Aluminium EN AW-3103: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

EN AW-3103 gehört zur 3xxx-Serie der warmumgeformten Aluminiumlegierungen, die überwiegend mit Mangan als Hauptlegierungselement zur Festigkeitssteigerung versehen sind. Diese Legierungsfamilie ist als nicht wärmebehandelbar klassifiziert und gewinnt ihre Festigkeit durch kontrollierte Kaltumformung (Verfestigung) statt durch Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung, wie es für die 6xxx- und 7xxx-Serien typisch ist.

Das Hauptlegierungselement in EN AW-3103 ist Mangan, typischerweise in Unterprozent- bis Niedrigprozent-Mengen, mit geringen kontrollierten Anteilen an Eisen, Silizium und Spuren anderer Elemente, die Umformbarkeit und Oberflächenqualität beeinflussen. Dadurch bietet EN AW-3103 eine ausgewogene Kombination aus moderater Festigkeit, sehr guter Verformbarkeit und angemessener Korrosionsbeständigkeit in vielen atmosphärischen Umgebungen.

Zentrale Eigenschaften von EN AW-3103 sind mittlere Festigkeit (höher als bei handelsüblichen reinen Aluminium, jedoch niedriger als bei vielen verfestigten oder wärmebehandelbaren Legierungen), hervorragende Kaltumformbarkeit im geglühten Zustand, zuverlässige Schweißbarkeit mit Standardverfahren für Aluminium sowie gute Beständigkeit gegenüber allgemeiner Korrosion. Typische Anwendungsbereiche für EN AW-3103 sind Bau- und Architekturkomponenten, dekorative Verkleidungen, Beschilderungen und Beleuchtungskörper sowie allgemeine Blechbearbeitung, bei der Umformbarkeit und Oberflächenqualität wichtig sind.

Ingenieure wählen EN AW-3103 gegenüber reinerem Aluminium wegen seiner verbesserten mechanischen Leistungen bei gleichzeitig guten Umformeigenschaften und gegenüber höherfesten Legierungen, wenn eine überlegene Duktilität, Oberflächenqualität und Kostenoptimierung im Vordergrund stehen. Es nimmt eine praktische Mittelstellung für Bauteile aus Blech und dünnwandigen Produkten ein, bei denen Biegen, Ziehen und Schweißen erforderlich sind, ohne dass die maximale Auslagerungshärtung notwendig ist.

Ausführungen (Temperzustände)

Temper	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	20–35%	Hervorragend	Hervorragend	Vollständig geglüht, maximale Duktilität für Tiefziehen
H11 / H111	Niedrig–Mittel	15–30%	Sehr gut	Hervorragend	Leichte Kaltverfestigung; häufig für leichte Umformungen verwendet
H14	Mittel	6–18%	Gut	Hervorragend	Viertelgehärtet; gängiger Zustand für moderates Festigkeits-/Umformbarkeits-Verhältnis
H16	Mittel–Hoch	4–12%	Mittel–Gut	Hervorragend	Halbgehärtet; verbesserte Steifigkeit und Rückfederungssteuerung
H18	Hoch	2–8%	Begrenzt	Hervorragend	Volle Härte durch Kaltumformung; eingesetzt bei höherem Streckgrenzenbedarf

EN AW-3103 wird überwiegend im geglühten Zustand (O) und in verschiedenen H-Ausführungen geliefert, die durch kontrolliertes Walzen und Kaltumformen erzielt werden. Das Temper steuert die Versetzungsdichte und Mikrostruktur, sodass der Übergang von O zu H18 zu einer Erhöhung der Festigkeit sowie einer Verringerung der Dehnung und Ziehfähigkeit führt.

