Aluminium EN AW-5086: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

EN AW-5086 gehört zur 5xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, die vor allem durch Magnesium als Hauptelement charakterisiert ist. Diese Familie wird als nicht wärmebehandelbare Legierungen eingestuft, deren mechanische Festigkeit durch Mischkristallverfestigung durch Mg sowie durch plastische Verformung (Kaltverfestigung) und Spannungsrelaxation in bestimmten Zuständen erzielt wird.

Die Hauptlegierungselemente von EN AW-5086 sind Magnesium mit signifikanten Mengen an Mangan sowie kontrolliert niedrigen Gehalten an Eisen, Silizium, Chrom und Spuren weiterer Elemente. Der Mg-Gehalt sorgt für die hauptsächliche Festigkeitssteigerung und verbessert die Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen, während Mn die Kornstruktur verfeinert und die Festigkeit nach der Verarbeitung erhält.

Wichtige Eigenschaften von EN AW-5086 umfassen eine günstige Kombination aus moderater bis hoher Festigkeit für eine nicht wärmebehandelbare Aluminiumlegierung, sehr gute Beständigkeit gegen Seewasser und marine Atmosphären, hervorragende Schweißbarkeit mit konventionellen Schmelzschweißverfahren sowie eine gute Umformbarkeit bei weicheren Zuständen. Diese Eigenschaften machen sie in den Bereichen Marine, Transport, Druckbehälter und Kryotechnik weit verbreitet.

Ingenieure wählen EN AW-5086 gegenüber anderen Legierungen, wenn ein ausgewogenes Verhältnis von Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und Zähigkeit wichtiger ist als die maximal erreichbare Festigkeit wärmebehandelbarer Legierungen. Sie wird bevorzugt eingesetzt, wenn strukturelle Integrität in Salzwasser oder aggressiven Umgebungen ohne komplexe Wärmebehandlungszyklen gefordert ist.

Zustandsvarianten

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig weichgeglüht; ideal für komplexes Umformen und Tiefziehen
H111	Mittel-niedrig	Moderat	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt; häufig natürlicher Zustand nach dem Walzen
H32	Mittel	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	Kaltverfestigt und stabilisiert; gebräuchlich für Strukturbleche
H34	Mittel-hoch	Moderat-niedrig	Ausreichend	Ausgezeichnet	Stärkere Kaltverfestigung zur Festigkeitssteigerung
H36	Hoch	Niedrig-moderat	Reduziert	Ausgezeichnet	Stärker kaltverfestigter Zustand für dickere Querschnitte
H116	Mittel	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	Stabilisiert für verbesserte Korrosions- und Schweißeigenschaften; Marine-Qualität
H321	Mittel	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	Durch Niedertemperatur-Alterung stabilisiert zur Sensibilitätsresistenz

Die Auswahl des Zustands beeinflusst stark das mechanische Verhalten und das Umformverhalten, da EN AW-5086 nicht wärmebehandelbar ist; alle höherfesten Zustände werden durch plastische Verformung und natürliche oder kontrollierte Stabilisierung erzeugt. Konstrukteure müssen die geforderte Streck-/Zugfestigkeit gegenüber dem gewünschten Biegeradius und der Dehnung abwägen, weichere Zustände für Tiefziehen und härtere H‑Zustände für strukturelle Steifigkeit und vermindertes Federverhalten wählen.

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentbereich	Bemerkungen
Si	≤ 0.40	Kontrolliert niedriger Siliziumgehalt zur Reduzierung von Intermetallischen Phasen und zur Erhaltung der Zähigkeit
Fe	≤ 0.50	Eisen als Verunreinigung bildet harte Intermetallische Verbindungen; begrenzt zur Erhaltung der Duktilität
Mn	0,20–0,7	Verfeinert die Kornstruktur und kompensiert teilweise Mg-Versprödung; verbessert Festigkeit
Mg	3,5–4,5	Hauptelement zur Festigkeitssteigerung; beeinflusst maßgeblich Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit
Cu	≤ 0.10	Niedrig gehalten, um reduzierte Korrosionsbeständigkeit und Spannungsrisskorrosion zu vermeiden
Zn	≤ 0.25	Geringfügig; zu viel Zn fördert galvanische und lokale Korrosion
Cr	0,05–0,25	Zur Kornkontrolle und zur Verbesserung der Festigkeitsstabilität nach Warmumformung
Ti	≤ 0.15	Kornfeinungsmittel in kleinen Mengen; verbessert mechanische Konsistenz
Sonstige (jeweils)	≤ 0.05	Spurenelemente kontrolliert zur Erhaltung prognostizierbarer Eigenschaften

