Reines Aluminium schmilzt bei 660,32 °C (1220,58 °F), was in der Praxis oft auf 660 °C gerundet wird. Dieser Wert gilt jedoch nur für reines Aluminium. Fügt man Legierungselemente hinzu, hat Aluminium keinen einheitlichen Schmelzpunkt mehr – es schmilzt in einem bestimmten Bereich. Wenn Sie Material kaufen oder einen Gusslauf planen, ist der für Ihre Legierungssorte relevante Bereich entscheidend, nicht der gerundete Wert von 660 °C. Wenn Sie den richtigen Bereich wählen, stellen Sie die Schmelztemperatur, das Füllverhalten und die Teilequalität korrekt ein.
Bei welcher Temperatur schmilzt Aluminium?
Reines Aluminium schmilzt bei 660,32 °C, was 1220,58 °F entspricht. Im alltäglichen Sprachgebrauch geben die meisten Geschäfte 660 °C oder 1220 °F an. Dieser Wert ergibt sich aus der Kristallstruktur von reinem Aluminium: Bei dieser Temperatur erhalten die Atome genügend Energie, um die metallischen Bindungen aufzubrechen, und der Feststoff geht in den flüssigen Zustand über.
Daraus ergeben sich zwei praktische Hinweise. Erstens: 660,32 °C ist ein Richtwert, keine Prozesseinstellung – sofern Sie nicht nahezu reines Metall (der 1xxx-Reihe) schmelzen, richtet sich Ihre Schmelztemperatur nach dem Temperaturbereich der Legierung. Zweitens zeigt sich die Reinheit im Schmelzverhalten: Hochreines Aluminium schmilzt in einem Bereich von nur 1–2 °C, und wenn sich dieser Bereich auf über etwa 5 °C ausdehnt, enthält das Material mit ziemlicher Sicherheit merkliche Verunreinigungen. Das macht den Schmelzbereich zu einem nützlichen Indikator bei der Eingangskontrolle. Recyceltes Aluminium ist ein gutes Beispiel – gemischter Schrott vergrößert den Bereich, weshalb er vor dem Umschmelzen nach Güteklassen sortiert werden muss.
Warum schmelzen Aluminiumlegierungen in einem bestimmten Temperaturbereich?
Aluminiumlegierungen haben keinen einzigen Schmelzpunkt. Sie weisen einen Solidus und einen Liquidus auf. Am Solidus beginnt das Schmelzen; am Liquidus ist der Schmelzvorgang abgeschlossen. Der Bereich dazwischen wird als „Mushy-Zone“ bezeichnet und spielt beim Gießen eine wichtige Rolle: Metall in diesem Bereich fließt zwar, lässt sich jedoch nur schlecht zuführen, sodass es bei Übergängen von dicken zu dünnen Stellen zu Schrumpfungsporosität kommen kann, wenn das Gussteil nicht richtig gehandhabt wird.
Solidus und Liquidus
Unterhalb der Solidus-Linie ist die Legierung vollständig fest; oberhalb der Liquidus-Linie ist sie vollständig flüssig. Je größer der Bereich ist, desto sorgfältiger müssen Sie die Abkühlung und die Zufuhr während des Gießvorgangs kontrollieren, da sonst die Erstarrungsschrumpfung nicht ausgeglichen wird und das Gussteil mit innerer Porosität entsteht.
Warum Al-Si-Legierungen im Gussbereich dominieren
Die Eutektiktemperatur von Aluminium-Silizium-Legierungen sinkt auf etwa 577 °C und gehört damit zu den niedrigsten unter den gängigen Aluminiumsystemen. Ein niedrigerer Schmelzpunkt bedeutet eine geringere Schmelzenergie, eine längere Standzeit der Werkzeuge und eine bessere Formfüllung, weshalb sowohl beim Schwerkraft- als auch beim Niederdruckguss Al-Si-Sorten bevorzugt werden.
Durch Legieren verändert sich der Schmelzpunkt auf drei wesentliche Weisen:
- Durch die Bildung eines Eutektikums sinkt die Schmelztemperatur auf den Eutektikpunkt der Zusammensetzung, wie beispielsweise bei Al-Si auf etwa 577 °C.
- Durch die Bildung einer festen Lösung wird der Schmelzpunkt zu einem Bereich statt zu einem Punkt.
