Was ist 7021-Aluminium?
7021 ist eine warmbehandelbare Al-Zn-Mg-Legierung der 7xxx-Familie, registriert als EN AW-7021 (AlZn5.5Mg1.5) und als UNS A97021. Sie ist die 7xxx-Sorte, zu der man greift, wenn das Teil über schwere Zerspanung hinweg Maßhaltigkeit bewahren muss oder geschweißt werden muss und dennoch eine Festigkeitsklasse der 7xxx erreichen soll — zwei Dinge, die 7075 nicht leisten kann.
Den Handel, den sie eingeht, macht sie beim Kupfer. 7075 enthält 1,2–2,0% Kupfer, was seine Spitzenfestigkeit erkauft und es Schweißbarkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit kostet. 7021 begrenzt Kupfer auf 0,25%, gibt etwa 30% dieser Festigkeit auf und erhält im Gegenzug saubere Zerspanbarkeit, Formstabilität bei tiefen Schnitten und Schmelzschweißbarkeit — eine Kombination, die der Rest der 7xxx-Familie nicht bietet.
Chemische Zusammensetzung von 7021
Die untenstehenden Grenzwerte sind die registrierten Werte nach EN 573-3. Ein Bereich außerhalb dieser Werte auf einem Zeugnis stammt aus einer anderen Norm, nicht von einem anderen 7021.
| Element | Gewicht % | Rolle |
| Silizium (Si) | 0,25 max | Verunreinigungsgrenzwert |
| Eisen (Fe) | 0,40 max. | Verunreinigungsgrenzwert |
| Kupfer (Cu) | 0,25 max | Obergrenze, die die Legierung schweißbar hält |
| Mangan (Mn) | 0,10 max | Verunreinigungsgrenzwert |
| Magnesium (Mg) | 1.2 - 1.8 | Verfestigungselement |
| Chrom (Cr) | 0,05 max | Verunreinigungsgrenzwert |
| Zink (Zn) | 5.0 - 6.0 | Primäres Verfestigungselement |
| Titan (Ti) | 0,10 max | Kornfeinungsmittel |
| Zirkonium (Zr) | 0.08 - 0.18 | Erhöht die Rekristallisationstemperatur; unterstützt die Schweißbarkeit |
| Sonstige, jeweils / gesamt | 0.05 / 0.15 | — |
| Aluminium (Al) | Restbetrag | Unedles Metall |
Nur drei Zeilen sind bewusste Zusätze — Zink, Magnesium und Zirconium; jedes andere Element ist eine Obergrenze für das, was vorhanden sein darf. Kupfer ist die Zeile, die zuerst zu prüfen ist, denn diese Sorte begrenzt es auf 0,25%. Aluminium ist als Rest registriert, nicht als fester Bereich.
Mechanische Eigenschaften je nach Temperierung
7021 wird hauptsächlich in T6 und T651 bestellt. EN 485-2 deckt Blech, Band und Platte ab; EN 755-2 deckt stranggepresste Stangen, Rohre und Profile ab.
| Eigentum | Wert | Zustand |
| Zugfestigkeit, Rm | 400 MPa min (≈410 MPa typisch) | T6, Blech und Platte, EN 485-2 |
| Dehngrenze, Rp0,2 | 350 MPa min | T6, Blech und Platte, EN 485-2 |
| Bruchdehnung, A / A50 | 10% min / 8% min | T6, Blech und Platte, EN 485-2 |
| Härte | ≈120 HBW | T6 |
| Physikalische Eigenschaft | Wert |
| Dichte | 2,80 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul | 70 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit | 125 – 155 W/m·K |
| Wärmeausdehnung | 23 µm/m·K |
Eine Dehngrenze von 350 MPa liegt etwa 27% über 6061-T6 und etwa 30% unter 7075-T6 — eine echte 7xxx-Sorte, ohne eine Spitzenfestigkeits-Sorte zu sein. Die Wärmeleitfähigkeit liefert die andere kommerziell entscheidende Zahl: 125–155 W/m·K sind es, was eine Aluminiumform schneller takten lässt als eine Stahlform.
Dünne Abmessungen liegen über dem Plattenminimum — eloxierfähiges Blech von 1,5 bis 3 mm wird für T6 und T651 routinemäßig bei 460–480 MPa geprüft. Lesen Sie die EN 485-2-Minima als Auslegungswerte und die dünneren Werte als Walzwerksleistung; das Zeugnis für Ihre Charge entscheidet, welches gilt.
Wo 7021 eingesetzt wird
Drei Anwendungsgruppen machen den Großteil der Sorte aus, und jede folgt aus derselben Eigenschaft — niedrige Eigenspannung in der Platte plus gute Zerspanbarkeit.