Die Zusammensetzung von EN AW-5086 positioniert die Legierung zwischen den niedrigfesteren 3xxx-Serien und den höher-Mg-haltigen 5xxx-Varianten; Magnesium sorgt für Mischkristallverfestigung, während Mangan und Chrom die Kornfeinung übernehmen und die Rekristallisation mildern. Eine strikte Kontrolle von Fe, Si und Cu ist wichtig, um spröde Intermetallische Phasen zu vermeiden und die Lochfraßbeständigkeit sowie Schweißeigenschaften in chloridhaltigen Umgebungen zu erhalten.

Mechanische Eigenschaften

Das Zugverhalten von EN AW-5086 entspricht typischen nicht wärmebehandelbaren Al-Mg-Legierungen: Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit, verringert jedoch die Duktilität. Die Legierung zeigt günstige Zähigkeit und behält die Dehnung auch bei niedrigen Temperaturen bei; Dicke und Zustand beeinflussen maßgeblich die gemessene Zugkurve und Duktilität.

Die Streckgrenze variiert mit Zustand und Dicke; H-Zustände, hergestellt durch kontrollierte Kaltverformung, weisen typischerweise höhere Streck- und Zugfestigkeiten als O- oder H111-Zustände auf. Die Härte folgt demselben Trend, wobei kaltverfestigte Zustände erhöhte Vickers-/Brinell-Härtewerte zeigen; allerdings verringert Kaltverfestigung die Umformbarkeit und erhöht das Federverhalten.

Die Dauerfestigkeit ist für geschweißte und ungeschweißte Strukturen aufgrund der Duktilität der Legierung und der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Korrosionsermüdung im Seewasser bei entsprechender Auslegung generell gut. Dickere Querschnitte können eine höhere absolute Steifigkeit bewahren, zeigen jedoch nach dem Schweißen und der Kaltumformung unterschiedliche Alterungs- und Eigenspannungsmuster, was für kritische Bauteile eine Qualifikationsprüfung erforderlich macht.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wichtiger Zustand (H32 / H116)	Bemerkungen
Zugfestigkeit	~120–200 MPa	~220–330 MPa	Breite Streuung abhängig von Dicke und Kaltverfestigung; Zustand entsprechend Konstruktionsanforderung wählen
Streckgrenze	~55–120 MPa	~140–260 MPa	Streckgrenze steigt erheblich mit Kaltverfestigung/Stabilisierung
Dehnung	~20–35 %	~8–18 %	Weichere Zustände ermöglichen höhere Dehnung für Umformprozesse
Härte	~30–45 HV	~60–95 HV	Härte korreliert mit Kaltverfestigungsgrad und beeinflusst Zerspanung und Umformung

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66 g/cm³	Typisch für Al-Mg-Legierungen; vorteilhaftes Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis
Schmelzbereich	~570–650 °C	Solidus-Liquidus-Temperaturbereich variiert mit Zusammensetzung und Verunreinigungen
Wärmeleitfähigkeit	~140–165 W/m·K	Niedriger als reines Aluminium, aber weiterhin gut für Wärmeverteilung
Elektrische Leitfähigkeit	~30–40 %IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium durch Mg im Mischkristall
Spezifische Wärmekapazität	~0,90 kJ/kg·K	Typisch für Aluminium nahe Raumtemperatur
Wärmeausdehnung	~23–24 µm/m·K	Mittlere thermische Ausdehnung; wichtig für das Fügen mit unterschiedlichen Werkstoffen

