Aluminium EN AW-5754: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungsgebiete

Umfassender Überblick

EN AW-5754 gehört zur 5xxx-Serie der Aluminiumlegierungen, konkret zu einer Al–Mg-Legierung, die in vielen Normen als AlMg3 bezeichnet wird. Diese Familie zeichnet sich durch Magnesium als Hauptelement aus, das eine Festigkeitssteigerung durch Feststofflösungslösung und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit gegenüber den 1xxx- und 3xxx-Serien bietet.

Die Hauptlegierungselemente in EN AW-5754 sind Magnesium mit geringen Anteilen an Mangan, Chrom und Spuren von Verunreinigungen wie Eisen und Silizium. Die Festigkeitssteigerung erfolgt vorwiegend durch Kaltverfestigung und Feststofflösungshärtung durch Magnesium; die Legierung ist nicht wärmebehandelbar zur Erzielung höherer Festigkeiten durch Ausscheidungshärtung.

Wesentliche Merkmale sind eine günstige Kombination aus mittlerer bis hoher Festigkeit, sehr guter Beständigkeit gegen allgemeine und lokale Korrosion in atmosphärischen und maritimen Umgebungen sowie ausgezeichnete Schweißbarkeit bei entsprechender Auswahl der Füllwerkstoffe. Die Umformbarkeit ist in weichgeglühten und leicht kaltverfestigten Zuständen gut, was die Legierung für geformte Bleche und umgeformte Bauteile in vielen Industriezweigen attraktiv macht.

Typische Anwendungsbereiche sind Karosserie- und Strukturbleche im Automobilbau, Marinefahrzeuge und -beschläge, Druckbehälter sowie allgemeine Fertigung im Transportwesen und Konsumgüterbereich. Ingenieure wählen EN AW-5754 häufig, wenn ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit und einem moderaten Festigkeits-Gewichts-Verhältnis gefordert ist und wenn Wärmebehandlungsverfahren nicht praktikabel oder notwendig sind.

Gestaltungszustände (Temper)

Gestaltungszustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig weichgeglüht; beste Umformbarkeit
H111	Niedrig–Mittel	Hoch	Sehr gut	Ausgezeichnet	Leicht kaltverfestigt; gut für komplexe Umformungen
H14	Mittel	Moderat	Gut	Ausgezeichnet	Viertelgehärtet; erhöhte Festigkeit
H22	Mittel	Moderat	Befriedigend	Gut	Kaltverfestigt und anschließend teilweichgeglüht für ausgewogenes Verhältnis
H32	Mittel–Hoch	Niedriger	Reduziert	Gut	Kaltverfestigt und stabilisiert; höhere Festigkeit, geringere Duktilität

Der Gestaltungszustand beeinflusst EN AW-5754 primär und vorhersagbar, indem er die Legierung entlang des Umformbarkeits-Festigkeits-Kompromisses verschiebt. Der weichgeglühte Zustand (O) maximiert die Duktilität für Tiefziehen und Hammerumformung, während die H-Zustände prozesskontrollierte Erhöhungen von Streck- und Zugfestigkeit durch Kaltverfestigung bieten.

Die Wahl des Gestaltungszustands erfordert die Berücksichtigung der abschließenden Umformprozesse, des erforderlichen Federverhaltens sowie des beabsichtigten Einsatzzwecks für geschweißte Baugruppen, da höhere Kaltverfestigung die Umformbarkeit reduziert und das Federverhalten sowie die Biegefestigkeit beeinflussen kann.

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentbereich	Hinweise
Si	≤ 0,40	Verunreinigung; kontrolliert, um intermetallische Verbindungen zu begrenzen und Duktilität zu erhalten
Fe	≤ 0,40	Übliche Verunreinigung; erhöht leicht die Festigkeit, kann aber Korrosionsbeständigkeit reduzieren
Mn	0,50–1,00	Verfeinert Kornstruktur und verbessert Festigkeit und Zähigkeit
Mg	2,6–3,6	Hauptfestiger; erhöht Korrosionsbeständigkeit in maritimen Umgebungen
Cu	≤ 0,10	Minimiert, um Korrosionsbeständigkeit nicht zu beeinträchtigen
Zn	≤ 0,20	Geringe Verunreinigung; geringer Einfluss auf die Festigkeit
Cr	0,05–0,25	Kornkontrolle und Resistenz gegen Sensibilisierung während der Verarbeitung
Ti	≤ 0,15	Kornfeiner im Guss/halbfertigem Zustand
Andere (jeweils)	≤ 0,05	Reststoffe einschließlich V, Zr; insgesamt ≤ 0,15