Formen und Werkzeugplatten
Der Kernmarkt. Spritzgieß- und Blasformen, Thermoformen und Harztransfer-Werkzeuge verwenden alle 7021-Kavitätsplatten, ebenso Grundplatten und Maschinenaufspanntische. Niedrige innere Spannung ist der Grund: Eine tiefe Kavität behält ihre Form, anstatt zu kriechen, wenn Material abgetragen wird, und das Argument gegen Stahlwerkzeuge ist die Taktzeit, nicht die Festigkeit.
Bearbeitete und hydraulische Komponenten
Verteilerblöcke, Ventilkörper, Montageplatten und Antriebskomponenten nutzen dasselbe Zerspanverhalten — kurze Späne, saubere Oberfläche, Standzeit, die bei langen Läufen hält. Wo der Schnitt tief oder asymmetrisch ist, T651 spezifizieren.
Geschweißte Baugruppen
7021 ist eine der wenigen Al-Zn-Mg-Legierungen, die schmelzgeschweißt werden können, was aus der Kupferobergrenze und dem Zirconiumzusatz folgt. Wo ein Teil 7xxx-Festigkeit und eine Schweißverbindung benötigt, wird die Sorte deshalb spezifiziert. Bei geschweißten Großserienstrukturen ist, 7005 oder 7020 üblicherweise der günstigere Weg.
7021-Lieferzustände (Tempers)
7021 wird in drei Zuständen geliefert, die jeweils eine andere Verarbeitungsanforderung adressieren.
| Temperament | Behandlung | Festigkeitsklasse | Am besten für | Vermeiden bei |
| T6 | Lösungsgeglüht und künstlich gealtert | EN 485-2-Minima | Formen, allgemeine Struktur- und Schweißteile, gebrauchsfertig geliefert | Tiefe Zerspanung, bei der Eigenspannung eine Rolle spielt |
| T651 | T6 plus eine kontrollierte 1–3% spannungsabbauende Reckung | Gleiche Klasse wie T6 | Stark zerspante Teile: tiefe Taschen, asymmetrische Schnitte, enge Ebenheit | Nicht erforderlich, wo nur leichtes Besäumen oder Bohren anfällt |
| T62 | Lösungsgeglüht und ausgehärtet nach Umformen oder Fertigung | Entspricht T6 | Baugruppen, die als fertiges Teil ausgehärtet statt ausgehärtet geliefert werden | Bestellung von Rohmaterial — T6 oder T651 spezifizieren |
7021 vs. 7075 vs. 6061
Diese drei Legierungen decken die meisten Entscheidungen bei hochfestem Aluminium ab.
| Eigentum | 7021-T6 | 7075-T6 | 6061-T6 |
| Zugfestigkeit | 400 MPa min (≈410 typisch) | 572 MPa typisch | 310 MPa typisch |
| Dehngrenze | 350 MPa min | 503 MPa typisch | 276 MPa typisch |
| Dehnung | 10% min | ~11% | 12–17% |
| Dichte | 2,80 g/cm³ | 2,81 g/cm³ | 2,70 g/cm³ |
| Eigenspannung / Stabilität | Sehr niedrig; Werkzeugplatten-Qualität | Hoch; verzieht sich bei schwerer Zerspanung | Mäßig |
| Bearbeitbarkeit | Ausgezeichnet; kurze Späne, gute Polierbarkeit | Gut | Gut |
| Schweißeignung | Gut, mit qualifiziertem MIG/TIG und 5356 oder 5183 Zusatzwerkstoff | Nicht empfohlen für Schmelzschweißen | Ausgezeichnet, alle gängigen Verfahren |
| Korrosionsbeständigkeit | Mäßig; erfordert Beschichtung oder Eloxierung | Eingeschränkt; erfordert Beschichtung oder Plattierung | Gut |
| Typische Anwendungen | Formen, Werkzeugplatten, bearbeitete und hydraulische Teile, Schweißbaugruppen | Hochbeanspruchte bearbeitete Teile, Flugzeugstruktur | Allgemeiner Apparatebau, Marine, Architektur |
Die 7021-Spalte ist das EN 485-2-Minimum; die 7075- und 6061-Spalten sind veröffentlichte typische Werte. Vergleichen Sie die Größenordnung, nicht die Dezimalstellen, und bestätigen Sie die Werte, die für Ihre eigene Form und Dicke gelten, anhand des Walzzeugnisses.
Arbeiten mit 7021
Bearbeitung
Die Zerspanbarkeit ist der Grund, warum diese Legierung existiert, und 7021 liegt für eine 7xxx-Legierung an der Spitze des Bereichs. Die Späne brechen kurz, die Oberflächengüte ist sauber, und Hartmetallwerkzeuge bei mittleren bis hohen Spindeldrehzahlen halten gut stand. Schnellarbeitsstahl eignet sich für flache Merkmale, aber Hartmetall ist wirtschaftlich die bessere Wahl.
