5053-Aluminium ist eine Al-Mg-Blech- und -Plattenlegierung mit etwa 3,51 % Magnesium. Sie hat eine registrierte Chemie, aber keine aktuelle Zeile in der ASTM-B209-Tabelle der Blech- und Plattenlegierungen, was bedeutet, dass sie kein garantiertes Zugfestigkeitsminimum besitzt, gegen das man auslegen kann. Diese eine Tatsache entscheidet darüber, wie die Legierung eingekauft werden muss.
Der Magnesiumbereich liegt zwischen 5052 und 5083, daher rühren ihre Festigkeit und ihr Salzwasserverhalten, und sie erbt die 65-°C-Einsatzgrenze, die jede Legierung mit mehr als 3 % Mg trägt. Was sie ebenfalls trägt, ist ein Dokumentationsproblem, das keine andere 5xxx-Legierung hat: Das Zertifikat ist der einzige Ort, an dem ihre Kennwerte existieren.
Was 5053 ist und was die Norm nicht festlegt
5053 ist eine nicht aushärtbare Aluminium-Magnesium-Legierung. Ihre Zusammensetzungsgrenzen sind bei der Aluminum Association registriert, die Nummer hat also eine feste Bedeutung und die Legierung ist real. Was 5053 nicht hat, ist eine Zeile in der aktuellen ASTM-B209-Tabelle der Blech- und Plattenlegierungen, und genau das ist der Punkt, der beim Einkauf zählt.
Keine B209-Zeile bedeutet keine genormte Zustandsleiter für die Legierung und keine veröffentlichten Mindestwerte für Zugfestigkeit, Streckgrenze oder Dehnung. Es gibt auch keine EN-573-3-Bezeichnung zum Querverweisen, und die nächstgelegene aktive europäische Registrierung für dieses Zusammensetzungsband ist EN AW-5754 bzw. AlMg3.
Nichts davon macht das Metall unbrauchbar. Es verlagert die Garantie von der Norm zum Walzwerk: Die Charge, die man erhält, ist das, was das Zertifikat besagt. Eine Bestellung von 5053 ist nur so belastbar wie das MTC, das mitgeliefert wird, und über dieses Dokument muss vor dem Preis verhandelt werden.
Registrierte Chemie: Zuerst die Eisenzeile lesen
Die registrierten Grenzwerte für 5053 sind eng, und der engste davon ist der, den Käufer überspringen.
| Element | 5053 (registriert) | 5052 | 5754 | 5083 |
|---|---|---|---|---|
| Magnesium | 3.1–3.9 | 2.2–2.8 | 2.6–3.6 | 4.0–4.9 |
| Mangan | 0.03–0.10 | ≤0,10 | ≤0,50 | 0.40–1.0 |
| Eisen + Silizium | ≤0,03 zusammen | Fe ≤0,40, Si ≤0,25 | Fe ≤0,40, Si ≤0,40 | Fe ≤0,40, Si ≤0,40 |
| Kupfer | 0.03–0.10 | ≤0,10 | ≤0,10 | ≤0,10 |
| Chrom | — | 0.15–0.35 | ≤0,30 | 0.05–0.25 |
| Titan | ≤0,02 | — | ≤0,15 | ≤0,15 |
| Grundlage | AA-Register für Knetlegierungen | ASTM B209 | ASTM B209 | ASTM B209 |
Lesen Sie die Eisenzeile vor allem anderen. Die registrierten Grenzwerte halten Eisen und Silizium zusammen auf 0,03 % begrenzt, mehr als zehnmal enger als die 5xxx-Blechlegierungen in B209, sodass ein Zertifikat mit 0,25 % Fe eine andere Zusammensetzung beschreibt – nicht unbedingt eine fehlerhafte, aber auch nicht die registrierte Legierung. Legen Sie die Chemiegrenzen vor der Bestellung schriftlich fest, anstatt nach der Lieferung über das Zertifikat zu streiten.