Die Schweißbarkeit bleibt bei diesen Zuständen gut, da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist; allerdings zeigen kaltverfestigte Zustände nach dem Schweißen lokalweises Weichwerden im Wärmeeinflussbereich und können Nachbehandlungen durch mechanische oder thermische Prozesse erfordern, um die Eigenschaften wiederherzustellen.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0.6	Silizium wird niedrig gehalten, um Duktilität und Oberflächenqualität zu erhalten.
Fe	≤ 0.7	Eisen ist ein Verunreinigungselement; kontrollierte Mengen beeinflussen Anisotropie und Festigkeit.
Mn	0.6–1.5	Hauptlegierungselement; sorgt für Mischkristall- und dispergierte Festigkeitssteigerung.
Mg	≤ 0.10	Magnesium ist in 3103 minimal; wird nicht für Ausscheidungshärtung verwendet.
Cu	≤ 0.20	Kupfergehalt ist niedrig; unterstützt die Festigkeit marginal, kann aber die Korrosionsbeständigkeit mindern, wenn zu hoch.
Zn	≤ 0.20	Zink ist eine geringe Verunreinigung mit begrenztem Einfluss auf die Eigenschaften in diesen Konzentrationen.
Cr	≤ 0.10	Chrom kann in Spuren zur Kornstrukturkontrolle erscheinen.
Ti	≤ 0.15	Titan wird selten als Kornfeiner in kleinen Mengen eingesetzt.
Andere (einzeln)	≤ 0.05	Andere Elemente werden kontrolliert, um Duktilität und Umformbarkeit zu schützen.

Der Mangangehalt ist das bestimmende Element für EN AW-3103 und ermöglicht die Verfestigungsreaktion sowie eine verbesserte Festigkeit gegenüber handelsüblichem reinem Aluminium. Eisen und Silizium werden niedrig gehalten, um Versprödung zu vermeiden und eine ausgezeichnete Oberflächenqualität sowie gute Walzbarkeit für die Herstellung von Blechen zu gewährleisten.

Mechanische Eigenschaften

Im Zugverhalten zeigt EN AW-3103 eine typische Leistung nicht wärmebehandelbarer Legierungen: hohe Duktilität und niedrige Streckgrenze im geglühten Zustand mit stufenweise steigenden Streck- und Zugfestigkeiten durch Kaltumformung. Die Streckgrenze ist abhängig von der Dehnrate und kann durch moderate Kaltverfestigung deutlich erhöht werden, was vorhersehbare Rückfederungseigenschaften ermöglicht, die für Umformteile vorteilhaft sind.

Die Dehnung im O-Zustand ist hoch und unterstützt Tiefziehen sowie Streckziehen, während die H-Zustände Duktilität zugunsten von Steifigkeit und höheren 0,2%-Streckgrenzen tauschen. Die Härte korreliert mit dem Temper und ist im O-Zustand niedrig (weich); sie steigt durch H11/H14 bis H18, wobei die Kaltverfestigung die höchsten Härtegrade bewirkt; Härteskalen werden zur Produktionsqualitätssicherung eingesetzt.

Die Ermüdungsfestigkeit von EN AW-3103 ist moderat und korreliert typischerweise mit der Oberflächenbeschaffenheit und dem Temperzustand; polierte Oberflächen und druckartige Eigenspannungen durch Umformung verbessern die Lebensdauer bei zyklischer Belastung. Die Blechdicke beeinflusst das mechanische Verhalten: Dünnere Bleche werden leichter verformt und erreichen schneller die verfestigte Festigkeit während der Umformung, während dickere Querschnitte höhere Energieaufnahme bieten, allerdings die Umformbarkeit einschränken.

