Aluminium EN AW-5083: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

EN AW-5083 gehört zur Aluminiumlegierungen der Serie 5xxx, die hauptsächlich durch Magnesium als Hauptlegierungselement gekennzeichnet sind. Die Bezeichnung steht für eine nicht wärmebehandelbare, gewalzte Legierung im Al-Mg-Mn-System, die für eine Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit optimiert ist.

Die Festigkeit von 5083 wird hauptsächlich durch Mischkristallverfestigung durch Magnesium und gegebenenfalls durch Kaltverfestigung erreicht; es handelt sich nicht um eine ausscheidungshärtbare Legierung. Die Legierung bietet eine günstige Balance aus mäßiger bis hoher Festigkeit, hervorragender Beständigkeit gegen Meerwasser und industrielle Atmosphären, guter Schweißbarkeit und angemessener Umformbarkeit, was sie zu einem Arbeitspferd in anspruchsvollen Strukturbauteilen macht.

Typische Einsatzbereiche von EN AW-5083 sind Marine- und Schiffbau, Druckbehälter, kryogene Behälter, Strukturbleche für Schienenfahrzeuge sowie bestimmte Automobil- und Luftfahrtanwendungen. Ingenieure wählen 5083, wenn ein höheres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis als bei reinem Aluminium benötigt wird, verbunden mit überlegener Korrosionsbeständigkeit in chloridreichen Umgebungen.

Im Vergleich zu anderen Aluminiumfamilien bietet 5083 eine überlegene marine Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit gegenüber den Legierungen der Serien 6xxx oder 7xxx, während die maximale wärmevergütbare Festigkeit zugunsten von Robustheit und Schadenstoleranz unter zyklischer Belastung und Schlagbeanspruchung zurückgestellt wird.

Ausführungen (Temper)

Temper	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht, maximale Duktilität, geeignet für Tiefziehen und Umformen
H111	Niedrig–Mittel	Hoch	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt, aber nicht stabil; häufig ein Werkszustand
H112	Niedrig–Mittel	Hoch	Sehr gut	Ausgezeichnet	Bezeichnung für Produktformen mit unspezifizierter Glättung; ähnlich wie H111
H116	Mittel	Mittel	Gut	Ausgezeichnet	Stabilisierter Zustand zur verbesserten Blätterkorrosionsbeständigkeit im Marinebereich
H321	Mittel	Mittel	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und durch geringe Titanzugaben stabilisiert, um Versprödung zu verhindern
H32	Mittel–Hoch	Mittel	Ausreichend	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt (kaltumgeformt) und anschließend teilweise durch natürliche Alterung weichgeglüht
T351	Mittel–Hoch	Mittel	Ausreichend	Ausgezeichnet	Gelöst, spannungsarm geglüht durch Dehnung und natürliche Alterung; verwendet für Platten

Der Temperzustand hat einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften und die Umformbarkeit von 5083. Der geglühte O-Zustand maximiert die Duktilität für Umformprozesse, während die H- und T-Zustände die Festigkeit durch mechanische Kaltverfestigung oder kontrollierte thermische Prozesse auf Kosten der Dehnung erhöhen.

Für geschweißte Konstruktionen werden stabilisierte Zustände (H116, H321) ausgewählt, um die Anfälligkeit für Blätterkorrosion und interkristalline Korrosion nach dem Schweißen zu minimieren; die Wahl des Tempers ist daher ein Kompromiss zwischen leichter Umformbarkeit, Auslieferfestigkeit und langfristigem Korrosionsverhalten.

Chemische Zusammensetzung

Element	% Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0,40	Gesteuert zur Minimierung von Intermetallischen Phasen und zur Erhaltung der Duktilität
Fe	≤ 0,40	Verunreinigungselement, das intermetallische Phasen bildet und Zähigkeit beeinträchtigen kann
Mn	0,40–1,00	Fördert Kornstrukturkontrolle und Festigkeit über Dispersion
Mg	4,0–4,9	Hauptverfestiger; verbessert Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen
Cu	≤ 0,10	Niedrig gehalten zur Erhaltung von Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit
Zn	≤ 0,25	Geringe Gehalte zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion
Cr	0,05–0,25	Kornfeiner und Rekristallisationshemmer; verbessert Festigkeit und Spannungsrissbeständigkeit
Ti	≤ 0,15	Geringe Zugaben in einigen Tempers zur Kornfeinung
Andere	≤ 0,15 gesamt	Beinhaltet V, Zr etc.; gering gehalten, um Spezifikationen einzuhalten

Der relativ hohe Mg-Gehalt ist der dominierende Faktor für die mechanischen und korrosiven Eigenschaften von 5083; er erhöht die Mischkristallverfestigung und verbessert die Beständigkeit gegen Meerwasserangriff. Mangan und Chrom verfeinern das Gefüge und hemmen die Rekristallisation, was die Festigkeit und die Beständigkeit gegen Blätterkorrosion, insbesondere in dickeren Querschnitten, verbessert.