Die Festigkeit dieser Legierung kommt aus dem Zertifikat
Die Festigkeit dieser Legierung beruht auf Mischkristallverfestigung durch Magnesium plus Kaltverfestigung durch Kaltumformung. Es gibt keine Ausscheidungshärtung, also keine Wärmebehandlung, die sie erhöht, und keine Alterungskurve, auf die man warten müsste.
| Legierung und Zustand | Mindestzugfestigkeit | Mindeststreckgrenze | Quelle des Mindestwerts |
|---|---|---|---|
| 5052-H32 | 215 MPa | 160 MPa | ASTM B209 |
| 5053-H32 | Keine veröffentlicht | Keine veröffentlicht | Walzwerkszertifikat für die Charge |
| 5083-H116 | 305 MPa | 215 MPa | ASTM B928 |
Verwenden Sie die beiden Enden dieser Tabelle als Klammern, nicht als 5053-Wert. Die Legierung erbt die Chemie zwischen ihnen, nicht eines der Minima, sodass ein Angebot, das Ihnen die Werte von 5052 nennt, eine andere Legierung anbietet. Fordern Sie Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung auf dem Zertifikat an und prüfen Sie sie gegen das Datenblatt, das Sie vor der Bestellung freigegeben haben.
Ein Bauteil zu dimensionieren, bevor ein Zertifikat existiert, ist der unangenehme Fall. Legen Sie nach dem Minimum von 5052-H32 aus und behandeln Sie alles, was die 5053-Charge liefert, als Reserve; das hält die Berechnung konservativ und vermeidet es, sie auf einen Wert zu stützen, den niemand veröffentlicht hat.
Zustände, die tatsächlich kaufbar sind
Das H-System beschreibt, was mit dem Metall gemacht wurde. H1x ist nur kaltverfestigt, H2x ist kaltverfestigt und anschließend teilgeglüht, und H3x ist kaltverfestigt und gegen natürliche Alterung stabilisiert.
Auf einer 5xxx-Walzroute sind die nutzbaren Lieferzustände O, H32, H34 und H111 für Blech sowie O und H112 für Platte. Vollhart-Zustände existieren im System, verdienen hier aber ihr Geld nicht: Die zusätzliche Streckgrenze ist real, und sie verschwindet neben einer Schweißnaht, weil die wärmebeeinflusste Zone unabhängig vom gekauften harten Zustand in Richtung O zurückglüht. An einem umgeformten Teil lässt dieselbe Härte zu wenig Dehnung zum Arbeiten übrig.
H116 und H321 verdienen eine gesonderte Warnung. Beide sind Marine-Plattenzustände, die in ASTM B928 definiert sind, und beide sind an einen Korrosionstest statt allein an die Festigkeit gebunden. Sie wurden für die hochmagnesiumhaltigen Marinelegierungen geschrieben, und 5053 hat keine B928-Zeile, sodass 5053-H116 nichts ist, was man gegen eine Norm kaufen kann.
Schweißen von 5053: Zusatzwahl und die weiche Zone
5053 lässt sich mit GTAW und GMAW gut schweißen, und die Zusatzentscheidung wird durch den Magnesiumgehalt statt durch Vorliebe bestimmt. Verwenden Sie ER5356 als Standard oder ER5183, wo die Verbindung die höchste Festigkeit im Schweißzustand benötigt.
Schweißen Sie diese Legierung nicht mit einem 4xxx-Zusatz. Oberhalb von etwa 3 % Magnesium fördern die Aluminium-Silizium-Zusätze eutektisches Schmelzen und ergeben schlechte Eigenschaften im Schweißzustand, weshalb 5052 allgemein als Obergrenze für 4043 gilt und alles darüber einen 5xxx-Zusatz erhält.
Die wärmebeeinflusste Zone ist das Auslegungsproblem, nicht die Schweißnaht selbst. Das Schweißen glüht das Grundmetall neben der Raupe in Richtung O-Zustand zurück, sodass die Streckgrenze dort auf das geglühte Niveau fällt und dort bleibt. Da die Legierung nicht aushärtbar ist, hat sie keine Alterungsreaktion, um das wiederherzustellen, und eine vollständige Wiederlösungsglühung ist keine Werkstattoption. Legen Sie Nähte abseits der Spannungsspitzen und legen Sie die Verbindung nach geglühten Eigenschaften aus.