Die chemische Zusammensetzung von EN AW-5754 ist so ausgelegt, dass Magnesium für Feststofflösungshärtung und Korrosionsbeständigkeit priorisiert wird, während Kupfer und Eisen niedrig gehalten werden, um galvanische Anfälligkeit und intermetallisch bedingte Lochfraßbildung zu vermeiden. Mangan und Chrom sorgen für Kornstrukturkontrolle und Stabilität gegen Rekristallisation während der thermomechanischen Bearbeitung, was zu konsistenten mechanischen Eigenschaften über die Blechdicke hinweg beiträgt.

Die Kontrolle von Silizium und Eisen ist insbesondere bei Blechprodukten wichtig, da grobe intermetallische Verbindungen das Material bei Biegeversuchen verspröden und die Ermüdungsbeständigkeit mindern können; daher beinhalten Fertigungsspezifikationen häufig strenge Qualitätsanforderungen bezüglich Sauberkeit und Einschlussgröße.

Mechanische Eigenschaften

EN AW-5754 zeigt ein Zugverhalten, das stark vom Gestaltungszustand und Kaltverfestigungsgrad abhängt. Im weichgeglühten Zustand weist die Legierung relativ niedrige Streckgrenze und moderate Zugfestigkeit mit hoher Dehnung auf, was sich in progressivem, duktilen Versagen bei Überlastung und günstiger Energieaufnahme bei Umformprozessen niederschlägt.

Streck- und Zugfestigkeit steigen deutlich mit zunehmender Kaltverfestigung; typische H-Zustände werden durch kontrolliertes Kaltwalzen oder Streckglühen hergestellt, um Zielstreckgrenzen zu erreichen und gleichzeitig ausreichende Duktilität für die Umformung zu bewahren. Die Härte korreliert mit dem Kaltverfestigungsgrad und der gesteigerten 0,2 %-Dehngrenze sowie der Zugfestigkeit in Blech- und stranggepressten Querschnitten.

Das Ermüdungsverhalten ist für 5xxx-Legierungen bei guter Oberflächenbearbeitung und Vermeidung von Korrosionspitting generell gut; die Blechdicke beeinflusst die Ermüdungslebensdauer durch Restspannungsverteilungen und mikrostrukturelle Gradienten quer zur Dicke, die durch Walzen entstehen. Dickere Platten zeigen oft etwas größere Streuung bei den mechanischen Eigenschaften aufgrund langsamerer Abkühlraten und möglicher Texturentwicklung, weshalb dickenspezifische Daten für die Auslegung essenziell sind.

Eigenschaft	O/Weichgeglüht	Wichtiger Gestaltungszustand (z.B. H32/H111)	Bemerkungen
Zugfestigkeit (UTS)	95–145 MPa	160–260 MPa	Werte variieren mit Gestaltungszustand und Dicke; Hersteller liefern zertifizierte Werte
Streckgrenze (0,2 % Dehngrenze)	35–85 MPa	120–240 MPa	Festigkeitsanstieg hängt von Kaltverfestigung und Verfestigungsgrad ab
Dehnung (A%)	20–35 %	6–18 %	Dehnung nimmt mit zunehmender Kaltverfestigung deutlich ab
Härte (HB)	20–40 HB	45–90 HB	Korrelation mit Zug-/Streckgrenze; angegeben als Brinell oder Vickers je nach Spezifikation

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Bemerkungen
Dichte	2,66 g/cm³	Typisch für Al–Mg-Legierungen; verwendet für Masse- und Gewichtsbemessungen
Schmelzbereich	~ 640–650 °C (von Solidus bis Liquidus)	Schmelzbereich nahe reinem Aluminium; Überhitzung beim Schweißen vermeiden
Wärmeleitfähigkeit	~ 120–140 W/m·K	Niedriger als reines Al aufgrund der Legierung; gut geeignet für Wärmeverteiler
Elektrische Leitfähigkeit	~ 30–38 % IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium, aber weiterhin leitfähig für Sammelschienen und Leiter
Spezifische Wärmekapazität	~ 900 J/kg·K	Typischer Wert im Bereich 20–100 °C für Aluminiumlegierungen
Wärmeausdehnung	~ 23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Relativ hoher Ausdehnungskoeffizient, der bei thermischer Beanspruchung im Design berücksichtigt werden muss

