3004 Aluminiumlegierung: Zusammensetzung, Eigenschaften, Vergütungszustände und Anwendungen

Wichtigste Highlights

• 3004 ist eine nicht aushärtbare Legierung der 3000er-Serie (Aluminium-Mangan mit Magnesiumzusatz), die in der Festigkeit zwischen 3003 und 5052 liegt.
• Sie vereint mittlere Festigkeit mit besserer Umformbarkeit als 6061, was sie zu einer gängigen Wahl für Dosendeckel, Bedachungen und Kraftstofftanks macht.
• Typische Zustände sind O, H14 und H34; die Festigkeit steigt mit der Kaltverfestigung, jedoch ist die Legierung nicht wärmebehandelbar.
• Wählen Sie 3004, wenn Sie mehr Festigkeit als 3003 benötigen, aber dennoch eine gute Tiefziehfähigkeit verlangen; wechseln Sie zu 5052 für maritime Anwendungen oder zu 6061 für geschweißte Konstruktionen.

Einführung

3004-Aluminium ist das höherfeste, weiterhin gut umformbare Mitglied der 3003-Familie. Es fügt der Aluminium-Mangan-Basis Magnesium hinzu, wodurch die Festigkeit über das 3003-Niveau angehoben wird, während die Kaltumformbarkeit erhalten bleibt, die die 3000er-Serie für gezogene und drückgeformte Teile nützlich macht. Die Wahl hängt in der Regel von drei Faktoren ab: wie viel Festigkeit das Bauteil benötigt, wie tief der Zug ist und ob die Einsatzumgebung nass oder korrosiv ist.

Dieser Leitfaden behandelt die Zusammensetzung von 3004, die typischen Eigenschaften je nach Zustand, den Vergleich mit 3003, 5052 und 6061 sowie die Grenzen, ab denen diese Legierung nicht mehr die richtige Wahl ist. Für einen direkten Blechvergleich innerhalb der 3000er-Serie siehe den Vergleich von 3104 vs. 3003 vs. 3004-Aluminiumblech.

Was ist die Aluminiumlegierung 3004?

3004 gehört zur knetlegierten 3000er-Serie. Sie ist nicht wärmebehandelbar: Die endgültige Festigkeit ergibt sich aus der Zusammensetzung und der Kaltverformung, nicht aus einem Lösungsglüh- und Auslagerungszyklus. Mangan liefert die Grundfestigkeit und die Rekristallisationskontrolle, während Magnesium der Zusatz ist, der die Festigkeit ohne großen Umformbarkeitsverlust über 3003 anhebt.

Chemische Zusammensetzung

Die Werte folgen den AA-Bezeichnungsbereichen; die genauen Grenzen hängen von der eingekauften Norm ab (z. B. ASTM B209).

Typische mechanische Eigenschaften

Die Werte sind repräsentativ für Blech und Band; Dicke und Prüfrichtung verschieben die Zahlen, daher sollte das Werkszeugnis für die tatsächliche Bestellung zur Bestätigung herangezogen werden.

3004 vs. 5052, 3003 und 6061

Die drei Legierungen, die am häufigsten mit 3004 verwechselt werden, sind 3003 (die schwächere Basisvariante), 5052 (der stärkere, korrosionsbeständigere Verwandte) und 6061 (eine wärmebehandelbare Konstruktionslegierung).

3004 vs. 3003-Aluminium

Beide gehören zur 3000er-Serie und weisen dasselbe Korrosionsverhalten sowie denselben Schweißansatz auf. Der Unterschied ist Magnesium: 3004 enthält 0,8–1,3 Gew.-% Mg, während 3003 keines aufweist, was die Festigkeit über das 3003-Niveau anhebt – am deutlichsten sichtbar in den H3x-Zuständen, wo 3004-H34 eine Mindestzugfestigkeit von 215 MPa erreicht, gegenüber 150 MPa bei 3003-H14. Die Umformbarkeit bleibt nahezu gleich, sodass 3004 immer dann 3003 ersetzt, wenn das Bauteil mehr Festigkeit benötigt, ohne auf eine wärmebehandelbare Legierung umzusteigen. Siehe die Produktseite der Aluminiumlegierung 3003 für verfügbare Lieferformen.

3004 vs. 5052-Aluminium

5052 enthält mehr Magnesium (2,2–2,8 Gew.-%) und übertrifft 3004 daher sowohl bei der Festigkeit als auch bei der Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Salzwasser- und Meeresatmosphären. Der Nachteil sind Kosten und Tiefziehfähigkeit: 3004 lässt sich leichter umformen und ziehen und ist die übliche Wahl für Dosendeckel und Verschlüsse, während 5052 für maritime Anwendungen und geschweißte Tanks bevorzugt wird. Vergleichen Sie auf der Produktseite für die Aluminiumlegierung 5052.