Halten Sie die Zwischenlagentemperatur niedrig und verzichten Sie auf Vorwärmen; die Legierung leitet Wärme schnell genug ab, dass Vorwärmen überwiegend Verzug erkauft. Eine weitere Grenze geht mit dem Zusatz einher: ER5356 und ER5183 liegen beide über 3 % Mg, sodass das Schweißgut die Hochtemperaturgrenze des Grundmetalls teilt. Wo die Verbindung heiß läuft, hält ER5554 die Abscheidung unter der Grenze, zu Lasten der Verbindungsfestigkeit.
Die 65-°C-Linie
Oberhalb von etwa 65 °C scheiden Legierungen mit mehr als 3 % Magnesium zunehmend die Beta-Phase (Al3Mg2) entlang der Korngrenzen aus. Das Ergebnis ist ein sensibilisiertes Gefüge, das den Widerstand gegen interkristallinen Angriff und gegen Spannungsrisskorrosion verliert, und es erholt sich nicht, wenn das Teil später wieder kühl läuft.
5053 liegt über seinen gesamten registrierten Bereich auf der falschen Seite dieser Linie, weil die Magnesiumuntergrenze 3,1 % beträgt. Das ist keine Frage einer schlechten Charge oder eines heißen Sommers; jede 5053 liegt per Definition über der Schwelle.
Der Zustand ist messbar statt theoretisch. ASTM G67 misst den Massenverlust nach Salpetersäureexposition, und Marineplatte wird normalerweise bei 15 mg/cm² oder darunter akzeptiert. Dieser Test ist in die B928-Zustände eingeschrieben, was die praktische Konsequenz ist: Die Legierung, die ihre Sensibilisierungsbeständigkeit nachweisen kann, ist 5083-H116 oder 5083-H321, nicht 5053.
Wo die Einsatztemperatur unvermeidbar ist, lautet die Antwort weniger Magnesium statt mehr. 5454 mit 2,4–3,0 % Mg und 5052 mit 2,2–2,8 % liegen beide unter der Schwelle. Abgasnahe Teile, Dampf- und heiße Chemikalienanwendungen sind die falsche Anwendung für diese Legierung, und dasselbe gilt für ihr Schweißgut.
Umformen und Biegeradius
Magnesium erhöht die Kaltverfestigungsrate, sodass 5053 bei gleicher Kaltumformung schneller verfestigt als 5052. In der Praxis bedeutet das mehr Rückfederung, weniger verbleibende Duktilität und ein kürzeres Umformfenster für jeden gegebenen Zustand.
Formen Sie in O oder H32, und Sie haben Raum zum Arbeiten. H34 ist ein Paneel- und Verkleidungszustand und nimmt eine sanfte Krümmung an, keine scharfe. Alles Härtere ist ein Flachteil-Zustand.
Seien Sie beim Biegeradius skeptisch gegenüber veröffentlichten Tabellen. Für 5052 genannte Radien lassen sich nicht übertragen, weil die Legierung anders kaltverfestigt, und es gibt keine B209-Tabelle für 5053, auf die man zurückgreifen könnte. Weisen Sie den Radius mit einem Biegeversuch an der tatsächlichen Charge im Zustand, den Sie fahren werden, nach und schreiben Sie das Ergebnis in die Einkaufsspezifikation.
Korrosion und Oberflächenbehandlung
In Meerwasser und Meeresatmosphäre schlägt sich 5053 gut und ist bei der Lochfraßbeständigkeit besser als 5052, weil der Magnesiumgehalt höher ist. Sie ist nicht gleichwertig mit 5083, die mehr Magnesium plus Mangan und Chrom enthält, und sie sollte nicht als Ersatz verkauft werden, wo 5083 für Immersion spezifiziert wurde.
Allgemeine industrielle und Süßwasser-Exposition bereiten keine Probleme. Wo die Baugruppe Metalle mischt, isolieren Sie das Aluminium von Stahlbefestigern und von Edelstahl, sonst korrodiert die Verbindung unabhängig davon, welche 5xxx-Legierung Sie gewählt haben.