EN AW-5754 bewahrt viele der günstigen thermischen und elektrischen Transporteigenschaften von Aluminium, wobei die Legierung die Leitfähigkeit gegenüber reinem Aluminium etwas reduziert. Thermische Leitfähigkeit und Ausdehnungsdaten sind wichtig für Wärmeübertrager- und Elektronikanwendungen, da sie thermische Gradienten und mechanische Beanspruchungen während des Betriebs beeinflussen.

Schmelz- und thermo-mechanische Eigenschaften beeinflussen außerdem Schweißparameter sowie Löt- und Lackierprozesse, da die Solidus- und Liquidustemperaturen sichere Verarbeitungsspannen setzen, um schädliches Nachwachsen oder übermäßiges Kornwachstum zu vermeiden.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Übliche Zustände	Hinweise
Blech	0,3–4,0 mm	Gleichmäßige Festigkeit durch dünne Dicken; Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit	O, H111, H14, H32	Wird häufig für Karosseriebleche und marine Bauteile verwendet
Platte	>4,0–100+ mm	Dickere Produkte können leicht abweichende Eigenschaften aufweisen	O, H111, H32	Verwendet für tragende Bauteile, bei denen Steifigkeit erforderlich ist
Strangpressprofil	Profile bis 200 mm Querschnitt	Festigkeit abhängig von nachfolgendem Auslagern/Verfestigung	O, H32, H111	Häufig für Schienen, Rahmen und Strukturprofile
Rohr	Außendurchmesser 6 mm–200 mm	Ähnliche mechanische Reaktion wie Blech/Platte im entsprechenden Zustand	O, H111, H32	Weit verbreitet in der Fluidtechnik und für marine Rohrleitungen
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis 100 mm	Zerspanbarkeit und Festigkeit abhängig vom Zustand	O, H111	Verwendet für Fittings, Wellen und gedrehte Bauteile

Die Verarbeitungswege beeinflussen die endgültige Mikrostruktur, Maßstabilität und Textur. Blech und Platte werden typischerweise durch Warmwalzen gefolgt von kontrollierten Kaltwalzprozessen hergestellt, um die gewünschten Zustände und Oberflächenqualitäten zu erzielen. Strangpressprofile entstehen durch Direkt- oder Indirekt-Strangpressen, häufig gefolgt von Lösungsglühen der Gussbarren und kontrollierter Abkühlung zur Erzeugung homogener Mikrostrukturen.

Die Produktauswahl sollte die vorgesehenen Umform- und Fügeverfahren berücksichtigen; tiefgezogene Bleche sollten beispielsweise im O- oder H111-Zustand spezifiziert werden, während Strukturprofile mit höherer statischer Festigkeit in H32- oder kaltverfestigten Zuständen geliefert werden können.

Äquivalente Legierungen

Norm	Legierung	Region	Hinweise
AA	5754	USA	Übliche US-amerikanische Bezeichnung, abgestimmt auf internationale 5xxx-Serie
EN AW	5754	Europa	Europäische Bezeichnung; Zusammensetzung und Zustände gemäß EN-Normen
JIS	A5054 (ca.)	Japan	JIS-Äquivalente existieren, direkte Quervergleiche sollten je nach Spezifikation geprüft werden
GB/T	5754	China	Chinesische Norm entspricht nominal EN/AA-Bezeichnungen, Toleranzen sollten kontrolliert werden

Die Normen sind für Al–Mg-Legierungen sehr ähnlich, aber feine Unterschiede in garantierten mechanischen Eigenschaften, Oberflächenqualität und zulässigen Verunreinigungen können auftreten. Beim Austausch zwischen Normen sollten Materialzertifikate und Chargennummern geprüft werden, um die Einhaltung projektspezifischer Anforderungen an Zugfestigkeit, Dehnung und Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen.

Aufgrund dieser kleinen Unterschiede sollten Einkäufer zertifizierte chemische Analysen und mechanische Prüfberichte anfordern, um die Äquivalenz für kritische Anwendungen wie Druckbehälter oder marine Bauteile zu bestätigen.

