Aluminium 6061 und 7075 sind die beiden am häufigsten diskutierten Legierungen in CNC-BearbeitungWährend 6061 aufgrund seiner ausgewogenen Eigenschaften ein vielseitiger Werkstoff in der Industrie ist, wird 7075 in der Luft- und Raumfahrt für extreme Belastungen eingesetzt. Dieser Artikel erläutert die wichtigsten Unterschiede in Zusammensetzung, mechanischen Eigenschaften und den metallurgischen Gründen für ihr Verhalten, um Ihnen die Auswahl des richtigen Werkstoffs für Ihr Projekt zu erleichtern.
Was ist Aluminium 6061?
Aluminium 6061 ist eine wärmebehandelbare Legierung der 6000er-Serie. Sie besteht hauptsächlich aus Magnesium und Silizium und zeichnet sich durch gute Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aus. Sie ist die zuverlässige Wahl für Konstruktionsanwendungen, bei denen Festigkeit und gleichzeitig Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wichtig sind.
Tabelle 1. Zusammensetzungsspezifikation von Aluminium 6061 (%)
| Al | Mg | Si | Fe | Cu | Cr | Zn | Ti | Mn |
| Hautgleichgewicht | 0.8 bis 1.2 | 0.4 bis 0.8 | 0.70 | 0.15 bis 0.4 | 0.04 bis 0.35 | 0.25 | 0.15 | 0.15 |
Was ist Aluminium 7075?
Aluminium 7075 gehört zur 7000er-Serie und enthält Zink als Hauptlegierungselement. Es zählt zu den hochfesten Aluminiumlegierungen und bietet ein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, das dem vieler Stähle nahezu entspricht. Diese hohe Festigkeit geht jedoch mit einer geringeren Korrosionsbeständigkeit und schwierigeren Schweißbarkeit einher.
Tabelle 2. Zusammensetzungsspezifikation von Aluminium 7075 (%)
| Al | Zn | Mg | Cu | Cr | Fe | Si | Mn | Ti |
| Hautgleichgewicht | 5.1 bis 6.1 | 2.1 bis 2.9 | 1.2 bis 2.0 | 0.18 bis 0.28 | 0.50 | 0.40 | 0.30 | 0.20 |
Unterschiede zwischen Aluminium 6061 und 7075
Die Wahl zwischen diesen beiden Güteklassen ist eine entscheidende Entscheidung für die CNC-Bearbeitung und den Stahlbau. Das Verständnis ihres chemischen und mechanischen Verhaltens gewährleistet, dass Ihre Bauteile auch unter Betriebsbelastung nicht versagen.
Zu Beginn fasst diese Tabelle die Unterschiede zwischen 6061 und 7075 zusammen.
Tabelle 3. Vergleich zwischen Aluminium 7075 und 6061
| Eigenschaft | 6061-T6 | 7075-T6 |
| Spurenelement, % | 3.55% | 12.73% |
| Zugfestigkeit, MPa | 310 | 572 |
| Streckgrenze, MPa | 276 | 503 |
| Bruchdehnung, % | 10 | 7.9 |
| Härte, HB | 95 | 150 |
| Dauerfestigkeit, MPa | 96 | 159 |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut | Moderat |
| Schweißbarkeit | Gut | schlecht |
Datumsressource: Matweb
Zusammensetzung
Der grundlegende Unterschied liegt in ihrer chemischen Zusammensetzung. 6061 basiert auf Magnesiumsilicid und bietet dadurch eine mittlere Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit. 7075 enthält hohe Anteile an Zink und Kupfer, wodurch es durch Wärmebehandlung zwar extrem hohe Festigkeitswerte erreicht, aber auch deutlich anfälliger für Spannungsrisskorrosion ist.
Mechanische Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften von 6061-T6 und 7075-T6 verdeutlichen die Unterscheidung zwischen Konstruktionsaluminium und hochfestem Aluminium. Obwohl beide wärmebehandelbar sind, unterscheiden sie sich in ihrer Reaktion auf den T6-Anlassprozess (Lösungsglühen und künstliche Alterung).