Eine enge Kontrolle von Eisen und Silizium ist wichtig, da intermetallische Phasen, die diese Elemente enthalten, als Rissinitiierungsstellen wirken und Zähigkeit sowie Ermüdungsfestigkeit vermindern können.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von EN AW-5083 zeichnet sich durch gute Duktilität im geglühten Zustand und eine deutliche Festigkeitssteigerung durch Kaltverfestigung oder stabilisierte Zustände aus. Streck- und Zugfestigkeiten variieren mit dem Temperzustand sowie der Plattendicke und der Verarbeitungsgeschichte; dickere Platten zeigen aufgrund der mikrostrukturellen Heterogenität in der Regel etwas geringere Streckgrenzen. Die Ermüdungsfestigkeit ist im Vergleich zu vielen wärmebehandelbaren Legierungen vorteilhaft, da 5083 auch bei Kaltverfestigung oder Schweißen Zähigkeit und Rissfortschrittswiderstand behält.

Die Dehnwerte sind im O-Zustand am höchsten und nehmen mit zunehmender Kaltverfestigung oder Stabilisierung ab. Die Härte korreliert mit der Festigkeit und dient als praktischer Indikator für die Temperüberprüfung in der Werkstatt, muss jedoch in sicherheitskritischen Anwendungen stets durch Zugversuche ergänzt werden. Beim Schweißen entsteht eine Wärmeeinflusszone (WEZ) mit einer gewissen Erweichung, abhängig vom Ausgangszustand, jedoch ist die Gesamtgelenkfestigkeit bei Verwendung geeigneter Zusatzwerkstoffe und Verfahren zufriedenstellend.

Eigenschaft	O/Geglüht	Wichtige Tempers (H32 / H116 / T351)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (MPa)	Typisch 210–270	Typisch 300–370	Werte abhängig von genauem Temper, Dicke und Lieferant; Platten oft am oberen Bereich
Streckgrenze (MPa)	Typisch 70–120	Typisch 190–260	H-Zustände erhöhen die Streckgrenze deutlich durch Kaltverfestigung/Stabilisierung
Dehnung (%)	Typisch 18–28	Typisch 8–18	Geglühter Zustand liefert maximale Dehnung; H-Zustände verringern Duktilität
Härte (HB)	Typisch 35–60	Typisch 60–95	Härte korreliert mit Streckgrenze; dient der Qualitätskontrolle in der Produktion

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66 g/cm³	Typische Dichte für Al-Mg-Legierungen; nützlich für Masse- und Steifigkeitsberechnungen
Schmelzbereich	~555–650 °C	Solidus–Liquidus-Bereich variiert mit Legierungszusammensetzung und Verunreinigungen
Wärmeleitfähigkeit	~120–135 W/m·K	Niedriger als reines Aluminium, aber weiterhin hoch; geeignet für thermisches Management
Elektrische Leitfähigkeit	~34–38 %IACS	Verringert gegenüber reinem Aluminium durch Mg und Legierungszusätze
Spezifische Wärmekapazität	~880–910 J/kg·K	Typischer Wert für Aluminium zur thermischen Auslegung
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Mäßig hoher Ausdehnungskoeffizient, wichtig für Füge- und thermische Spannungsberechnungen

Die thermische und elektrische Leitfähigkeit sind gegenüber reinem Aluminium aufgrund der Mischkristallstreuung durch Magnesium und weitere Legierungselemente reduziert, bleiben jedoch vorteilhaft für Anwendungen mit Wärmeabfuhr und Stromleitung, bei denen auch mechanische Leistungen gefordert sind. Die moderate Dichte und hohe Wärmeleitfähigkeit machen 5083 attraktiv für leichte thermisch belastete Strukturbauteile.