Korrosionsbeständigkeit

EN AW-5754 bietet sehr gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit und ist im Vergleich zu vielen wärmebehandelbaren Legierungen besonders widerstandsfähig gegen Loch- und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen. Der Magnesiumgehalt stabilisiert die Passivschicht im Meerwasser und verbessert die Langzeitbeständigkeit gegenüber nahezu reinem Aluminium.

In maritimen Anwendungen zeigt 5754 gute Leistungen bei Rumpfblechen, Fittings und Verbindungselementen, sofern geeignete Beschichtungen und kathodische Schutzmaßnahmen eingesetzt werden. Lokale Angriffe können an beschädigten Beschichtungen oder ungünstigen galvanischen Kombinationen auftreten; sorgfältige Oberflächenvorbereitung und Abdichtung von Verbindungen reduzieren solche Risiken effektiv.

Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion ist bei richtig verarbeiteten 5xxx-Legierungen mit moderatem Magnesiumgehalt wie 5754 insgesamt gering, vorausgesetzt die Legierung ist nicht überlagert und verbleibende Zugspannungen werden kontrolliert. Galvanische Wechselwirkungen sollten durch Isolierung unterschiedlicher Metalle und die Wahl kompatibler Befestigungselemente minimiert werden, da Aluminium gegenüber vielen Stählen und kupferhaltigen Legierungen anodisch wirkt.

Im Vergleich zu 6xxx-Legierungen bietet EN AW-5754 in chloridhaltigen Umgebungen meist eine überlegene Korrosionsbeständigkeit bei geringerer maximaler Festigkeit. Gegenüber 1xxx- und 3xxx-Serien liefert 5754 höhere Festigkeit bei moderatem Verlust elektrischer Leitfähigkeit.

Fertigungseigenschaften

EN AW-5754 lässt sich mit konventionellen metallverarbeitenden Verfahren leicht bearbeiten; die Kombination aus Duktilität und Kaltverfestigung ermöglicht Stanzen, Biegen, Walzenformung und Spin-Formen. Schweißbarkeit und Kaltumformbarkeit zählen zu den Stärken der Legierung, wobei Prozessparameter an den Zustand und die Dicke angepasst werden müssen, um Weichglühzonen (HAZ) und übermäßiges Rückspringverhalten zu vermeiden.

Schweißbarkeit

TIG- und MIG-Schweißen von EN AW-5754 sind gut etabliert und erzeugen hochwertige Schweißverbindungen mit geringem Risiko für Heißrisse bei Verwendung geeigneter Schweißzusätze. Übliche Zusatzwerkstoffe sind 5356 und 5183 (Al-Mg-Legierungen), um den Mg-Gehalt anzupassen oder leicht zu erhöhen und die Duktilitätsverluste im Schweißgut zu minimieren; Vorwärmen ist selten erforderlich, aber eine sorgfältige Wärmeeinbringung ist essentiell, um eine Erweichung der HAZ und Verzug zu begrenzen.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von 5754 ist moderat und meist schlechter als bei 6xxx-Legierungen aufgrund höherer Kaltverfestigung und geringerer Spanbruchneigung. Der Einsatz von Hartmetallwerkzeugen, feste Werkstückspannung und ausreichende Kühlung werden empfohlen; Vorschubgeschwindigkeiten sind im Vergleich zu weicheren Legierungen reduziert und eine gute Spanabfuhr verhindert Aufbauschneiden und Oberflächenschmieren.

Umformbarkeit

EN AW-5754 ermöglicht in den Zuständen O und H111 hervorragende Kaltumformung mit engen Biegeradien und komplexen Geometrien bei geringem Rücksprung, sofern es richtig geglüht wurde. Für starke Biege- oder Tiefziehvorgänge wird der O-Zustand oder sehr leichte Kaltverfestigung bevorzugt; die Werkzeugradien sollten konservativ bemessen sein (typischer minimaler Innenradius ca. 1,5–3 × Werkstückdicke, abhängig von Zustand und Oberflächenqualität).