- Ausscheidungsphasen verschieben die Solidus-Position, weshalb wärmebehandelbare Sorten wie 6061 und 7075 sich anders verhalten als Gusslegierungen
| System | Charakteristische Temperatur | Hinweis |
|---|---|---|
| Al-Si-Eutektikum | ~577 °C | Ein Arbeitstier beim Gießen, niedriger Schmelzpunkt, gute Fließfähigkeit |
| Reines Aluminium | 660,32 °C | Einzelpunkt, Messbereich von nur 1–2 °C |
| Gängige Al-Si-Gusslegierungen | 538–613 °C | Abhängig von der Klassenstufe, siehe nächster Abschnitt |
Faktoren, die den Schmelzpunkt von Aluminium beeinflussen
Die Legierungszusammensetzung ist der entscheidende Faktor: Verschiedene Legierungssorten schmelzen in unterschiedlichen Temperaturbereichen. Reinheit, Verunreinigungen und Messverfahren beeinflussen den Messwert ebenfalls, jedoch in weitaus geringerem Maße als die Legierungselemente.
Legierungszusammensetzung
Si, Cu, Mg und Zn senken bzw. verschieben die Schmelztemperatur. Die Zusammensetzung bestimmt die Lage des Solidus und des Liquidus; sobald also die Legierungssorte festgelegt ist, ist auch der Bereich weitgehend festgelegt. Aus diesem Grund erfordern zwei ähnlich aussehende Legierungen wie 6061 und 6063 in der Gießerei dennoch unterschiedliche Schmelz- und Gießtemperaturen.
Reinheit und Verunreinigungen
Reinere Metalle weisen einen engeren Schmelzbereich auf, während Verunreinigungen diesen erweitern – ein Muster, das Sie als Anhaltspunkt bei der Wareneingangsprüfung nutzen können, insbesondere wenn recyceltes Aluminium beigemischt ist.
Zwei weitere, wenn auch weniger wichtige Aspekte sollten Sie beim Lesen eines Wertes dennoch beachten:
- Messverfahren: DSC, Dilatometrie und visuelle Verfahren hängen alle von der Heizrate und der Probengröße ab; daher sollte das jeweilige Verfahren bei der Angabe der Messwerte vermerkt werden.
- Druck und Kornstruktur: Der Druck verändert das Schmelzverhalten, und die Kornstruktur beeinflusst, wie gleichmäßig der Phasenübergang abläuft
Schmelzbereiche gängiger Aluminiumlegierungen
Die Werte variieren stark, daher sollten Sie den Bereich prüfen, bevor Sie eine Auswahl treffen. Nachstehend finden Sie typische Schmelzbereiche für gängige Guss- und Knetlegierungen aus Aluminium; als maßgebend gilt jedoch das Datenblatt des Lieferanten.
| Klasse | Schmelzbereich (°C) | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| A356 | 557–613 | Schwerkraft- und Unterdruck-Strukturgussteile |
| 356 | 550–620 | Allzweckgussteile |
| A380 | 538–593 | Druckgussgehäuse |
| 383 | 538–593 | Druckgussteile |
| 319 | 482–638 | Kfz-Teile, Pumpengehäuse |
| 6061 | 582–652 | Strangpressprofile, bearbeitete Teile |
| 2024 | 502–638 | Luft- und Raumfahrtkonstruktionen |
| 5052 | 607–650 | Blech, Tanks |
| 7075 | 477–635 | Hochfeste Konstruktionen |
Zwei Muster fallen besonders auf. Gusslegierungen wie A356 und A380 sind niedriger und schmaler, was sich gut für dünne Querschnitte und komplexe Formen eignet. Knetlegierungen wie 6061 und 7075 haben eine größere Breite und erfordern in der Gießerei mehr Sorgfalt. Selbst innerhalb derselben Güteklasse können zwischen den Chargen leichte Abweichungen auftreten, daher sollten Sie sich bei der Festlegung der Schmelz- und Gießtemperaturen an das Datenblatt des Lieferanten halten.