Die physikalischen Eigenschaften zeigen, dass EN AW-5086 viele Vorteile von Aluminium behält: niedrige Dichte führt zu hoher spezifischer Steifigkeit und Energieabsorptionsfähigkeit pro Masse. Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sind niedriger als bei reinem Aluminium, bleiben jedoch für Wärmesenke- und Thermomanagementaufgaben ausreichend; in der Konstruktion muss die thermische Ausdehnung bei der Verbindung mit Stahl oder Verbundwerkstoffen berücksichtigt werden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Bemerkungen
Blech	0,5–6,0 mm	Verhalten variiert stark mit Zustand	O, H111, H32, H116	Weit verbreitet für Rumpfbleche, Strukturhaut und Druckbehälter
Platte	6–200+ mm	Dicke Querschnitte erfordern stärkere Kaltverfestigung oder Bearbeitung zur Temperierung	H34, H36, H116	Starkwandige Platten werden oft im Marine- und Panzerbereich eingesetzt; begrenzte Kaltumformbarkeit
Strangpressprofil	Variable Querschnitte	Stranggepresste Profile können kalt bearbeitet und in H-Zustände geführt werden	O, H111, H32	Gebräuchlich für Gestelle, Geländer und Verstrebungen
Rohr	Ø10 mm–300 mm	Geschweißt oder nahtlos; Wandstärke beeinflusst Festigkeit und Knickverhalten	H32, H111	Verwendet in Fluidanlagen, Tragwerken und Druckleitungen
Stab/Stange	Ø3 mm–200 mm	Stäbe können gezogen/gewalzt und dann kaltverfestigt werden	H111, H34	Für Fittings, Befestigungen und mechanisch bearbeitete Bauteile

Die Verarbeitung variiert je nach Produktform: Blech und Platte werden typischerweise gewalzt und anschließend kaltgearbeitet oder stabilisiert, um die vorgegebenen Zustände zu erreichen, während bei Strangpressprofilen die Kontrolle von Blocktemperatur und Abschreckung zur homogenen Mg-Verteilung erforderlich ist. Platte ist weniger umformbar und wird häufiger geschweißt und zerspant, während Blech dort eingesetzt wird, wo komplexe Umformungen und Verbindungen benötigt werden.

Äquivalente Werkstoffgüten

Norm	Güte	Region	Hinweise
AA / ASTM	5086	USA	Übliche kommerzielle Bezeichnung; abgedeckt in mehreren ASTM-Spezifikationen
EN AW	5086	Europa	AlMg4.5Mn-Äquivalent nach EN-Normen mit ähnlichen Zusammensetzungskontrollen
JIS	A5086 (oder Al-Mg-Serie)	Japan	Äquivalente Al–Mg–Mn-Familienbezeichnung; Prozessnormen variieren
GB/T	5086	China	Chinesischer nationaler Standard mit vergleichbaren Zusammensetzungsbereichen

Die Äquivalenz ist über die wichtigsten Normen hinweg eng, jedoch bestehen kleine Unterschiede in erlaubten Verunreinigungsgraden, Härtebezeichnungen und Prüfverfahren. Einkäufer sollten das jeweilige technische Datenblatt (ASTM, EN, JIS, GB/T) heranziehen, das in der Beschaffung verwendet wird, um genaue Zusammensetzungslimits, mechanische Prüfanforderungen und Oberflächenfinish-Standards zu bestätigen.

Korrosionsbeständigkeit

EN AW-5086 zeigt eine ausgezeichnete atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und wird aufgrund des vorteilhaften Mg-Gehalts, der stabile Oxid-/Hydroxidfilme bildet, vielfach in maritimen Umgebungen eingesetzt. Die Beständigkeit gegen Lochkorrosion in chloridbelasteten Umgebungen ist im Vergleich zu vielen Aluminiumlegierungen gut, obwohl lokal begrenzte Korrosion an Spannungskonzentratoren oder unzureichend vorbehandelten Oberflächen auftreten kann.