Eigenschaft	O/Geläutert	Typisches Temper (z. B. H14)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	95–140 MPa (typisch)	140–200 MPa (typisch)	Werte abhängig von Dicke, Verarbeitungshistorie und spezifischem Temper
Streckgrenze (0,2 %)	30–50 MPa	90–140 MPa	Streckgrenze steigt erheblich mit Kaltumformung
Dehnung	20–35%	6–18%	Geglühter Zustand ermöglicht maximale Duktilität; Kaltumformung reduziert Dehnung
Härte (HB)	20–40	40–80	Härte folgt der Kaltverfestigung; wird zur Prozesskontrolle genutzt

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,70 g/cm³	Typische Dichte für warmumgeformte Al‑Mn-Legierungen; relevant für Massen- und Steifigkeitsberechnungen.
Schmelzbereich	640–655 °C	Solidus/Flüssustemperatur nahe reinem Aluminium; Schmelzbereich abhängig von Nebenbestandteilen.
Wärmeleitfähigkeit	120–160 W/m·K	Guter Wärmeleiter; niedriger als hochreines Aluminium, aber geeignet für Wärmeverteiler.
Elektrische Leitfähigkeit	~30–40 % IACS	Niedriger als reines Aluminium; Leitfähigkeit nimmt mit Kaltumformung und Legierungsanteilen ab.
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 kJ/kg·K (900 J/kg·K)	Typischer Wert für transienten Wärmeaustausch.
Thermische Ausdehnung	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Typischer Wärmeausdehnungskoeffizient für Aluminiumlegierungen; wichtig für bimetallische Verbindungen.

Das physikalische Eigenschaftsprofil positioniert EN AW-3103 als Leichtbaumaterial mit günstigem Wärmeleitvermögen und vorhersagbarer thermischer Ausdehnung, was es für Bauteile geeignet macht, bei denen Wärmeverteilung und dimensionsstabile Eigenschaften über moderate Temperaturbereiche gefordert sind. Die elektrische Leitfähigkeit ist ausreichend für unkritische Leiteranwendungen, liegt jedoch üblicherweise unter der von reinen Aluminiumqualitäten, die in elektrischen Leitern eingesetzt werden.

Konstrukteure müssen die thermische Ausdehnung bei der Kombination von EN AW-3103 mit unterschiedlichen Werkstoffen berücksichtigen und die Leitfähigkeit bei der Spezifikation für das Wärmemanagement beachten; Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen, wie sie in der Architektur verwendet werden, verändern die thermischen Haupteigenschaften meist kaum, können jedoch Emissivität und Wärmeübergang beeinflussen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Hinweise
Blech	0,3–6,0 mm	Festigkeit steigt durch Kaltwalzen/Temperierung	O, H11, H14, H16, H18	Häufigste Form; verwendet für Paneele, Zierleisten, Fassaden
Platte	6–25 mm	Begrenzt; meist in weicheren Zuständen geliefert	O, H111	Weniger verbreitet, da hauptsächlich als dünnes Blech verwendet
Extrusion	Variable Querschnitte	Extrusionen von 3103 sind ungewöhnlich; Umformbarkeit variiert	H111	Möglich für einfache Profile, aber Extrusionen der 3xxx-Serie sind weniger typisch
Rohr	Ø 6–120 mm	Kaltumformung bei Rohrherstellung erhöht Festigkeit	O, H14	Verwendet für dekorative Rohre und leichte Strukturbauteile
Stab/Rundstahl	Ø 5–50 mm	Stäbe sind verfügbar; Festigkeit durch Kaltverfestigung	H11, H14	Verwendet für Befestigungen, Zierleisten und geformte Komponenten

Die Blechproduktion ist der Hauptverarbeitungsweg für EN AW‑3103, wobei Walz- und Glühsequenzen zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenqualität und kontrollierter mechanischer Eigenschaften gewählt werden. Extrusionen und dickere Querschnitte sind seltener, da andere Serien (z.B. 6xxx für Extrusionen, 5xxx für Marinebleche) in diesen Produktkategorien tendenziell bessere Festigkeit und Leistungsfähigkeit bieten.

