3105 ist die Güte, zu der ein Käufer greift, wenn 3003 nicht ganz stark genug ist und 5052 mehr kostet, als der Auftrag tragen kann. Es ist eine 3xxx-Legierung mit Magnesiumzusatz, und sie behauptet ihren Platz fast ausschließlich in lackierten und beschichteten Coils: Dachdeckung, Wandverkleidung, Regenrinnen, Kanäle.
Die Entscheidung ist eng, und genau deshalb wird sie falsch spezifiziert. Dieser Leitfaden behandelt, was die Chemie tatsächlich bewirkt, wie die Zustandsleiter funktioniert und wo jede Stufe endet, wie sie sich unter einer Abkantpresse und einem Lichtbogen verhält, und zu welcher Legierung man wechseln sollte, wenn 3105 an seine Grenzen stößt.
Was 3105 Aluminium ist
3105 ist eine nicht aushärtbare Aluminium-Mangan-Magnesium-Legierung, registriert als AA 3105 / UNS A93105 und als EN AW-3105 (AlMn0.5Mg0.5). Blech und Platte sind durch ASTM B209 abgedeckt; gezogenes Rohr durch ASTM B210; Stab, Rundstab und Draht durch ASTM B211; Strangpressprofile durch ASTM B221.
Ihre kommerzielle Rolle ist spezifisch: Sie ist das Substrat hinter farbbeschichtetem Architekturblech. Der Magnesiumzusatz hebt die Festigkeit über 3003 an, während er das Umformverhalten und die atmosphärische Korrosionsbeständigkeit beibehält, die die 3xxx-Familie zur Standardwahl für Bauprodukte machen.
Die Festigkeit kommt aus Kaltverfestigung, nicht aus Wärmebehandlung. Es gibt keinen Lösungsglüh- und Auslagerungsweg für diese Legierung, und es existiert kein T-Zustand. Wenn eine Zeichnung 3105-T6 angibt, ist die Zeichnung falsch.
Chemische Zusammensetzung von 3105
Die unten aufgeführten Grenzwerte sind die registrierten Werte nach ASTM B209 und EN 573-3.
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Silizium (Si) | 0,60 max |
| Eisen (Fe) | 0,70 max. |
| Kupfer (Cu) | 0,30 max. |
| Mangan (Mn) | 0.30 – 0.80 |
| Magnesium (Mg) | 0.20 – 0.80 |
| Chrom (Cr) | 0,20 max. |
| Zink (Zn) | 0,40 max. |
| Titan (Ti) | 0,10 max |
| Sonstige, jeweils / gesamt | 0.05 / 0.15 |
| Aluminium (Al) | Restbetrag |
Drei Zeilen tragen die gesamte Güte. Magnesium mit 0,20–0,80% ist der Zusatz, den 3003 nicht hat, und er ist der Grund, warum 3105 in der Festigkeit über 3003 liegt.
Mangan ist die Zeile, die Käufer falsch verstehen. 3105 enthält 0,30–0,80% Mn, deutlich unter den 1,0–1,5% in 3003 — 3105 ist also nicht 3003 mit eingerührtem Magnesium. Es ist eine Basis mit niedrigerem Mangananteil, der Magnesium zugesetzt wurde, und der Nettoeffekt ist ein bescheidener Festigkeitsgewinn statt eines großen.
Chrom ist auf 0,20% begrenzt und wird nicht als festigkeitssteigerndes Element zugesetzt; es verfeinert die Gusskornstruktur. Kupfer ist eine Restobergrenze, die die Korrosionsleistung schützt, und es bleibt hier ein Spurenelement.
Mechanische Eigenschaften je nach Temperierung
Das H-Zustandssystem sagt Ihnen, was mit dem Metall gemacht wurde. H1x ist nur kaltverfestigt; H2x ist kaltverfestigt und dann teilgeglüht; H3x ist kaltverfestigt und stabilisiert. 3105-Blech läuft in O, H12, H14, H16, H18, H22, H24, H26 und H28, mit H112 für warmgewalzte Platte.
| Temperament | Zustand | Grundlage | Zugfestigkeit Rm (MPa) | Streckgrenze Rp0,2 min (MPa) | Bruchdehnung A50 min | Gewählt für |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O | Geglüht | ASTM B209 Minimum | 97 – 145 | 35 | 16 – 20% | Tiefziehen, Drücken, Abdeckbleche |
| H12 | Viertelhärtung | ASTM B209 Minimum | 131 – 179 | 103 | 1 – 3% | Leichte Umformung, allgemeines Blech |
| H14 | Halbhart | ASTM B209 Minimum | 152 – 200 | 124 | 1 – 2% | Paneele, rollgeformte Profile |
| H18 | Vollhart | Typischer Walzwerkwert | 195 und darüber | ≈180 | 1% oder weniger | Flache Paneele, Zuschnitte, Steifigkeit |
Die Spalte „Basis" ist der entscheidende Teil: Die ersten drei Zeilen sind ASTM-B209-Mindestwerte, während die H18-Zeile ein typischer Walzwerkwert ist und nicht als garantierter Mindestwert in eine Einkaufsspezifikation aufgenommen werden sollte. ASTM B209 tabelliert diese Mindestwerte nach Blechdicke, sodass ein 0,5-mm- und ein 3,0-mm-Blech desselben Zustands nicht dieselbe Zeile tragen.