Eloxieren ist der Schwachpunkt. Magnesium ist das, was die Oberflächenqualität dieser Familie begrenzt, indem es eine dunklere und weniger gleichmäßige Schicht als eine 6xxx-Legierung erzeugt, und eine eisenarme Charge beseitigt diesen Effekt nicht. Wenn die Fläche sichtbar und eloxiert ist, spezifizieren Sie 5005 oder 6063. Wenn das Teil aus 5053 ist, lackieren Sie es, und behandeln Sie die Oberfläche vor dem Lackieren, anstatt sich auf die Walzoberfläche zu verlassen.
5053 Gegen 5052, 5754 und 5083
| Klasse | Magnesium | Standardposition | Was es entscheidet |
|---|---|---|---|
| 5052 | 2.2–2.8 | Vollständige B209-Zeile, O bis H38 | Günstigster Weg zu einem garantierten Minimum; ausreichend für die meisten Blecharbeiten |
| 5754 | 2.6–3.6 | Vollständige B209- und EN 573-3-Zeile | Dasselbe Zusammensetzungsband mit einer Norm dahinter |
| 5053 | 3.1–3.9 | Registriert, keine B209-Zeile | Die Zusammensetzung ist festgelegt; das Zertifikat entscheidet über die Zahlen |
| 5083 | 4.0–4.9 | B209, plus B928-Marine-Zustände | Die Marine- und Kryo-Sorte mit einem zertifizierten Korrosionszustand |
Der Vergleich, auf den es ankommt, ist mit 5754 Aluminium, nicht mit 5083: Die beiden teilen ein Zusammensetzungsband, und 5754 ist die Version davon, die eine aktive Registrierung, veröffentlichte Eigenschaftsgrenzen und eine EN-Bezeichnung trägt. 5083 unterscheidet sich von 5053 um mehr als Magnesium und fügt Mangan und Chrom zusammen mit den B928-Marine-Zuständen hinzu. 5052 liegt etwa einen Punkt niedriger beim Magnesium, was sich als bescheidener Festigkeitsschritt rather than eine andere Legierungsklasse zeigt.
Go / No-Go: Wo 5053 aufhört zu funktionieren
Go, wenn die Spezifikation bereits 5053 verlangt und die Dokumentation durchgesetzt werden kann. Die Requalifizierung einer Zeichnung auf 5754 kostet in der Regel mehr als der ordnungsgemäße Kauf von 5053, und in dieser Situation deckt die Sorte Marine- und Industriefertigung, Kraftstofftanks, Chemie- und Prozessbehälter, LKW-Aufbauten und Schweißbaugruppen ab, alles bei Betriebstemperaturen unter 65 °C.
Go, wenn das Design Reserve hat und das Zertifikat das Abnahmedokument ist. Ein Teil, das auf den geglühten HAZ-Wert mit einem großzügigen Sicherheitsfaktor ausgelegt ist, benötigt kein veröffentlichtes Minimum, um sicher zu sein.
No-go, wenn die Zeichnung ein garantiertes Zug- oder Streckgrenzenminimum aus einer veröffentlichten Tabelle verlangt. Bestellen Sie 5754 für dieselbe Chemie, oder 5052 wenn der Magnesiumgehalt nicht kritisch ist.
No-go, wenn die Zeichnung einen Marine-Korrosionszustand nennt. H116 und H321 sind 5083-Zustände nach B928; es gibt kein 5053-Äquivalent, daher muss diese Spezifikation auf 5083 wechseln.
No-go über 65 °C im Dauerbetrieb, und No-go für dekoratives Eloxieren. Beides folgt aus dem Magnesiumgehalt und nicht daraus, wie das Metall beschafft wurde.
No-go für die Hochvolumen-Zerspanung. 5xxx-Legierungen schneiden schmierig und erzeugen lange Späne, und 6061-T6 wird pro Fertigteil trotz des höheren Metallpreises günstiger sein.
5053 auf der Bestellung spezifizieren
Eine vollständige Zeile lautet: 5053-H32 Blech, 1,5 mm × 1250 mm × Coil, Chemie nach AA-Register, mechanische Eigenschaften auf MTC. Sechs Klauseln leisten die Arbeit:
- Zustand in H-System-Begriffen, mit den mechanischen Werten, die dieser Zustand voraussichtlich liefert.