Für tiefe Taschen, asymmetrische Schnitte oder enge Ebenheitstoleranzen spezifizieren Sie T651 statt T6. Die Spannungsarmglühung durch Recken erfolgt vor der Bearbeitung, sodass sich die Platte nicht mitten im Auftrag durch Eigenspannungsabbau verzieht. Für Besäumen, Bohren und leichtes Fräsen ist T6 ausreichend stabil.
Schweißen
7021 kann schmelzgeschweißt werden, und das ist das Unterscheidungsmerkmal — es folgt aus der Kupferobergrenze und dem Zirkoniumzusatz. Als Zusatzwerkstoff dient eine 5xxx-Qualität, 5356 oder 5183, die genügend Magnesium im Schmelzbad hält, um Erstarrungsrisse zu widerstehen.
Nach der Wahl des Zusatzwerkstoffs ist es eine Verfahrensfrage und keine Materialfrage: Der Fertiger muss das Schweißverfahren für diese Legierung qualifizieren, anstatt ein für eine 6xxx-Aufgabe geschriebenes zu übernehmen. Erwarten Sie, dass die Schweißnaht und nicht das Grundmaterial das festigkeitsbegrenzende Merkmal ist, und dimensionieren Sie den Querschnitt entsprechend.
Korrosionsschutz
Wie die meisten zinkreichen Aluminiumlegierungen hat 7021 eine mäßige Korrosionsbeständigkeit und benötigt Schutz für Außen- oder Feuchtanwendungen. Drei Ansätze decken die meisten Fälle ab.
- Eloxieren. Schwefelsäure-Eloxieren bildet eine kontrollierte Oxidsperrschicht. Erwarten Sie, dass die Schicht weniger gleichmäßig ist als bei einer 6xxx-Legierung, und bestätigen Sie die Oberflächenklasse an einem Muster, bevor Sie ein dekoratives Teil freigeben.
- Lacksysteme. Konversionsbeschichtung, Epoxidgrundierung und Polyurethan-Decklack ist der industrielle Standardaufbau. Die Oberflächenvorbereitung bestimmt, ob die Beschichtung haftet.
- Auf Entwässerung achten. Vermeiden Sie Taschen, Spalten und flache nach oben gerichtete Flächen, auf denen Wasser stehen bleibt. Geometrische Entscheidungen verhindern mehr Korrosion, als jede Beschichtung reparieren kann.
Einsatztemperaturgrenze
7021 ist ausscheidungsgehärtet, daher hängt seine Festigkeit davon ab, dass die Härtungsphase so bleibt, wie sie angelassen wurde. Dauerbetrieb über etwa 100–120 °C beginnt, das Temper zu überaltern und die Dehngrenze zu senken, während kurze Ausflüge auf etwa 200 °C tolerierbar sind, ohne eine Auslegungsgröße zu sein.
Zirkonium verlangsamt den Prozess im Vergleich zu 7075, aber keine der beiden Legierungen ist eine Hochtemperaturwahl. Für anhaltende Hitze sollten Sie eine warmfeste Qualität in Betracht ziehen.
Vor- und Nachteile im Überblick
| Faktor | Vorteil | Begrenzung |
| Stabilität bei der Zerspanung | Sehr niedrige Eigenspannung; Werkzeugplatten-Qualität | — |
| Bearbeitbarkeit | Kurze Späne, saubere Oberfläche, gute Polierbarkeit | T651 für tiefen oder ungleichmäßigen Materialabtrag spezifizieren |
| Stärke | 350 MPa Dehngrenze minimum in T6 — eine echte 7xxx-Klasse | ~30% unter 7075-T6, wo die Dehngrenze maßgebend ist |
| Schweißeignung | Eine der wenigen 7xxx-Legierungen, die schmelzgeschweißt werden können | Benötigt ein eigenes qualifiziertes Verfahren; ein gewisser Verlust in der Wärmeeinflusszone ist unvermeidlich |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausreichend nach Eloxieren oder Lackieren | Blanke Legierung nicht geeignet für ungeschützten Feucht- oder Marineeinsatz |
| Wärmeleitfähigkeit | 125–155 W/m·K; schnellere Formenzyklen als Stahl | — |
| Einsatztemperatur | Stabil bis etwa 100–120 °C | Keine Hochtemperaturlegierung |
| Verfügbarkeit | Standard in Platten und Stangen, plus Strangpressprofile | Weniger verbreitet auf Lager als 6061; bestätigen Sie die Verfügbarkeit, bevor Sie darauf hin konstruieren |
Go/No-Go
Verwenden Sie diese Schwellenwerte, um zu entscheiden, ob 7021 in das Design gehört, bevor Sie es mit etwas anderem vergleichen.