Zwei Konsequenzen sind bei der Wareneingangsprüfung wichtig. Erstens überlappen sich die Zugfestigkeitsbänder zwischen benachbarten Zuständen: O bei 97–145 MPa und H12 bei 131–179 MPa teilen ein 14-MPa-Fenster, und H12 und H14 überlappen ebenfalls, sodass der Zustand über die Streckgrenze statt über die Zugfestigkeit bestätigt wird. Zweitens trägt H18 das höchste Streckgrenzenminimum der Standard-Blechzustände, wobei H28 auf demselben Zugfestigkeitsniveau liegt und mehr Duktilität bietet; ein Angebot, das H19 anbietet, liegt außerhalb der registrierten Leiter, also fragen Sie, aus welcher Norm der Wert stammt.
H24 und H26 sind die teilgeglühten Versionen. Bei gleichem Zugfestigkeitsband trägt H24 ein niedrigeres Streckgrenzenminimum als H14, was genau das ist, was ein Rollformer will: genug Steifigkeit, um das Coil zu handhaben, und genug Duktilität, um ein enges Profil ohne Rissbildung zu überstehen. H26 treibt die Festigkeit wieder hoch für lange Dachbahnen und hohe Windlasten.
Umformung von 3105: Wo der Biegeradius an seine Grenzen stößt
Der O-Zustand nimmt die engsten Radien und die tiefsten Züge auf, und er ist der Zustand für gedrückte oder handgeformte Abdeckbleche. H12 und H22 lassen sich leicht umformen, ohne viel Rückfederungskorrektur.
H14 und H24 sind die allgemeinen Produktionszustände. Die typische Walzwerkspraxis für 0,5–1,5 mm Blech ist ein Innenradius von etwa 2,5t für H14 und H24 und nahezu Nullradius in O. Das ist ein Ausgangspunkt, keine Garantie — Werkzeugzustand, Kantenqualität und Biegerichtung verschieben alle die Grenze.
H16 und H18 sind Zustände mit minimaler Umformbarkeit. Längsnähte, Bördelungen und enge Sicken werden in H18 reißen, und Schnittgrat wird bei jedem harten Zustand zum Rissauslöser, also spezifizieren Sie den Kantenzustand, wenn das Teil nach dem Schneiden umgeformt wird.
Zwei Regeln vermeiden die meisten Umformfehler. Biegen Sie quer zur Walzrichtung, wo es die Geometrie erlaubt, denn die Duktilität ist quer zur Faser höher als längs. Und wenn das Teil sowohl volle Festigkeit als auch eine enge Biegung benötigt, ist die Antwort ein weicherer Zustand plus Dicke, nicht ein härterer Zustand — es gibt keine Wärmebehandlung, um die Biegung danach zu entspannen.
Korrosionsbeständigkeit und Oberflächenbehandlung
3105 widersteht allgemeiner atmosphärischer Korrosion gut genug für unbeschichteten Außeneinsatz, und das ohne Plattierung oder Beschichtung. Der niedrige Kupfergehalt ist es, der das gewährleistet: Kupfer ist das Element, das eine 3xxx-Legierung zu einem Korrosionsproblem macht, und hier wird es auf Restniveau gehalten.
Es ist nicht für Eintauch-, Spritzwasser- oder dauerhaft nasse Beanspruchung ausgelegt, und eine Beschichtung ändert nichts daran, was die Legierung unter diesen Bedingungen leisten kann.
Das meiste 3105 wird nie blank eingesetzt. Es wird als Coil zum Lackieren verkauft, und das Beschichtungssystem — PE, SMP oder PVDF — plus die Vorbehandlungslinie trägt mehr zur Lebensdauer bei als die Legierungswahl. Was die Legierung beiträgt, ist eine Oberfläche, die Konversionsbeschichtung gleichmäßig annimmt, und ein Zustand, der die Umformung übersteht, die das beschichtete Coil durchlaufen wird.
Beim Eloxieren werden Käufer erwischt. 3105 lässt sich eloxieren, aber das Mangan erzeugt eine dunklere, grauere Schicht, die weniger gleichmäßig ist als bei einer 6xxx-Legierung. Auf einer sichtbaren Fläche zeigt sich dieser Unterschied als Farbvariation über eine Charge hinweg, was das Eloxieren von 3105 zu einem Schutzschritt statt zu einem dekorativen macht.
