschwindigkeit und Abschreckmedium bestimmen, wie viel Legierungselemente für die nachfolgende Ausscheidung verfügbar bleiben; Wasserabschreckung oder Polymerabschreckmittel sind Standard bei Blechen und Strangpressprofilen.

Das künstliche Altern zum Erreichen von T6 erfolgt üblicherweise bei 160–175 °C für 6–18 Stunden, abhängig von der Werkstückdicke und dem gewünschten Eigenschaftsprofil; längere Zeiten oder höhere Temperaturen vergrößern die Ausscheidungen und reduzieren die Höchstfestigkeit. T5 wird durch Altern nach Abkühlung vom Warmumformen anstatt vollständigem Lösungsglühen erreichet und stellt einen Kompromiss zwischen Fertigungsgeschwindigkeit und mechanischen Eigenschaften dar.

Zustandsübergänge sind innerhalb gewisser Grenzen reversibel: T4 (natürliches Altern) nähert sich mit der Zeit T6-ähnlichen Festigkeiten an oder kann durch künstliches Altern beschleunigt werden, während Überalterung und längere Einwirkung hoher Temperaturen die Festigkeit verringern. Nachschweißwärmebehandlung oder kontrollierte Alterungszyklen sind wirksame Maßnahmen zur Wiederherstellung abgeschwächter WEZ-Bereiche, sofern die Geometrie dies zulässt.

Hochtemperatureinsatz

Erhöhte Temperaturen reduzieren den Ausscheidungshärtungseffekt bei Al-6061-RAM2, da Mg2Si sich vergrößert und sich das Solvus-Verhalten ändert, was bei Temperaturen über ca. 120–150 °C zu einem deutlichen Festigkeitsverlust führt. Für Dauerbetrieb begrenzen Konstrukteure die Einsatztemperatur meist auf unter 100–120 °C, um einen Großteil der Raumtemperaturmechanik zu erhalten. Kurzfristige Temperaturanstiege werden toleriert, häufiges Wechseln beschleunigt jedoch Ausscheidungsvergröberung und Mikrostrukturverschlechterung.

Oxidation an Luft ist im Vergleich zu Eisenwerkstoffen minimal, da Aluminium eine schützende Oxidschicht bildet; Abblätterung und Versprödung spielen bei typischen Einsatztemperaturen keine bedeutende Rolle. In geschweißten oder durch Wärme beeinflussten Bereichen verstärken erhöhte Betriebstemperaturen die Relaxation von Eigenspannungen und kriechähnliche Verformungen hochbelasteter Bauteile; Ingenieure sollten insbesondere für Anwendungen nahe der Temperaturgrenzen Kriechen bewerten.

Anwendungen

Branche	Beispielkomponente	Warum Al-6061-RAM2 verwendet wird
Automobilbau	Fahrwerksbügel, Hilfsrahmen	Ausgewogenes Verhältnis aus Festigkeit, Schweißbarkeit und Zerspanbarkeit
Schiffbau	Deckbeschläge, Trägerstrukturen	Korrosionsbeständigkeit bei gutem Gewichtsvorteil
Luftfahrt	Sekundärstrukturen, Beschläge	Vorhersagbare T6-Eigenschaften und gute Ermüdungsleistung
Elektronik	Kühlkörper, Rahmen	Hohe Wärmeleitfähigkeit und gute Herstellbarkeit

Al-6061-RAM2 wird oft gewählt, wenn eine einzelne Legierung Umformen, Schweißen und endgültige Strukturleistung ohne exotische Prozesse abdecken soll. Die Kombination aus Schweißbarkeit und ausscheidungshärtbarer Festigkeit vereinfacht Lagerhaltung und reduziert die Notwendigkeit für Mischmetallverbindungen in Baugruppen.

Auswahlhinweise

Al-6061-RAM2 ist eine logische Wahl, wenn Ingenieure eine wärmebehandelbare Legierung mit mittelhoher statischer Festigkeit, guter Schweißbarkeit und akzeptabler Korrosionsbeständigkeit benötigen. Im Vergleich zu reinem Aluminium (z. B. 1100) tauscht Al-6061-RAM2 höhere Festigkeit und Steifigkeit gegen etwas geringere elektrische Leitfähigkeit und leicht verminderte Tiefziehbarkeit.

Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet Al-6061-RAM2 eine höhere durch Alterung bedingte Festigkeit und eine überlegene Zerspanbarkeit, während 5xxx-Legierungen in vielen maritimen Blechanwendungen eine bessere Chloridbeständigkeit an blankem Metall und bessere Umformbarkeit bieten können. Im Vergleich zu anderen wärmebehandelbaren Legierungen wie Standard 6061/6063 wird RAM2 bevorzugt, wenn eine engere Prozesskontrolle und eine etwas höhere Ausbeute bei Strangpressprofilen oder Blechen die Auslegungsmargen trotz ähnlicher maximaler Zugfestigkeiten verbessern; wählen Sie RAM2, wenn ein konsistentes Verhalten von Los zu Los und eine vorhersehbare Schweiß- bzw. Nachschweißannahme im Vordergrund stehen.

Abschließende Zusammenfassung

Al-6061-RAM2 bleibt relevant, da es eine praxisgerechte Balance aus Festigkeit, Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermischer Leistung in einem einzigen, gut verstandenen Legierungssystem vereint. Seine kontrollierte Chemie und vielseitigen Zustandsoptionen machen es zu einem Arbeitstier für Konstrukteure, die vorhersehbares Verhalten bei Umform-, Füge- und Alterungsprozessen benötigen.