Wählen Sie 7021, wenn:
- Das Teil eine Form, Kavitätenplatte oder Werkzeugplatte ist, die durch tiefe oder ungleichmäßige Schnitte flach bleiben muss — spezifizieren Sie T651, wenn der Materialabtrag schwer oder asymmetrisch ist.
- Das Teil geschweißt werden muss und 7xxx-Festigkeit benötigt, die 6061 nicht liefern kann.
- Sie schnellere Formenzyklen als Stahl wünschen, gestützt auf 125–155 W/m·K Wärmeleitfähigkeit.
- Die Bearbeitungskosten pro Teil wichtiger sind als die letzten paar Prozent Dehngrenze.
7021 vermeiden, wenn:
- Die maximale Festigkeit bestimmt die Konstruktion und es wird nichts geschweißt — 7075-T6 liefert etwa 30% mehr Dehngrenze, was verschraubte und genietete bearbeitete Teile abdeckt.
- 276 MPa Dehngrenze ausreichen — 6061-T6 bringt kostenlose Korrosionsbeständigkeit, einfaches Schweißen und deutlich breitere Verfügbarkeit, und Stabilität ist weniger wichtig, wo die Schnitte leicht bleiben.
- Das Teil ungeschützt in feuchter, mariner oder chemischer Umgebung eingesetzt wird — wechseln Sie stattdessen zu einer 5xxx- oder 6xxx-Legierung.
- Der Dauerbetrieb über etwa 120 °C läuft, wo Überalterung die Vergütung beeinträchtigt.
- Das Teil nach dem Auslagern stark umgeformt werden muss — 7021-T6 ist keine Umformlegierung; in O-Zustand umformen und anschließend wärmebehandeln.
- Nichts zu bearbeiten und keine Schweißnaht herzustellen ist — die Vorteile der Legierung haben keinen Ansatzpunkt.
Schlussfolgerung
7021 nimmt einen spezifischen Platz in der 7xxx-Familie ein. Es gibt etwa 30% der Dehngrenze von 7075 und seine kupferbedingte Korrosionsleistung auf und erhält im Gegenzug saubere Zerspanbarkeit, Formstabilität bei schweren Schnitten und Schweißbarkeit — eine Kombination, die keine andere 7xxx-Legierung in genau diesem Paket bietet. Das ist es wert, für einen Formhohlraum, einen Verteilerblock oder eine große bearbeitete Platte bezahlt zu werden, und nicht wert, für ein Teil bezahlt zu werden, bei dem die Auslegungslast das Einzige ist, was zählt.
Wir liefern 7021 in T6 und T651 als Platte, Stange, Rohr und Block, mit einem MTC zu jeder Bestellung. Unsere hauseigene CNC-Bearbeitung, Schweißen und Eloxieren decken die Bearbeitungs- und Fügeschritte ab, für die diese Güte üblicherweise spezifiziert wird, und kundenspezifische Größen mit niedriger MOQ werden auf Bestellung gefertigt.
Senden Sie uns Ihre Zeichnung, Form und Vergütung, und wir bestätigen, was wir gegen den von Ihnen genannten Standard liefern können.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Mindestbestellmenge für 7021-Platten, und mit welcher Lieferzeit sollte ich rechnen?
Größen nach Zeichnung sind kundenspezifische Produktion mit niedriger MOQ, typischerweise 10–60 Tage je nach Form, Vergütung und Menge. Standard-Platten- und Stangengrößen werden ab Lager geliefert.
Welche Dokumente kommen mit einer 7021-Bestellung?
Ein Werksprüfzeugnis, das die chemischen und mechanischen Ergebnisse für die Schmelze angibt, ist in jeder Lieferung enthalten. Wo ein Projekt unabhängige Verifizierung benötigt, können SGS-Berichte auf Anfrage gegen zusätzliche Prüfkosten arrangiert werden.
Können Sie 7021-Formplatten bearbeiten und fertige Teile liefern?
Ja — Hohlraumplatten, Verteilerblöcke und Vorrichtungsplatten werden im Haus bearbeitet, sodass Material und Bearbeitung zusammen angeboten werden.
Kann 7021 7075 in einem bestehenden Formwerkzeugdesign ersetzen?
Nur wenn die Konstruktion nicht festigkeitsbegrenzt ist. 7021 gibt etwa 30% der Dehngrenze von 7075 auf, sodass ein Hohlraum, der auf 7075-Wandstärken ausgelegt ist, überprüft werden muss. Wo Bearbeitungszeit, Ebenheit und Schweißbarkeit die Wahl bestimmen statt der Spitzenfestigkeit, zahlt sich der Wechsel meist aus.