Aluminium im Vergleich zu Stahl, Kupfer und Titan
Aluminium liegt unter den gängigen Metallen am unteren Ende der Skala, mit einem Schmelzpunkt, der etwa halb so hoch ist wie der von Stahl. Das ist sowohl ein Vorteil als auch eine Einschränkung.
| Metall | Schmelzpunkt (°C) |
|---|---|
| Aluminium (rein und in Legierungen) | 477–660 |
| Gusseisen | 1127–1204 |
| Kohlenstoffstahl | 1371–1593 |
| Titan | 1668 |
Ein niedrigerer Schmelzpunkt bedeutet eine kürzere Aufheizzeit, geringere Energiekosten pro Schmelzvorgang und eine längere Lebensdauer der Werkzeuge, da die Form pro Zyklus einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt ist. Dieselbe Eigenschaft begrenzt auch die Betriebstemperatur – Teile, die über längere Zeiträume hohen Temperaturen ausgesetzt sind, verlieren ihre Festigkeit lange bevor das Metall schmilzt. Aus diesem Grund wird Aluminium nicht für den dauerhaften Einsatz bei hohen Temperaturen verwendet.
Wie der Schmelzpunkt die Anwendungsmöglichkeiten von Aluminium beeinflusst
Der niedrige Schmelzpunkt zahlt sich beim Gießen, Strangpressen und Schweißen aus: geringerer Schmelzaufwand, längere Standzeiten der Werkzeuge, bessere Formfüllung und kontrollierte Kosten beim Recycling von Schrott. Beim Schwerkraft- und Niederdruckguss bedeutet die niedrige Gießtemperatur kürzere Zykluszeiten und eine geringere thermische Belastung der Dauerformen. Beim Schweißen muss die Wärmezufuhr genau gesteuert werden, und die Auswahl des Schweißzusatzes richtet sich nach dem Bereich der Grundlegierung.
Einige Betriebsgrenzen sollte man sich merken:
- Aluminium, das über längere Zeit Temperaturen von etwa 150–200 °C ausgesetzt ist, verliert merklich an Festigkeit; überprüfen Sie die tragenden Teile hinsichtlich ihrer Betriebstemperatur.
- Zu hohe Schmelztemperaturen beschleunigen die Oxidation und die Gasaufnahme; die Überhitzung ist je nach Sorte zu regeln
- Schrott muss sortiert werden – gemischtes Material erweitert den Schmelzbereich und beeinträchtigt die Zusammensetzung.
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist der Schmelzpunkt von Aluminium?
Reines Aluminium schmilzt bei 660,32 °C (1220,58 °F); Legierungen schmelzen in einem Bereich zwischen Solidus und Liquidus.
Warum hat Aluminium nicht nur einen einzigen Schmelzpunkt?
Legierungselemente bewirken, dass das Schmelzen zwischen Solidus und Liquidus stattfindet, und die Zusammensetzung bestimmt, in welchem Bereich dies geschieht.
Welche Aluminiumlegierung hat den niedrigsten Schmelzpunkt?
Von den gängigen Sorten weist 7075 den niedrigsten Solidus auf (etwa 477 °C); unter den Gusslegierungen liegen A380 und 383 mit 538–593 °C insgesamt im unteren Bereich.
Wie schneidet Aluminium im Vergleich zu Stahl ab?
Aluminium schmilzt bei etwa 660 °C, Kohlenstoffstahl bei 1371–1593 °C – das ist etwa doppelt so viel, weshalb Aluminium nicht für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet ist.
Schlussfolgerung
Behalten Sie drei Zahlen im Hinterkopf: 660,32 °C für reines Aluminium, etwa 577 °C für den unteren Punkt des Al-Si-Eutektikums und 477–660 °C für gängige Aluminiumlegierungen. Legen Sie zunächst die Anwendung fest, prüfen Sie anschließend den Sortimentsbereich und legen Sie die Prozessparameter aus diesem Bereich fest. Der Bereich – und nicht die runde Zahl – ist die Grundlage für Ihre Planung.
Wenn Sie Zeichnungen oder Betriebsbedingungen haben, die für eine Aluminiumgüte zu bewerten sind, teilen Sie uns bitte die Betriebstemperatur und die Belastung mit – wir empfehlen Ihnen dann eine geeignete Güte für Ihren konkreten Anwendungsfall. Bedarf Schwerkraftguss oder Niederdruckguss Hilfe benötigen oder etwas besprechen möchten Auswahl der Aluminiumlegierung? Wir kümmern uns dann darum.