Kaltumformverfahren wie Biegen, Tiefziehen und Ziehen sind die dominierenden Fertigungsmethoden; die Wahl des Zustands dient dazu, den Rückfedereffekt, die Umformbarkeit und die endgültige Einsatzfestigkeit in Einklang zu bringen. Für architektonische Bauteile, bei denen Oberflächenqualität und Anodisierfähigkeit gefragt sind, werden Walz- und Glühverfahren optimiert, um Oberflächenfehler zu minimieren und eine gleichmäßige Legierungschemie zu gewährleisten.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	3103	USA	In der American Aluminum Association wird häufig als AA 3103 bezeichnet.
EN AW	3103	Europa	EN AW‑3103 ist die gebräuchliche europäische Bezeichnung gemäß EN-Normen.
JIS	A3103 (ca.)	Japan	Japanische Spezifikationen beziehen sich auf ähnliche Al‑Mn-Legierungen mit lokalen Bezeichnungen.
GB/T	3103 (ca.)	China	Chinesische Normen beinhalten äquivalente 3xxx-Familien; genaue Zusammensetzungen können leicht variieren.

Die Bezeichnungen äquivalenter Werkstoffe sind regional weitgehend austauschbar für viele kommerzielle Anwendungen, dennoch sollten Ingenieure spezifische Zusammensetzungsgrenzen und mechanische Eigenschaften in Bestelltabellen prüfen. Geringfügige Unterschiede bei Verunreinigungen, zulässigen Toleranzen und Zustandskennzeichen zwischen AA, EN, JIS und GB/T können Umformbarkeit, Oberflächenqualität sowie Qualifikation für Beschichtungen oder strukturelle Freigaben beeinflussen.

Korrosionsbeständigkeit

EN AW-3103 zeigt eine gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit ähnlich wie andere Al‑Mn-Legierungen und bildet einen stabilen Oxidfilm, der die gleichmäßige Korrosion in ländlichen und urbanen Umgebungen begrenzt. Der Mangangehalt mindert die allgemeine Korrosionsbeständigkeit nicht wesentlich; daher eignet sich die Legierung gut für Außenanwendungen bei architektonischen Bauteilen und Zierleisten, bei denen periodische Pflege oder Beschichtungen erfolgen.

In marinen Umgebungen weist die Legierung eine akzeptable Resistenz gegen Salznebel und moderate Chloridbelastung auf. Längere Eintauchzeiten oder Spritzwasserzonen mit hoher Chloridbelastung beschleunigen allerdings Lochfraß und Oberflächenabbau im Vergleich zu korrosionsbeständigeren Legierungen wie der 5xxx-Serie (Al‑Mg). Für dauerhafte Marineanwendungen werden deshalb häufig anodische Beschichtungen spezifiziert oder Legierungen mit höherem Mg-Gehalt gewählt, abhängig von Konstruktion und Umgebungsanforderungen.

EN AW‑3103 zeigt eine geringe Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion, da es nicht wärmebehandelbar ist und keine schädlichen Ausscheidungen bildet. Jedoch sollten geschweißte oder kaltumgeformte Bereiche mit Zug-Eigenspannungen hinsichtlich lokaler Korrosionsverhalten geprüft werden. Galvanische Wechselwirkungen mit edleren Metallen (Edelstahl, Kupfer) können die Korrosion von EN AW‑3103 beschleunigen; bei unvermeidbaren Mischmetallverbindungen sind Isolationsschichten, Dichtstoffe oder Opferschutzanoden zu empfehlen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

EN AW‑3103 lässt sich problemlos mit üblichen Aluminiumverfahren wie WIG und MIG schweißen und zeigt aufgrund seiner einfachen Legierungszusammensetzung eine geringe Neigung zu Heißrissen. Übliche Fülldrahtmaterialien sind kompatible Al‑Mn-Draht- und Stablegierungen (z.B. Al‑5xx6 oder Al‑4xxx, je nach Verbindungsanforderungen), die mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Verfügbarkeit ausgleichen. Schweißnähte führen bei kaltumgeformten Zuständen zu einer lokalen HAZ-Erweichung, da die Legierung nicht wärmebehandelbar ist; zur Wiederherstellung der Leistung können nachträgliche mechanische Behandlungen oder Fülldraht mit höherer Festigkeit eingesetzt werden.

