Auswirkungen von Elementgehaltsvariationen in Al-Knetlegierungen hinsichtlich Aushärtbarkeit, Eloxierbarkeit und Zerspanbarkeit am Beispiel von neuen bleifreien Al-Cu-Automatenlegierungen

Die Variation der Elementgehalte innerhalb einer Legierungsnorm erlaubt eine starke Veränderung der metallographischen Charakteristika. Diese wirken sich direkt auf das Materialverhalten wie die Ausscheidungshärtung, die mechanische Bearbeitbarkeit oder die Eloxierbarkeit aus. Welche Effekte die verschiedenen Elemente oder Elementkombinationen in den einzelnen Legierungssystemen haben, ist nach wie vor ein zentrales Thema der Werkstoffforschung. Anhand der Legierungsentwicklung und Technologieoptimierung an bleifreien Automatenlegierungen sollen die Auswirkungen von Elementvariationen und -substitutionen auf die Materialeigenschaften verdeutlicht werden. Bisherige Forschungen zeigten, dass Zinn als Bleisubstitut die geforderte Zerspanbarkeit gewährleistet und nur geringfügig das Eloxierverhalten verschlechtert. Untersuchungen hinsichtlich des Aushärteverhaltens nach erfolgtem Lösungsglühen und Abschrecken bestätigten das Hervorrufen einer Inkubationszeit bei der Kaltauslagerung. Der Zusatz von mittleren Kupfergehalten mit ca. 2,7 % Cu erlaubt einen Kompromiss zwischen ausreichend hoher Legierungsfestigkeit und guter Zerspanbarkeit sowie akzeptabler Eloxierbarkeit. Höhere Mangan-Konzentrationen fördern die Zerspanbarkeit, wohingegen der Magnesiumgehalt an der Untergrenze des Legierungsfensters liegen muss, um die Spanbarkeit nicht negativ zu beeinflussen. Mangan-Zusätze bewirken einen minimalen Festigkeitszuwachs, während mit steigendem Magnesiumgehalt die Zugfestigkeit stark erhöht wird.