3004 vs. 6061-Aluminium

6061 ist eine wärmebehandelbare Legierung der 6000er-Serie (Aluminium-Magnesium-Silizium) mit deutlich höherer Festigkeit im Zustand T6, ist jedoch schwerer tiefzuziehen und verfestigt sich anders. 3004 punktet bei der Umformbarkeit und ist die bessere Wahl für drückgeformtes oder gezogenes Blech; 6061 ist die bessere Wahl, wenn das Bauteil konstruktiv oder geschweißt ist und eine Festigkeit nach dem Schweißen benötigt. Siehe die Produktseite der Aluminiumlegierung 6061 für verfügbare Lieferformen.

Gängige Zustände: H14, H34 und O

3004 wird üblicherweise in drei Zuständen geliefert:

• O (geglüht): am weichsten und umformbarsten, verwendet für die tiefsten Züge und das Drückformen.
• H14: kaltverfestigt auf ein Viertel-Hart-Niveau; ein Gleichgewicht aus Festigkeit und Umformbarkeit für Paneele und allgemeine Bauteile.
• H34: kaltverfestigt und stabilisiert; der stärkste der drei gängigen Zustände und die übliche Wahl für Dosendeckel und Konstruktionsbleche.

H3x-Zustände existieren, weil magnesiumhaltige Legierungen bei Raumtemperatur langsam entfestigen können; der Stabilisierungsschritt fixiert die Eigenschaften. Wählen Sie O für Tiefziehen, H34 für maximale Festigkeit in einem nicht wärmebehandelbaren Blech.

Go/No-Go-Grenzen

Verwenden Sie diese Liste, um schnell zu entscheiden, ob 3004 für die Anwendung geeignet ist.

Go – verwenden Sie 3004, wenn:

• Mittlere Festigkeit mit guter Kaltumformbarkeit benötigt wird und das Bauteil gezogen, drückgeformt oder gebogen wird – typische Anwendungen: Getränkedosendeckel, Kosmetikverschlüsse, Lampengehäuse und Reflektoren.
• Atmosphärische oder industrielle Korrosionsbeständigkeit ausreicht und das Bauteil nicht in Salzwasser eingetaucht ist – typische Anwendungen: Bedachung, Verkleidungen, Dachrinnen und Architekturprofile.
• Ein nicht wärmebehandelbares Blech oder Band für ein vorhersehbares Umformverhalten bevorzugt wird – typische Anwendungen: lackierte Gebäudepaneele und Kraftstofftanks.

No-Go – verwenden Sie 3004 nicht, wenn:

• Das Bauteil direktem Salzwassertauchen oder mariner Unterwasserbeanspruchung ohne Beschichtung ausgesetzt ist – Lochfraßrisiko; 5052, 5083 oder 5086 sind besser geeignet.
• Die Konstruktion hohe strukturelle Festigkeit erfordert oder geschweißte Lasten trägt – 6061-T6 oder 5052-H32 bieten höhere Festigkeit, und 3004 kann nicht wärmebehandelt werden, um diese wiederherzustellen.
• Dickes, verschleißfestes Harteloxieren Priorität hat – 3004 lässt sich akzeptabel eloxieren, aber Magnesium kann den Farbton der Beschichtung beeinflussen; 6063 oder 6061 eloxieren vorhersehbarer.

Anwendungen

Die obige Go/No-Go-Liste deckt die Auswahllogik ab. Die folgenden Systeme sind Bereiche, in denen 3004 Standardpraxis ist:

• Dosendeckel und Verschlüsse: Deckel, Lasche und Kosmetikkappen, bei denen sowohl Tiefziehfähigkeit als auch Festigkeit wichtig sind.
• Bauprodukte: Bedachung, Verkleidungen, Dachrinnen, Fassaden und lackierte Wandpaneele.
• Behälter: Kraftstofftanks, Farbdosen und allgemeine Blechbehälter, die Umformbarkeit plus Korrosionsbeständigkeit benötigen.
• Beleuchtung und drückgeformte Teile: Lampengehäuse, Reflektoren und dekorative drückgeformte Komponenten.