Planer sollten die relativ hohe Wärmeausdehnung bei Mehrstoff-Verbindungen berücksichtigen; unterschiedliche Ausdehnungen gegenüber Stählen oder Verbundwerkstoffen können in zyklischen Temperaturumgebungen zu Spannungen führen.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,5–6 mm	Gleichmäßig, gute Umformbarkeit	O, H111, H32	Verwendet für Rumpfplatten, Karosseriearbeiten und geformte Bauteile
Platte	6–200+ mm	Festigkeit kann durch die Dicke variieren; dickere Abschnitte oft H116/H321	H116, T351, H32	Strukturplatten für Schiffsbau und Druckbehälter
Strangpressprofil	Profile bis zu großen Querschnitten	Festigkeit abhängig von Querschnitt und Abschreckung; Umformbarkeit abhängig vom Magnesiumgehalt	H32, H321	Verwendet für Verstrebungen, Schienen und gefertigte Rahmen
Rohr	Ø klein bis groß, verschiedene Wandstärken	Ähnlich wie Blech; geschweißt oder nahtlos erhältlich	O, H111, H32	Häufig in Druckleitungen und maritimen Rohrleitungssystemen
Stab/Rundstahl	Bis zu großen Durchmessern	Typischerweise in verfestigten Zuständen für höhere Festigkeit geliefert	H111, H32	Verwendet für bearbeitete Armaturen und Befestigungselemente mit Korrosionsbeständigkeit

Die Verarbeitungsunterschiede zwischen Blech und Platte sind erheblich: Bei der Plattenherstellung (insbesondere bei dicken Platten) sind langsames Abkühlen und sorgfältige Kornstrukturkontrolle erforderlich, um Abblätterung zu vermeiden und die Zähigkeit zu erhalten. Strangpressprofile erfordern besondere Beachtung des Werkzeugdesigns und der Abschreckbedingungen, um Eigenspannungen und Maßhaltigkeit zu steuern.

Bei der Auswahl der Anwendung sollte bedacht werden, dass sehr dicke Abschnitte stabilisierte Zustände benötigen, um Abblätterung und interkristalline Korrosion zu minimieren; dünnes Blech im O-Zustand ermöglicht komplexe Umformungen, benötigt jedoch anschließend Kaltverfestigung oder Anlassen, um die erforderliche Einsatzfestigkeit zu erreichen.

Äquivalente Werkstoffbezeichnungen

Norm	Werkstoff	Region	Hinweise
AA	5083	International (Aluminum Association)	Weit verbreitete US-Bezeichnung; Zusammensetzung entspricht weitgehend der EN-Version
EN AW	5083	Europa	EN AW-5083 ist die gängige europäische Markierung im Einklang mit EN-Normen
JIS	A5083 (ca.)	Japan	Grobe Vergleichsbezeichnung; lokale JIS-Spezifikationen für genaue Zusammensetzung und Zustände prüfen
GB/T	5083 (ca.)	China	Chinesische Normen verweisen meist auf die 5083-Serie, lokale Varianten und Grenzwerte beachten

Es bestehen Quervergleiche zwischen den Normen, jedoch können subtile Unterschiede bei Verunreinigungsgrenzen und zulässigen Zuständen die Leistung in speziellen Anwendungen beeinflussen. Zertifikate und Materialprüfberichte (MTRs) sollten bei jeder Bestellung geprüft werden, um Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften und Zustandsbehandlung gemäß der Zielnorm sicherzustellen.

Hersteller verwenden mitunter proprietäre Bezeichnungen für stabilisierte oder abblätterungsarme Varianten; bei Ersatzprodukten sollten Chemie und kontrollierte Verarbeitung (z.B. Lösungsglühen, stabilisierende Wärmebehandlungen) validiert werden, anstatt sich ausschließlich auf die Werkstoffbezeichnung zu verlassen.

Korrosionsbeständigkeit

EN AW-5083 zeigt ausgezeichnete atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und ist aufgrund seiner Resistenz gegen Loch- und Spaltkorrosion in chloridreichen Umgebungen eine bevorzugte Legierung für Marine- und Offshore-Anwendungen. Der hohe Mg-Gehalt fördert die natürliche Schutzfilmsbildung, während kleine Zusätze von Cr und Mn lokalisierte Abblätterung in dickeren Abschnitten unterdrücken.