- Chemie-Referenz, die die Registergrenzen nennt, damit die Eisen- und Siliziumzeilen prüfbar statt angenommen sind.
- Zertifikatsgrad. EN 10204 3.1 ist das Arbeitsminimum: Es trägt die tatsächliche Analyse und die mechanischen Ergebnisse für diese Schmelze, unterzeichnet innerhalb des produzierenden Werks, aber unabhängig von dessen Produktionsabteilung. Es ist kein Drittdokument; 3.2 fügt eine unabhängige Gegenzeichnung hinzu, falls das Projekt eine solche verlangt.
- Form und Abmessungen, einschließlich Kantenzustand und ob das Coil in Walzbreite geliefert werden soll.
- Sensibilisierungstest wo das Teil warm läuft oder eingetaucht wird, spezifiziert als ASTM G67 mit dem auf der Bestellung angegebenen Abnahmegrenzwert.
- Substitutionsregel. Geben Sie an, ob 5754 anstelle von 5053 akzeptabel ist. Es ist normalerweise akzeptabel, es trägt eine Standardzeile, und die vorherige Vereinbarung verhindert eine später abgelehnte Lieferung.
Schlussfolgerung
5053 ist eine echte Legierung mit einer eng registrierten Chemie und ohne veröffentlichtes Eigenschaftsminimum, was sie zu einer Sorte für Zeichnungen macht, die sie bereits nennen, rather than für die offene Auswahl. Ihr Kompromiss ist struktureller Natur: Magnesium bei 3,1–3,9% erkauft Lochfraßbeständigkeit und Schweißbarkeit, und derselbe Wert bringt jede Schmelze über die 65-°C-Sensibilisierungslinie, ohne dass ein B928-Zustand verfügbar ist, um das zu beheben.
Wir liefern 5053 Blech, Coil und Platte nach Ihrer Zeichnung, mit der Schmelzenchemie und den mechanischen Ergebnissen auf dem MTC für jede Bestellung, und kundenspezifische Läufe mit niedriger MOQ in 10–60 Tagen.
Senden Sie Zustand, Dicke und Breite, und wir bestätigen den Walzweg und das Zertifikatsformat, bevor Sie sich festlegen.
Häufig gestellte Fragen
Ist 5053 als Riffelblech erhältlich?
Nicht als Standardartikel. Riffel- und Tränenblech wird in 5052, 5086 und 5754 hergestellt, wo die Werkzeuge und die Musterwalzen bereits existieren. Ein 5053-Muster wäre ein kundenspezifischer Durchlauf ohne veröffentlichte Eigenschaftstabelle dahinter, daher spezifizieren Sie 5754-Riffelblech und behalten das Muster als Standard bei.
Kann 5053 bei kryogenen Temperaturen verwendet werden?
Es gibt keine Qualifizierung dahinter. Die bei niedriger Temperatur verwendeten 5xxx-Sorten sind 5083 und 5086, die Kerbzähigkeitsdaten und Druckbehälterzulassungen bis −196 °C tragen. Ohne diese Daten ist 5053 keine vertretbare Wahl für die Lagerung verflüssigter Gase, so gut es sich auch bei Raumtemperatur verhält.
Gilt das Walzwerkzertifikat nach dem Schweißen noch?
Nur für das ungeschweißte Grundmetall. Das Schweißen glüht die wärmebeeinflusste Zone in Richtung O-Zustand, sodass die zertifizierte Dehngrenze die Verbindung nicht mehr beschreibt. Auslegen Sie die Schweißnaht auf geglühte Eigenschaften, oder qualifizieren Sie das Verfahren mit einem Schweißzugversuch und behandeln Sie dieses Ergebnis als Spezifikation der Verbindung.
Was ist Ihre Mindestbestellmenge für 5053, und welche Größen können Sie walzen?
Wir führen kundenspezifische Produktion mit niedriger MOQ für 5053 in Nicht-Lagerdicken und -breiten durch, typischerweise 10–60 Tage je nach Größe und Bearbeitung. Senden Sie Zustand, Dicke, Breite und Coilgewicht, und wir bestätigen die Menge, den Walzweg und die Lieferzeit für diese Spezifikation.