Umformen, Schweißen und Oberflächenbehandlung

3004 verhält sich in der Produktion wie ein duktiles Blech der 3000er-Serie:

• Formung: ausgezeichnete Kaltumformbarkeit mit geringerer Rückfederung als Legierungen der 5000er- oder 6000er-Serie. Verwenden Sie O für die tiefsten Züge, H34 für Teile, die zusätzlich Festigkeit benötigen.
• Schweißen: gut schweißbar mit 4043- oder 5356-Schweißzusatz mittels WIG- oder MIG-Schweißen. Als nicht wärmebehandelbare Legierung sinkt die Festigkeit in der Schweißzone und erholt sich nicht, daher ist die Verbindung für den Zustand nach dem Schweißen auszulegen. Verwenden Sie 5356, wenn das Bauteil eloxiert wird, um eine bessere Farbangleichung zu erzielen.
• Oberflächenbehandlung: eloxiert zu einer akzeptablen Beschichtung, aber Lackieren und Coil-Coating sind bei 3004-Bauprodukten häufiger. Linsy Aluminum bietet Eloxieren, Pulverbeschichtung (RAL 9016), Polieren, Walzhaut und PVC-Schutzfolie an.
• Zerspanung: mäßig; 3004 ist eine Umform- und Ziehlegierung und keine Zerspanungsgüte, daher sollten schwere CNC-Arbeiten für 6000er-Serien-Material reserviert bleiben.

Schlussfolgerung

3004 ist der stärkere, weiterhin gut umformbare Verwandte von 3003 – ausreichend für Dosendeckel, Bedachungen und Kraftstofftanks, aber nicht mehr die richtige Wahl, sobald die Anwendung Meerwasserkorrosionsbeständigkeit, geschweißte strukturelle Festigkeit oder wärmebehandelbare Leistung erfordert. Der praktische Kompromiss besteht darin, dass die meisten Walzwerke 3004 hauptsächlich in Standardzuständen und Bandbreiten lagern, sodass eine ungewöhnliche Dicke oder ein Zuschnitt nach Maß die Lieferzeit verlängern kann.

Linsy Aluminum führt 3004 Aluminiumlegierung Blech und Coil sowie kundenspezifische Abmessungen werden zu niedrigen Mindestbestellmengen geliefert, mit hauseigenem Schneiden, Eloxieren und Pulverbeschichten sowie einem Werkszeugnis (MTC) für jede Bestellung – so blockieren Standardverfügbarkeitsgrenzen selten ein Projekt. Wenn die Spezifikation 3004 vorsieht, senden Sie die Zeichnung oder das Anforderungsblatt für einen Güte- und Härtegradabgleich sowie ein Angebot.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Aluminium 3003 und 3004?

Beide gehören zur 3000er-Serie und sind nicht wärmebehandelbar. 3003 enthält nur Mangan; 3004 fügt 0,8–1,3 % Magnesium hinzu, was die Festigkeit über das 3003-Basisniveau anhebt, während Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit ähnlich bleiben. Wählen Sie 3004, wenn das Bauteil mehr Festigkeit benötigt, und 3003, wenn maximale Umformbarkeit und geringere Kosten im Vordergrund stehen.

Was sind die Standardgrößen und -dicken von Aluminium 3004?

3004 wird als Blech und Coil geliefert. Übliche Härtegrade sind O, H14 und H34; die Dickenbereiche hängen von Norm und Walzwerk ab, wobei Coil-Material typisch für Dosen- und Bauanwendungen ist. Linsy Aluminum schneidet kundenspezifische Dicken und Breiten bei niedriger Mindestbestellmenge, wenn ein Standardmaß nicht verfügbar ist.

Was ist der Unterschied zwischen den Härtegraden H14 und H34?

Beide sind kaltverfestigt, aber H34 ist zusätzlich stabilisiert, was die Eigenschaften der magnesiumhaltigen Legierung gegen Raumtemperatur-Entfestigung sichert. H34 ist der festere der beiden gängigen Härtegrade und die übliche Wahl für Dosenböden und Strukturbleche; H14 ist ein leichter kaltverfestigter Zustand für allgemeine Teile.

Kann 3004-Aluminium geschweißt werden?

Ja. 3004 lässt sich gut mit 4043- oder 5356-Schweißzusatz mittels WIG oder MIG schweißen. Da es nicht wärmebehandelbar ist, verliert die Schweißzone an Festigkeit, die durch Wärmebehandlung nicht wiederhergestellt werden kann; dimensionieren Sie die Verbindung daher für den Zustand nach dem Schweißen. Verwenden Sie 5356-Zusatz, wenn das fertige Teil eloxiert wird.

Ist 3004-Aluminium für den Einsatz im Meerwasser oder Salzwasser geeignet?

Nicht für direkte Eintauchung oder kontinuierliche Salzwasserexposition. 3004 widersteht atmosphärischer und industrieller Korrosion gut, bildet jedoch in chloridreichen Meeresumgebungen ohne Beschichtung oder kathodischen Schutz Lochfraß. Für Rumpfplatten, Decks und untergetauchte Teile sind 5052, 5083 oder 5086 die sichereren Optionen.