Verhalten bei Wärmebehandlung

EN AW-5754 ist eine nicht wärmebehandelbare Legierung; Änderungen der mechanischen Eigenschaften erfolgen nahezu ausschließlich durch Kaltverfestigung und thermisches Glühen. Lösungsglühen und Ausscheidungshärtung, wie sie bei 6xxx- und 7xxx-Serien üblich sind, sind für diese Legierung nicht wirksam zur Erzeugung stabiler Ausscheidungshärtung.

Typisches industrielles Glühen zur vollständigen Weichglühung von 5754 erfolgt bei Temperaturen zwischen 300 und 415 °C gefolgt von Luftabkühlung; dies stellt die Duktilität wieder her und reduziert Residualspannungen, verringert jedoch die Festigkeit. Stabilitätsverbessernde Wärmenachbehandlungen, die Restspannungen abbauen ohne vollständiges Glühen, werden bei manchen H-Zuständen genutzt, um Maßhaltigkeit bei weitgehend erhaltener Kaltverfestigungsfestigkeit zu erzielen.

Aufgrund des nicht wärmebehandelbaren Charakters sollten Konstrukteure auf sorgfältige Prozesskontrolle beim Walzen, Umformen und Schweißen setzen; Nachglühen wird häufig zur Verbesserung der Umformbarkeit oder Rückgewinnung der Eigenschaften angewendet, muss aber zeitlich geplant sein, um Härteverluste bei sicherheitskritischen Bauteilen zu vermeiden.

Leistung bei erhöhten Temperaturen

EN AW-5754 verliert deutlich an mechanischer Festigkeit schon weit unterhalb seines Schmelzbereichs, mit erheblichen Abnahmen der Streck- und Zugfestigkeit oberhalb von ca. 100–150 °C, abhängig von Zustand und Belastungsdauer. Für dauerhafte Anwendungen bei erhöhten Temperaturen sollten Kriech- und Streckverhalten validiert werden, da die Legierung nicht für hohe Temperaturfestigkeit oder Langzeitkriechbeständigkeit optimiert ist.

Oxidation ist kein primärer Ausfallmechanismus, da Aluminium eine schützende Oxidschicht bildet; erhöhte Temperaturen können jedoch interkristalline Veränderungen und Mikrostrukturvergröberungen begünstigen, was sich negativ auf Ermüdungsfestigkeit und Zähigkeit auswirkt. In Schweißbaugruppen können die Wärmeeinflussgebiete (HAZ) an Festigkeit verlieren und sollten bei thermischer Belastung geprüft sowie gegebenenfalls durch Nachbehandlungen wiederhergestellt werden.

Konstrukteure sollten die Betriebstemperaturen für Strukturbauteile konservativ begrenzen und bei Dauerbelastungen über 150 °C alternative Legierungen oder Edelstahl in Betracht ziehen oder Kühlungsmaßnahmen und thermische Barrieren zum Schutz der Aluminiumbauteile einsetzen.

Anwendungen

Branche	Beispielbauteil	Warum EN AW-5754 verwendet wird
Automobil	Karosserieteile, Kraftstofftanks	Gute Umformbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit
Marine	Schiffsplattierung, Decksbeschläge	Hervorragende Chloridbeständigkeit und Schweißbarkeit
Luftfahrt	Sekundärstrukturen, Innenausstattungen	Hohe Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis und gute Korrosionsleistung
Elektronik	Wärmeverteiler, Gehäuse	Gute Wärmeleitfähigkeit und Bearbeitbarkeit
Druckbehälter	Behälter und Rohrleitungen	Gute Schweißbarkeit und Festigkeit bei mittleren Dicken

EN AW-5754 wird häufig gewählt, wenn eine ausgewogene Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Fertigungsfreundlichkeit und moderater Festigkeit über einen breiten Dickenbereich erforderlich ist. Die Legierung eignet sich für Bauteile, die umgeformt und gefügt werden müssen und im korrosiven Umfeld oder bei Gewichtsoptimierung eingesetzt werden.

Auswahlhinweise

Wählen Sie EN AW-5754, wenn Sie höhere Festigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit als bei handelsüblichem Reinaluminium benötigen, dabei aber gute Schweißbarkeit und Umformbarkeit beibehalten wollen. Die Legierung ist eine starke Option für Strukturbleche und marine Befestigungselemente, wo wärmebehandelbare Legierungen nicht erforderlich oder nicht praktikabel sind.

Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (1100) weist 5754 eine etwas geringere elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie marginal reduzierte