Im Meerwasser und in Spritzwasserzonen widersteht EN AW-5086 sowohl allgemeiner als auch lokalisierter Korrosion besser als viele wärmebehandelbare Aluminiumlegierungen, da es anodische Ausscheidungen vermeidet, die Lochfraß fördern. Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) ist bei 5086 im Vergleich zu hochfester Aluminiumlegierungen generell gering, steigt jedoch bei höheren Mg-Gehalten und spezifischen Zuständen nach bestimmten thermischen Einflüssen.

Galvanische Wechselwirkungen müssen beachtet werden, wenn 5086 mit kathodischen Metallen wie Kupfer oder Edelstahl verbunden wird; die Legierung ist gegenüber vielen Stählen anodisch und kann durch Beschichtungen sowie Isolierdichtungen geschützt oder getrennt werden. Im Vergleich zu 3xxx-Serien (Al-Mn) bietet 5086 typischerweise höhere Festigkeiten bei gleichbleibend oder verbessertem Korrosionsverhalten; gegenüber 6xxx- und 7xxx-wärmebehandelbaren Legierungen ist 5086 in der marinen Korrosionsbeständigkeit deutlich überlegen.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

EN AW-5086 lässt sich sehr gut mit gängigen Schmelzschweißverfahren wie TIG und MIG schweißen; die Schweißverbindungen erreichen bei Verwendung geeigneter Füllwerkstoffe und Verfahren in der Regel Eigenschaften nahe dem Grundwerkstoff. Empfohlene Füller sind Al‑Mg-Legierungen (z. B. 5183, 5356), die hinsichtlich Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit abgestimmt sind; Wahl des Füllmaterials sowie Vor- und Nachbehandlung steuern das Verhalten im Wärmeeinflussbereich (HAZ). Das Risiko für Heißrisse ist bei 5086 im Vergleich zu kupferhaltigen Legierungen gering, jedoch müssen Wasserstoffporosität und Verunreinigungen durch gute Schutzgasführung und Reinigung kontrolliert werden.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von EN AW-5086 ist mäßig und weniger günstig als bei 2xxx- oder 6xxx-Serien von Schmiedelegierungen, die für Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegt sind. Die Legierung lässt sich am besten in weicheren Zuständen bearbeiten; die Spanbildung erfolgt meist in durchgehenden, duktilen Spänen, was kontrollierte Vorschübe und Spanbrecher erfordert. Hartmetallwerkzeuge sind für produktive Bearbeitung empfehlenswert, wobei Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe bei härteren H-Zuständen reduziert werden sollten, um Werkzeugverschleiß und thermische Kaltverfestigung zu minimieren.

Umformbarkeit

Die Umformbarkeit ist exzellent in geglühten (O-Zustand) und leicht bearbeiteten Zuständen wie H111, was Tiefziehen, Strecken und komplexes Stanzen ermöglicht. Die Biegeradien sollten je nach Zustand und Dicke gewählt werden; typische minimale Innenradien liegen bei 1× bis 3× Blechdicke für weichere Zustände und nehmen für H32/H36 zu. Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit, reduziert jedoch die Dehnbarkeit und erhöht den Rückfederungsgrad; Warmumformung oder gestuftes Verformen werden manchmal verwendet, um enge Radien bei dickeren Materialien zu erzielen.

Wärmebehandlungsverhalten

EN AW-5086 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung; sie spricht nicht auf Lösungsglühen und künstliches Altern an, um wie 6xxx- oder 7xxx-Legierungen höhere Festigkeiten zu erzielen. Stattdessen werden Festigkeitssteigerungen durch Kaltverformung (Kaltverfestigung) erreicht, gefolgt von natürlicher oder kontrollierter Stabilisierung, um Eigenspannungen abzubauen und weiteres Altersverhalten zu begrenzen.