Im Seewasser- und Spritzwasserbereich zeigt 5083 deutlich bessere Leistungen als viele wärmebehandelbare Legierungen, da es interkristalline Angriffe nach dem Schweißen bei geeigneten Zuständen (H116/H321) widersteht. Unter bestimmten metallurgischen Bedingungen und Zugspannungen können 5xxx-Legierungen jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion (SCC) sein; 5083 besitzt eine relativ gute SCC-Beständigkeit gegenüber anderen Mg-reichen Legierungen, dennoch muss das Design dauerhafte Zugspannungen in korrosiven Umgebungen minimieren.

Galvanische Wechselwirkungen sind bei Kombination mit anderen Metallen zu berücksichtigen: 5083 ist anodisch gegenüber Edelstahl und kathodisch gegenüber gängigen unlegierten Stählen, daher können Isolationsbarrieren oder Opferanoden in maritimen Baugruppen erforderlich sein. Im Vergleich zu den 6xxx- und 7xxx-Serien bietet 5083 eine überlegene Chloridbeständigkeit, jedoch geringere Härte- und Festigkeitsspitzen als wärmebehandelbare Legierungen.

Fabrikateigenschaften

Schweißbarkeit

EN AW-5083 ist sehr gut schweißbar mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG (GTAW), MIG (GMAW) und Unterpulverschweißen (SAW). Empfohlene Zusatzwerkstoffe sind 5356 oder 5183, abhängig vom Zustand und Korrosionsanforderungen. Das Risiko für Heißrisse ist niedrig im Vergleich zu einigen 2xxx- und 7xxx-Serienlegierungen, jedoch kann eine Aufweichung im Wärmeeinflussbereich bei verfestigten Zuständen auftreten und die lokale Festigkeit reduzieren; eine passende Gelenkkonstruktion sowie Nachbehandlungen oder die Auswahl stabilisierter Zustände mindern diesen Effekt.

Bearbeitbarkeit

Als relativ zähe, kaltverfestigende Legierung hat 5083 eine moderate Bearbeitbarkeit im Vergleich zu spanend leicht bearbeitbaren Aluminiumlegierungen. Der typische Bearbeitbarkeitsindex liegt unterhalb der 6xxx-Serie; Werkzeuge mit positivem Schneidwinkel, starre Spannvorrichtungen und moderate Schnittgeschwindigkeiten werden empfohlen, um Ausrisse und schlechte Oberflächen zu vermeiden. Hartmetallwerkzeuge, kontrollierte Vorschübe und Kühlschmierstoffe minimieren das Anbacken der Späne und verlängern die Lebensdauer.

Umformbarkeit

Die Umformeigenschaften sind im O- und leicht verfestigten Zustand am besten; Mindestbiegeradien hängen von Dicke und Zustand ab, sind aber meist größer als bei weicheren Legierungen mit handelsüblicher Reinheit. Kaltumformung ist üblich; für engere Radien oder komplexere Formen wird typischerweise das Glühen auf O-Zustand empfohlen. Für Tiefziehen und anspruchsvolle Stanzformen wird das Material im O-Zustand eingesetzt, gefolgt von Kaltverfestigung oder Stabilisierung als üblicher Fertigungsweg.

Wärmebehandlungsverhalten

EN AW-5083 ist als nicht wärmebehandelbare Legierung klassifiziert; eine Festigkeitssteigerung durch Ausscheidungshärtung findet nicht statt. Stattdessen werden die mechanischen Eigenschaften durch Kaltumformung (Kaltverfestigung) und thermische Stabilisierung behandelt, die darauf abzielt, Korrosionsanfälligkeit zu reduzieren, ohne den grundlegenden Festigungsmechanismus zu ändern.

Industriell wird die Kaltverfestigung (H-Zustände) eingesetzt, um Streckgrenze und Zugfestigkeit zu erhöhen. Die Stabilisierung (z.B. H116/H321) erfolgt durch Niedrigtemperatur-Anteilungen oder kontrolliertes Abkühlen, um das Risiko von Abblätterung zu minimieren und mechanische Eigenschaften nach Schweißen oder Umformen zu stabilisieren. Vollglühen (O) stellt die Duktilität für die Umformung wieder her; anschließende Kaltverfestigung oder Temperaturbehandlungen bringen das Bauteil auf die erforderlichen Festigkeitswerte unter Berücksichtigung der nicht wärmebehandelbaren Eigenschaften zurück.