Bearbeitbarkeit

Die Zerspanung von EN AW‑3103 ist allgemein unkompliziert, aber nicht außergewöhnlich; Bearbeitbarkeitsindizes liegen unter denen von frei zerspanbaren Aluminiumlegierungen mit Blei- oder Bismutzusätzen. Hartmetall- oder beschichtete Schnellarbeitsstahlwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und hoher Vorschubrate gewährleisten die beste Spanabfuhr. Kühlung unterstützt die Vermeidung von Aufbauschneiden und verbessert die Oberflächenqualität. Für die Bearbeitung werden meist dickere Querschnitte und geeignete Zustände bevorzugt, um Steifigkeit zu erhöhen und Vibrationen zu reduzieren.

Umformbarkeit

EN AW‑3103 gehört zu den besser umformbaren Mn-haltigen Legierungen, besonders im O-Zustand sind Tiefziehen und Streckumformen hervorragend. Empfohlene Mindestbiegeradien hängen von Zustand und Dicke ab, sind im O‑Zustand üblicherweise klein – sodass enge Radien möglich sind – und müssen für H‑Zustände zur Vermeidung von Rissbildung vergrößert werden. Kaltverfestigung erhöht die Streckgrenze und verringert die Dehnung, weshalb progressive Umformverfahren und Zwischenanstiche gängige Produktionsmethoden für komplexe Bauteile sind.

Wärmebehandlungsverhalten

Als nicht wärmebehandelbare Legierung reagiert EN AW‑3103 nicht auf Lösungsglühen und künstliches Altern zur Festigkeitssteigerung; solche Verfahren erzeugen keine ausscheidungshärtenden Phasen wie bei 6xxx- oder 7xxx-Serien. Die wesentliche metallurgische Steuerung erfolgt durch Kaltumformung (Walzen, Ziehen, Biegen), welche die Versetzungsdichte erhöht und zu höheren Streck- und Zugfestigkeiten führt.

Glühen (Rückführung in den O-Zustand) wird durchgeführt, um Duktilität wiederherzustellen und Eigenspannungen abzubauen; die Glühtemperaturen werden so gewählt, dass eine Rekristallisation erfolgt, ohne Oberflächenoxidprobleme zu verursachen – übliche industrielle Glühzyklen werden in kommerziellen Öfen sorgfältig kontrolliert. Für Anwendungen mit lokal differenzierten Anforderungen an die Eigenschaften kommen statt klassischer Wärmebehandlungsfolgen Kombinationen aus Kaltumformung, Spannungsarmglühen und Oberflächenbearbeitung zum Einsatz.

Hochtemperatureinsatz

EN AW‑3103 zeigt mit steigender Temperatur einen allmählichen Festigkeitsabfall, mit deutlichen Reduzierungen oberhalb von etwa 100–150 °C und starkem Erweichen im Bereich der Rekristallisationstemperatur. Dauerhafte Belastung bei erhöhten Temperaturen kann zu Erholung und Rekristallisation führen, wodurch die kaltverfestigte Festigkeit abnimmt und die Maßstabilität beeinträchtigt wird; daher sind Einsatztemperaturen in tragenden Anwendungen üblicherweise klar unter 200 °C begrenzt.

Oxidation bei hohen Temperaturen ist im Vergleich zu Stählen gering; Aluminium bildet eine schützende Oxidschicht, jedoch können hohe Temperaturen das Erscheinungsbild der Oberfläche verändern und Beschichtungen oder Klebstoffe beeinträchtigen. Geschweißte Verbindungen und Wärmeeinflusszonen können bei thermischer Beanspruchung Festigkeitsverluste erleiden; Konstrukteure müssen Rekristallisation der Kaltverfestigung und mögliche Veränderungen der Ermüdungsfestigkeit berücksichtigen, wenn Einsatztemperaturen nahe an den Temperdefinitionen liegen.