Schweißen von 3105
3105 lässt sich mit den Standard-Aluminiumverfahren schweißen: WIG (GTAW), MIG (GMAW) und Widerstandsschweißen funktionieren alle, und dünnwandige Kanal- und Rinnenarbeiten werden üblicherweise mit WIG oder Widerstandsnaht statt mit MIG ausgeführt.
Die Zusatzwerkstoffauswahl folgt AWS A5.10. ER4043 ist die übliche Wahl für 3xxx-Blech; ER5356 wird verwendet, wo mehr Schweißfestigkeit oder eine nähere Farbe nach dem Eloxieren gewünscht wird. Unabhängig davon, welcher verwendet wird, qualifizieren Sie das Verfahren an der Legierung und dem Zustand, die tatsächlich geschweißt werden.
Die wärmebeeinflusste Zone ist das Konstruktionsproblem. Schmelzschweißen glüht das kaltverfestigte Metall neben der Schweißnaht, sodass die lokalen Eigenschaften auf das O-Zustandsband zurückfallen — 97–145 MPa Zugfestigkeit mit einem Streckgrenzenminimum von 35 MPa, gegenüber 152–200 MPa und 124 MPa im Grundwerkstoff H14-Blech. Dimensionieren Sie die Verbindung nach den geglühten Werten, nicht nach dem Grundwerkstoffzustand.
Es gibt keinen Wiederherstellungsweg. 3105 ist nicht aushärtbar, sodass eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen die verlorene Kaltverfestigung nicht wiederherstellen kann; nur erneutes Walzen würde das, und das ist bei einem fertigen Teil keine Option.
3105 vs. 3003, 5052, 1100 und 3005
| Legierung | Legierungsachse | Referenzzustand | Zugfestigkeit min (MPa) | Streckgrenze min (MPa) | Wo er gewinnt |
|---|---|---|---|---|---|
| 1100 | Kommerziell rein | H14 | 110 | 97 | Umformbarkeit, Leitfähigkeit, Kosten |
| 3003 | Mn 1,0–1,5, kein Mg | H14 | 138 | 117 | Tiefziehen, Verfügbarkeit, Preis |
| 3105 | Mn 0,30–0,80, Mg 0,20–0,80 | H14 | 152 | 124 | Beschichtetes Architekturblech |
| 3005 | Mn 1,0–1,5, Mg 0,20–0,60 | H14 | — | — | Fassadenmaterial mit höherer Mn-Basis |
| 5052 | Mg 2,2–2,8 | H32 | 215 | 160 | Marineeinsatz, höhere Belastungen |
Gegen 3003, beträgt der Gewinn bei H14-Mindestwerten 14 MPa Zugfestigkeit und 7 MPa Dehngrenze — etwa 10% und 6%. Das ist ein echter Gewinn bei dünnem Blech, wo Steifigkeit und Beulwiderstand mit einem Bruchteil eines Millimeters erkauft werden, und es reicht nicht aus, um ein Design zu retten, das bei der Festigkeit deutlich unterdimensioniert ist.
Gegen 5052-H32, verläuft die Lücke in die andere Richtung: 215 MPa Zugfestigkeit und 160 MPa Dehngrenze, etwa 41% und 29% über den Mindestwerten von 3105-H14. Das ist eine andere Legierungsklasse und nicht eine härtere Ausführung derselben Legierung.
Gegenüber 1100 ist 3105-H14 mindestens etwa 38% fester, weshalb 3105 das Substrat der Wahl für Fassaden und Schilderträgerplatten ist.
3005 ist die benachbarte Güte, die Käufer überrascht. Sie behält den hohen Mangananteil von 3003 und fügt etwas Magnesium hinzu, was sie zu einer anderen Legierung macht und nicht zu einer Variante von 3105. Wenn eine Spezifikation 3005 nennt, prüfen Sie die in der Zeichnung geforderte Festigkeitslinie, anstatt davon auszugehen, dass 3105 sie bei gleicher Dicke abdeckt.
Go / No-Go: Ist 3105 das richtige Material für das Bauteil?
Dies sind die Bedingungen, die vor der Auftragserteilung für diese Güte geprüft werden müssen.
