Aushärten von Aluminium

Das Aushärten von Aluminium ist der zweite Schritt der Ausscheidungshärtung. Nach dem Lösungsglühen scheiden sich aus dem übersättigten Mischkristall nach und nach sehr feine Teilchen aus, die die Verformung des Metalls behindern – das Gussteil wird härter und fester. Die Aushärtung läuft von selbst bei Raumtemperatur ab (Kaltaushärten) oder im Ofen, in der Regel bei ca. 150–180 °C (Warmaushärten).

In der Praxis werden Lösungsglühen und Aushärten von Aluminium als ein Wärmebehandlungszyklus durchgeführt – erst beide Schritte zusammen ergeben für das Gussteil den Zustand T4 oder T6. Ausgehärtet werden ausscheidungshärtbare Legierungen, im Gießereibereich vor allem Aluminium mit Silizium und Magnesium oder mit Silizium und Kupfer.

Lösungsglühen und Aushärten von Aluminium – so funktioniert es

1. Lösungsglühen. Das Gussteil wird bei ca. 480–545 °C (je nach Legierung) geglüht, bis sich die Legierungselemente im Aluminium aufgelöst haben, und anschließend schnell abgekühlt. Es entsteht ein instabiler, übersättigter Mischkristall. Details: Lösungsglühen von Aluminium.
2. Aushärten. Die gelösten Atome – z. B. von Magnesium und Silizium oder von Kupfer – sammeln sich zunächst in feinen Zonen (Guinier-Preston-Zonen) und anschließend in immer größeren Ausscheidungen festigkeitssteigernder Phasen. Die höchste Härte ergibt der Zustand, in dem die Ausscheidungen sehr fein und dicht verteilt sind.
3. Überalterung. Eine zu hohe Temperatur oder zu lange Haltezeit führt zum Wachstum der Ausscheidungen – Härte und Festigkeit sinken, während die Stabilität von Maßen und Eigenschaften zunimmt. Gezielte Überalterung ergibt den Zustand T7.

Kalt- und Warmaushärten

Dies sind Richtwerte. Die genaue Temperatur und Dauer der Aushärtung werden auf die Legierung und die geforderten Eigenschaften abgestimmt – Mindestwerte für die einzelnen Zustände nennt die Norm PN-EN 1706.

Aushärten von Aluminiumlegierungen ohne Lösungsglühen (Zustand T5)

Ein Teil der Gussteile wird ohne vorheriges Lösungsglühen warm ausgehärtet – direkt nach dem Gießen und kontrollierten Abkühlen. Das ist der Zustand T5, typisch u. a. für Druckgussteile, die wegen der Blasengefahr in der Regel nicht lösungsgeglüht werden. Diese Behandlung erhöht die Härte weniger als der volle T6-Zyklus, stabilisiert aber Maße und Eigenschaften des Gussteils.

Wovon das Aushärtungsergebnis abhängt

• Legierungszusammensetzung – der Gehalt an Magnesium oder Kupfer bestimmt, wie viel festigkeitssteigernde Phase sich ausscheiden kann.
• Qualität des Lösungsglühens – haben sich die Elemente nicht vollständig aufgelöst oder war die Abkühlung zu langsam, lässt sich dies durch das Aushärten nicht mehr ausgleichen.
• Temperatur und Zeit – eine niedrigere Temperatur erfordert eine längere Aushärtung, ergibt aber in der Regel eine etwas höhere maximale Härte. Eine zu hohe Temperatur führt zur Überalterung.
• Wanddicke – in dicken Querschnitten erfolgt die Abkühlung nach dem Lösungsglühen langsamer, daher ist die Härte nach dem Aushärten dort mitunter etwas niedriger als in dünnen Wänden.

Auslagern von Gussteilen in unserer Gießerei

Die Wärmebehandlung von Gussteilen – Lösungsglühen und Auslagern sowie Glühen – führen wir auf Kundenwunsch aus, zusammen mit dem Gießen und der mechanischen Bearbeitung der Gussteile. Auf Wunsch führen wir auch Festigkeitsprüfungen durch. Den geforderten Zustand des Gussteils (z. B. T6) sollten Sie in der Anfrage zusammen mit der Legierung angeben – das erleichtert die Wahl des Verfahrens, z. B. Kokillengusses.

Siehe auch: Aluminium härten, Lösungsglühen von Aluminium, Aluminium aushärten, Wärmebehandlung von Gussteilen und Aluminium-Gusslegierungen.