Stabilität
7075-T6 weist eine deutlich höhere Festigkeit als 6061-T6 auf. Seine Zugfestigkeit von 572 MPa ist fast 85 % höher als die von 6061-T6 (310 MPa). Noch wichtiger ist jedoch seine Streckgrenze von enormen 503 MPa, die den Punkt angibt, an dem sich das Metall dauerhaft verformt. Dadurch kann 7075 extremen Belastungen standhalten, ohne seine Form zu verlieren. 6061-T6 bietet eine sichere, aber ausreichende Festigkeit im mittleren Bereich.
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Härte und Verschleißfestigkeit
Mit einer Brinellhärte von 150 HB ist 7075-T6 etwa 1.5-mal härter als 6061-T6 (95 HB). 7075 ist deutlich widerstandsfähiger gegen Oberflächenabrieb und Eindrücke. Diese Härte macht 7075 jedoch spröder. 6061-T6 weist eine höhere Bruchdehnung auf, d. h. es lässt sich weiter biegen oder dehnen, bevor es bricht. Dies bietet eine Sicherheitsreserve in Konstruktionen, bei denen Duktilität erwünscht ist.
Ermüdungsfestigkeit
Für Bauteile, die wiederholten Belastungszyklen ausgesetzt sind, wie beispielsweise Flugzeugflügel, bei denen die Dauerfestigkeit entscheidend ist, bietet 7075-T6 eine hohe Belastbarkeit von bis zu 159 MPa, während 6061-T6 nur 96 MPa aushält. Dieser Vorteil von fast 65 % macht 7075 zum Standard für Bauteile, die Millionen von Schwingungszyklen überstehen müssen.
Korrosionsbeständigkeit
6061 ist umweltbeständiger. Seine Magnesium-Silizium-Basis bildet eine schützende Oxidschicht, die atmosphärischer und Wasserkorrosion widersteht. 7075 enthält bis zu 2.0 % Kupfer. In korrosiver Umgebung wie salzhaltiger Luft wirkt Kupfer mikroskopisch als Kathode und Aluminium als Anode. Dies führt zu galvanischer Korrosion innerhalb der Legierung, was Lochfraß und Abplatzungen zur Folge hat.
Schweißbarkeit
Einer der bedeutendsten Unterschiede liegt im Wärmeverhalten der Metalle beim Fügen. Magnesium und Silizium in 6061 weisen eine hohe Toleranz gegenüber Temperaturwechseln auf. Das Material erstarrt vorhersagbar, wodurch es sich problemlos und rissfrei mittels WIG- oder MIG-Schweißen verbinden lässt. 7075 gilt als nicht schweißbar. Grund dafür ist der höhere Zink- und Kupfergehalt. Diese Elemente bilden beim Abkühlen niedrigschmelzende Phasen an den Korngrenzen. Beim Abkühlen und Schrumpfen der Schweißnaht lösen sich diese flüssigen Phasengrenzen und verursachen Heißrisse. Daher werden Teile aus 7075 üblicherweise mit Nieten oder Schrauben verbunden.
Eloxieren
6061 eignet sich sowohl für die Anodisierung Typ II als auch Typ III sehr gut und erzeugt nach der Anodisierung eine gleichmäßige, lebendige Farbe. Eloxieren7075 kann auch anodisiert werden, wobei die Oberfläche aufgrund des hohen Legierungsanteils etwas dunkler oder „trüb“ erscheinen kann. Ingenieure spezifizieren häufig eine Hartanodisierung für 7075, um dessen geringere natürliche Korrosionsbeständigkeit auszugleichen.
Welches ist besser?
Bei der Entscheidung zwischen 6061 und 7075 geht es nicht darum, welches Modell besser ist, sondern vielmehr darum, welches Modell für den jeweiligen Anwendungsbereich und Ihr Budget am besten geeignet ist.
In dieser Situation sollten Sie 6061 wählen:
- Sie benötigen gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit.
- Sie arbeiten mit einem knappen Budget
- Korrosionsbeständigkeit ist entscheidend
- Sie benötigen Allzweck- oder Strukturbauteile.
In dieser Situation sollten Sie 7075 wählen:
- Ihre Bauteile erfordern hohe Festigkeit
- Ihre Teile sind Verschleiß oder Reibung ausgesetzt und müssen daher leicht sein.
- Ihr Teil wird in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung oder im Leistungssport eingesetzt.
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