Hochtemperatureigenschaften

5083 zeigt eine progressive Festigkeitsminderung mit steigender Temperatur und wird für Dauerbetrieb bei erhöhten Temperaturen nicht empfohlen. Die mechanische Festigkeit nimmt oberhalb von ca. 100 °C deutlich ab, und eine Langzeitbelastung über ca. 150 °C kann mikrostrukturelle Veränderungen verursachen, die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit mindern. Die Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen ist im Vergleich zu spezialisierten Hochtemperaturlegierungen begrenzt.

Oxidation ist bei kurzen Expositionen minimal, bei längerem thermischem Betrieb in aggressiven Atmosphären können sich Korrosionsprozesse beschleunigen. Im Bereich des Wärmeeinflusszonen bei Schweißnähten können örtliche Temperaturänderungen die Hochtemperatureigenschaften vermindern; ein dauerhafter Betrieb bei hohen Temperaturen sollte nur nach entsprechender Validierung erfolgen.

Anwendungsbeispiele

Branche	Beispielkomponente	Warum EN AW-5083 verwendet wird
Marine	Rumpfbeschichtung, Decks, Aufbau	Hervorragende marine Korrosionsbeständigkeit und gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
Automobil	Kraftstofftanks, strukturelle Verstärkungen	Gute Kombination aus Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit
Luftfahrt	Armaturen, nicht-kritische Strukturbauteile	Günstige Bruchzähigkeit und Ermüdungswiderstand für Sekundärstrukturen
Druckbehälter / Kryogenik	Kryotanks, LPG-Behälter	Gute Zähigkeit bei tiefen Temperaturen und Schweißbarkeit
Bau / Schienenverkehr	Tragende Platten und Bodenplatten	Langlebiges, leichtes Strukturmaterial mit guter Korrosionsbeständigkeit

EN AW-5083 wird eingesetzt, wenn ein Gleichgewicht aus Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und moderater bis hoher Festigkeit gefordert ist. Die Vielseitigkeit der Legierung in Produktformen von dünnem Blech bis dicker Platte ermöglicht breite Anwendungen im Struktur- und Umwelteinflussbereich.

Konstrukteure sollten spezifische Dicke-/Zustandskombinationen für ermüdungskritische Bauteile validieren und sicherstellen, dass der gewählte Zustand sowohl Fertigungs- als auch Korrosionsanforderungen im Betrieb erfüllt.

Auswahlhinweise

Bei der Wahl von EN AW-5083 sollte der Fokus auf Anwendungen liegen, bei denen marine oder Chloridbeständigkeit sowie Schweißbarkeit im Vordergrund stehen und keine wärmebehandelbare Festigkeit erforderlich ist. Für Umformprozesse wird der geglühte O-Zustand empfohlen, für dauerhafte marine Beanspruchung oder geschweißte Strukturen die stabilisierten Zustände H116/H321.

Im Vergleich zu handelsüblichem Rein-Aluminium (z.B. 1100) tauscht 5083 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und überlegene Korrosionsbeständigkeit ein. Im Vergleich zu anderen durch Kaltverfestigung gehärteten Legierungen (z.B. 3003 / 5052) bietet 5083 in der Regel höhere Festigkeit und bessere Beständigkeit gegen Seewasser, wenn auch zu moderat erhöhten Kosten. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061/6063 wird 5083 in maritimen Anwendungen mit Korrosionsbeanspruchung und Schweißverbindungen meist bevorzugt, trotz geringerer maximaler Zugfestigkeiten, da es nach dem Schweißen Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bewahrt.

Verwenden Sie diese Legierung, wenn Korrosionsbeständigkeit, Schadensverträglichkeit und Schweißbarkeit die Materialauswahl bestimmen, statt der maximal erreichbaren Streckgrenze oder Härte durch Ausscheidungshärtung.

Abschließende Zusammenfassung

EN AW-5083 bleibt eine Basislegierung für maritime und konstruktive Anwendungen, bei denen eine zuverlässige Kombination aus Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und mittlerer bis hoher Festigkeit erforderlich ist. Die nicht wärmebehandelbaren Verfestigungsmechanismen und das breite Spektrum an Zuständen ermöglichen es Ingenieuren, die Leistungsanforderungen für Umformen, Schweißen und den Lebenszyklus optimal anzupassen, wodurch 5083 auch in modernen Konstruktionsdesigns weiterhin hohe Relevanz besitzt.