Das Glühen (O-Zustand) wird verwendet, um Kaltverfestigung zu entfernen und Duktilität wiederherzustellen; typische Glühzyklen erfolgen bei erhöhten Temperaturen mit kontrolliertem Abkühlen, um Verzug und Kornwachstum zu vermeiden. Stabilisierung (z. B. H116) erfolgt durch Niedrigtemperaturalterung oder kontrollierte Lagerung, um eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit zu erreichen ohne schädliche Ausscheidungen.

Verhalten bei erhöhten Temperaturen

EN AW-5086 behält bis zu moderat erhöhten Temperaturen nützliche mechanische Eigenschaften, jedoch reduziert sich die Streckgrenze und Ermüdungsfestigkeit unter erhöhten Einsatztemperaturen deutlich gegenüber Raumtemperatur. Bedeutende Festigkeitsverluste treten ab etwa 100–150 °C ein, abhängig vom Zustand, sodass langfristige konstruktive Anwendungen auf moderate Temperaturen beschränkt oder empirisch qualifiziert werden sollten.

Oxidation und Zunderbildung sind für Aluminiumlegierungen an der Luft minimal; allerdings kann langzeitige Exposition gegenüber heißen chloridhaltigen Atmosphären Korrosionsprozesse beschleunigen. Der Wärmeeinflussbereich (HAZ) von Schweißnähten kann bei erhöhten Temperaturen Erweichung und Festigkeitsminderung erfahren, sodass Konstruktion und Nachbehandlung die kombinierten Effekte von Temperatur, Belastung und korrosiven Medien berücksichtigen sollten.

Einsatzgebiete

Branche	Beispielkomponente	Warum EN AW-5086 verwendet wird
Maritim	Schiffsrümpfe, Decks, Aufbauten	Ausgezeichnete Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit und gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis
Automobil / Transport	Aufbauten für Anhänger, Kraftstofftanks, Tragstrukturen	Gute Schweißbarkeit, Schlagzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit
Luft- und Raumfahrt	Sekundärstrukturen, Beschläge	Gute Zähigkeit, Schweißbarkeit und moderate strukturelle Festigkeit
Druckbehälter / Kryotechnik	Lagertanks, kryogene Gefäße	Niedrigtemperaturzähigkeit und Schweißbarkeit
Industrie / Wärmeaustausch	Wärmetauscher, Verteiler	Ausreichende thermische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit

EN AW-5086 wird dort gewählt, wo eine ausgewogene Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und mittlerer Festigkeit erforderlich ist, insbesondere in maritimen und Transportanwendungen. Die gute Umformbarkeit in weicheren Zuständen sowie die Möglichkeit, mit gängigen Schweißverfahren fügen zu können, erweitern den Anwendungsspielraum für gefertigte Baugruppen.

Auswahlhinweise

Wählen Sie EN AW-5086, wenn das Design eine dauerhafte Korrosionsbeständigkeit in chloridreichen Umgebungen in Kombination mit guter Schweißbarkeit und mittlerer Festigkeit erfordert. Die Legierung ist eine praktikable Wahl für maritime Strukturen und geschweißte Baugruppen, bei denen wärmebehandelbare Legierungen Korrosions- oder Wasserstoffprobleme aufweisen können.

Im Vergleich zu technisch reinem Aluminium (1100) tauscht EN AW-5086 etwas elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie leicht reduzierte Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und bessere strukturelle Leistung ein. Gegenüber gängigen kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet EN AW-5086 üblicherweise höhere Festigkeiten und eine vergleichbare oder verbesserte Meereskorrosionsbeständigkeit bei moderatem Kostenzuschlag.

Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 erreicht EN AW-5086 nicht dieselben Höchstzugfestigkeiten, wird jedoch bevorzugt, wenn überlegene Meerwasser-Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit ohne Abschreck- und Anlasstaktiken sowie bessere Zähigkeit gefordert sind.

Zusammenfassung

EN AW-5086 bleibt eine weit verbreitete Aluminiumlegierung, da sie eine robuste Mischung aus Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kaltverfestigungsfestigkeit bietet – ohne die Komplexität der Wärmebehandlung. Dies macht sie besonders wertvoll in maritimen, druckbehältertechnischen und konstruktiven Fertigungsanwendungen.