Aluminium-Wärmebehandlung: Verfahren, Temperaturen & Praxistipps

Aluminiumlegierungen werden wärmebehandelt, um Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit oder Umformbarkeit gezielt einzustellen. Nicht alle Legierungen sind wärmebehandelbar (nur legierte mit Cu, Mg, Si, Zn, Li – 2xxx, 6xxx, 7xxx, 8xxx Reihen). Dieser Artikel beschreibt die Verfahren praxisnah mit Temperaturen und Zeiten.

Wärmebehandlungsverfahren für Aluminium

Weichglühen (Annealing / O-Zustand)

Ziel: Abbau Kaltverfestigung, Wiederherstellung der Duktilität für weitere Umformung (Biegen, Tiefziehen).
Temperatur: 300–410 °C (570–770 °F).
Zeit: 30 min – 3 h (abhängig von Legierung, Dicke, Vorverformung).
Abkühlung: Nicht kritisch (Ofen, Luft, Wasser) – keine Phasenumwandlung wie bei Stahl.
Wichtig: Nicht über Glühtemperatur hinausgehen → Grobkorn, Einschnürungsgefahr.

Homogenisieren (Homogenizing)

Ziel: Ausgleich von Segregationen (Mikroseigerung) nach Gießen; Lösung von Phasen (z. B. Mg₂Si in 6xxx) für nachfolgendes Lösungsglühen.
Temperatur: 480–540 °C (900–1000 °F), knapp unter Solidus.
Zeit: 4–24 h (Dicke, Legierung).
Abkühlung: Langsam (Ofen) → Vermeidung von Quench-Effekten/Spannungen.

Lösungsglühen (Solution Heat Treatment / T4-Zustand)

Ziel: Vollständiges Lösen der härtenden Phasen (z. B. θ (Al₂Cu), Mg₂Si, η (MgZn₂)) im Mischkristall → Abschrecken → metastabile übersättigte Mischkristallstruktur (Basis für Ausscheidungshärtung).
Kritische Parameter:

• Temperatur: 440–530 °C (825–980 °F) – legierungsspezifisch enges Fenster (±5–10 °C)!
  • Zu niedrig: Unvollständige Lösung → Festigkeitsverlust.
  • Zu hoch: Anlaufen (Incipient Melting), Verfärbung, Korngrenzenverflüssigung → Ausschuss.
• Haltezeit: 10 min (Dünnwandig) – 12 h (Dickwandig/Schwer).
• Abschrecken: Sofort! Wasser (kalt/warm), Polymer, Luft (für dünne/komplexe Teile). Verzögerung → Ausscheidung an Korngrenzen → Interkristalline Korrosion, Festigkeitsverlust.

Natürliches Altern (Natural Aging / T4 → T3/T4)

Bei Raumtemperatur (RT) diffundieren gelöste Atome aus → GP-Zonen → metastabile Phasen → Festigkeitssteigerung.

• 90 % der Endhärte oft innerhalb 24 h erreicht.
• 4–5 Tage für Sättigung.
• Konsequenz: Umformung (Biegen, Richten) muss sofort nach Abschrecken erfolgen (innerhalb Stunden), solange Material noch weich/duktil (W-Zustand).

Künstliches Altern / Ausscheidungshärten (Artificial Aging / Precipitation Hardening / T5, T6, T7)

Gezielte thermische Behandlung für Maximalfestigkeit (T6) oder optimierte Korrosionsbeständigkeit/Spannungskorrosionsbeständigkeit (T7x – Überaltern).
Typische Parameter:

• Temperatur: 115–240 °C (240–460 °F) – legierungsspezifisch.
• Zeit: 6–24 h.
• Abkühlung: Luft (unkritisch).

Wirkung: Feinste, homogene Ausscheidungen (z. B: θ'' in 2xxx, β'' in 6xxx, η' in 7xxx) → Höchstwerte bei Streckgrenze & Zugfestigkeit. Duktilität sinkt. T7-Zustände (Überaltern) → gröbere Ausscheidungen → niedrigere Festigkeit, aber bessere SCC-Beständigkeit (Spannungskorrosionsrissbildung).

Wichtige Legierungssysteme & Typische Zustände

Legierungsreihe	Hauptlegierungselemente	Wärmebehandelbar?	Typische Zustände
1xxx (Rein-Al)	–	Nein (nur Kaltverfestigung)	H-Zustände (H14, H24)
3xxx (Al-Mn)	Mn	Nein	H-Zustände
5xxx (Al-Mg)	Mg	Nein	H-Zustände (H116, H321)
2xxx (Al-Cu)	Cu (+Mg)	Ja	T3, T4, T6, T8
6xxx (Al-Mg-Si)	Mg, Si	Ja	T4, T5, T6
7xxx (Al-Zn-Mg-Cu)	Zn, Mg, Cu	Ja	T6, T73, T76
8xxx (Al-Li)	Li (+Cu, Mg)	Ja	T6, T8

Praxis-Tipp: Für jedes Bauteil den Wärmebehandlungsnachweis (Temperaturverlauf, Zeiten, Chargen-Nr.) dokumentieren. Härteprüfung (HB/HV) als Prozesskontrolle. Ofenkalibrierung (AMS 2750 / CQI-9) zwingend für Luftfahrt/Automotive.