Anwendungen

Industrie	Beispielbauteil	Warum EN AW-3103 verwendet wird
Automobilindustrie	Innenverkleidung, Zierleisten	Gute Umformbarkeit und Oberflächenqualität bei moderater Festigkeit
Architektur / Bauwesen	Fassadenverkleidungen, Unterdecken, Dachrinnen	Korrosionsbeständigkeit und anodisierbare Oberfläche für sichtbare Bauteile
Beschilderung & Beleuchtung	Reflektorgehäuse, Schilderflächen	Blechumformbarkeit, Oberfläche und Maßstabilität
Haushaltsgeräte	Küchenverkleidungen, Fronten	Einfache Umformung, Schweißbarkeit und wirtschaftliche Verfügbarkeit
Klima- und Lüftungstechnik	Leichte Kanäle	Gute Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit im Innenbereich

EN AW‑3103 wird bevorzugt für Bauteile eingesetzt, die eine ausgewogene Kombination aus Umformbarkeit, akzeptabler mechanischer Leistung und hochwertiger Oberflächenqualität erfordern, insbesondere wenn Anodisieren oder Lackieren Teil der Spezifikation sind. Seine Eigenschaftskombination macht es auch wirtschaftlich attraktiv für mittelschwere architektonische und Verbraucheranwendungen, bei denen extreme Festigkeit nicht gefordert wird.

Auswahlhinweise

Ingenieure sollten EN AW‑3103 bevorzugen, wenn hervorragende Umformbarkeit und Oberflächenqualität bei moderater Festigkeit sowie guter Korrosionsbeständigkeit zu wirtschaftlichen Kosten gefordert sind. Für Konstruktionen mit Tiefziehen und engen Radien bei leichter Nachbearbeitung durch Schweißen oder Löten bietet EN AW‑3103 im O‑Zustand meist die beste Balance zwischen Fertigbarkeit und Einsatzleistung.

Im Vergleich zu handelsüblichem Reinaluminium (z. B. 1100) verzichtet EN AW‑3103 auf einen kleinen Anteil an elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, gewinnt dafür jedoch eine höhere Streckgrenze und Zugfestigkeit, was es bei Anwendungen mit Anforderungen an die strukturelle Integrität und Umformbarkeit bevorzugt macht. Im Vergleich zu ähnlich durch Kaltverfestigung gehärteten Legierungen (z. B. 3003, 5052) liegt 3103 in den Eigenschaften nahe bei 3003 und bietet typischerweise eine vergleichbare Festigkeit bei ähnlicher Korrosionsbeständigkeit; für marine oder hochbelastete Anwendungen werden dagegen Mg-haltige Legierungen wie 5052 bevorzugt.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen (z. B. 6061/6063) erreicht EN AW‑3103 nicht die gleichen Höchstfestigkeiten, wird jedoch häufig wegen seiner überlegenen Umformbarkeit, leichteren Bearbeitung und besseren Oberflächenqualität für architektonische oder dekorative Bauteile gewählt, bei denen maximale Festigkeit nicht die Hauptanforderung ist.

Abschließende Zusammenfassung

EN AW‑3103 bleibt eine relevante und weit verbreitete Aluminiumlegierung, da sie eine zuverlässige Mn-basierte Festigkeitssteigerung mit ausgezeichneter Umformbarkeit, guter Korrosionsbeständigkeit und unkomplizierter Bearbeitung in Blech- und Dünnblechformen vereint. Ihr ausgewogenes Eigenschaftsprofil, die Oberflächenqualität und Kosteneffizienz machen sie zu einer pragmatischen Wahl für architektonische, dekorative und allgemeine Blechanwendungen im modernen Ingenieurwesen.