Verwenden Sie 3105, wenn:
- Der Produktionsweg ist coilgespeistes Rollformen oder Stanzen von Dach-, Verkleidungs-, Regenrinnen- oder Kanalbauteilen
- 3003 eine Festigkeits-, Beulwiderstands- oder Windlastprüfung nicht bestanden hat und 5052 mehr Legierung ist, als die Aufgabe erfordert
- Der Einsatz atmosphärisch ist, ohne Eintauchen, Spritzwasserzone oder chemische Exposition
- Das Finish Lack oder Coilbeschichtung ist und das Substrat nur die Vorbehandlung gleichmäßig aufnehmen muss
- Eine geschweißte Baugruppe beteiligt ist und die Verbindung auf Basis geglühter Werte dimensioniert werden kann
Verwenden Sie 3105 nicht, wenn:
- Der Einsatz dauerhaftes Eintauchen, starke Chlorid- oder chemische Exposition umfasst — wechseln Sie zu 5052 oder 5083
- Ein sichtbares eloxiertes Finish spezifiziert ist — 5005 oder 6063 liefert die gleichmäßige Schicht, die 3105 nicht bieten kann
- Mehr als etwa 200 MPa Zugfestigkeit im Lieferzustand erforderlich sind — 5052-H32 oder 6061-T6
- Das Design darauf angewiesen ist, dass die Grundmetallfestigkeit eine Schweißnaht übersteht — keine kaltverfestigte 3xxx-Legierung leistet das
- Ein Wärmebehandlungsschritt geplant ist, um die Festigkeit zu erhöhen — 3105 spricht nicht darauf an
Wo 3105 eingesetzt wird
- Dach- und Wandverkleidung — Stehfalz-, Well- und Rippenprofile, beschichtet oder walzblank
- Regenwasserableitung — Regenrinnen, Fallrohre, Ortbretter und geformte Abdeckbleche
- Wohngebäudefassaden und Häute für transportable Gebäude
- HLK-Kanäle, Plenums und Formstücke in dünner Wandstärke
- Schilderrohlinge und Trägerplatten
- Geräte- und Leuchtengehäuse, bei denen ein lackiertes Finish der Endzweck ist
Schlussfolgerung
3105 ist eine schmale, zweckgebundene Güte: etwa 10% fester als 3003, rund 30% unter 5052-H32 bei der Mindestzugfestigkeit, und gerade deshalb nützlich, weil sie in dieser Lücke liegt, ohne das Umformverhalten der 3xxx-Reihe aufzugeben. Ihre Grenzen sind ebenso klar — keine Wärmebehandlung, kein Marineeinsatz und kein gleichmäßiges eloxiertes Finish.
Wir liefern 3105-Blech und -Coil in O bis H28, Platte in O, H12–H18 und H112, zugeschnitten nach Ihrer Zeichnung, und jede am Markt produzierte Ausführung können wir auf Bestellung walzen, mit MTC zu jeder Bestellung.
Senden Sie Dicke, Ausführung und Coilbreite, und wir bestätigen die Ausführung gegen den Lagerbestand, bevor Sie sich festlegen.
Häufig gestellte Fragen
Kann 3105 3003 ersetzen, ohne die Zeichnung zu ändern?
In der Regel ja, mit drei vorherigen Prüfungen:
- Temperament — 3105 ist bei gleicher Ausführung etwa 10% fester, prüfen Sie daher jeden engen Umformradius erneut.
- Schweißen — qualifizieren Sie das Verfahren neu, anstatt das für 3003 zu erweitern.
- Dicke — wenn 3003 auf Basis einer Mindestfestigkeit dimensioniert wurde, kann 3105 eine geringere Dicke ermöglichen, was die Zeichnung ändert.
Welche Ausführung sollte ich für rollgeformte Dachprofile bestellen?
Bestellen Sie H24 für die meisten rollgeformten Dach- und Verkleidungsprofile oder H26, wo Windlast und Profillänge mehr Festigkeit erfordern. H14 lässt sich ebenfalls rollformen, aber seine höhere Dehngrenze lässt weniger Duktilität durch ein enges Profil. Alles härter als H26 ist eine Flachblech-Ausführung, keine Umform-Ausführung.
Kann 3105 zu einem sauberen architektonischen Finish eloxiert werden?
Nein. 3105 eloxiert aufgrund seines Mangangehalts zu einem dunkleren, weniger gleichmäßigen Grau als eine 6xxx-Legierung, weshalb es eine schlechte Wahl für eine sichtbare eloxierte Oberfläche ist. Spezifizieren Sie 5005 oder 6063 für eloxierte Zierprofile oder behalten Sie 3105 und lackieren Sie es stattdessen.
Was ist die Mindestbestellmenge für 3105-Coil?
Wir führen kundenspezifische Produktion mit niedriger MOQ für 3105 in Nicht-Lagerdicken, -breiten und -ausführungen durch, mit typischen Lieferzeiten von 10–60 Tagen. Lagergrößen sind schneller verfügbar. Senden Sie Ausführung, Dicke, Breite und Coilgewicht, und wir bestätigen sowohl die Menge als auch die Lieferzeit für diese Spezifikation.
