アルミニウム 3007：組成、特性、調質ガイドおよび用途

製品概要

3007は3xxxシリーズのアルミニウム合金の一つで、マンガンを主要な合金元素とするグループに属します。このシリーズは熱処理ができず、強度は主に固溶強化と加工硬化により得られ、析出硬化によるものではありません。

3007に含まれる主な合金元素はマンガンで、強度、再結晶挙動、耐食性を調整するためにシリコン、鉄、微量のマグネシウムやクロムが制御された添加量で含まれています。強化機構は冷間加工（加工硬化）と合金元素による微細組織制御の組み合わせであり、時効や固溶化処理は最大強度の発現にほとんど寄与しません。

3007の主な特徴は、焼なまし状態での中程度から高い成形性、大気環境下での良好な耐食性、一般的な溶融溶接法による合理的な溶接性、そして純アルミニウムより高く6xxxや7xxxシリーズの典型的な熱処理型合金よりは低い強度レベルです。これらの特性により、自動車の内装パネル、建築用外装材、ビルのファサード、家電部品など、加工の柔軟性と耐食性が重要視される分野で広く使われています。

設計者は、成形性、表面品質、適度な強度のバランスが求められる場合や、深絞り・曲げなどの後加工を優先する場合に3007を選択します。高合金化や熱処理型材料よりもコストや加工のしやすさ、大気腐食への耐性が重視される場合に好んで選ばれます。

硬さ（Temper）バリエーション

硬さ	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高い（20〜40%）	非常に良好	非常に良好	最大の延性を得るための完全焼なまし状態
H12	低〜中	中程度（10〜25%）	非常に良好	非常に良好	部分的な硬化で良好な絞り性を持つ
H14	中	中〜低（6〜15%）	良好	良好	中程度の強度の商用冷間加工硬化状態
H16	中〜高	低い（4〜10%）	普通	良好	より高い加工硬化で剛性の高い部品向け
H18	高	低い（≤5%）	限定的	良好	より高い降伏強さが必要な場合に用いる最も硬い冷間加工状態
T4*	該当なし／通常なし	該当なし	該当なし	該当なし	参考記載 — 3xxx合金は通常、析出硬化は行わない

3007の硬さの選択は強さと延性のトレードオフに大きく影響します。H番号が上がると降伏強さと引張強さは増加しますが、伸びと成形性が低下します。成形作業が多い場合はOあるいは低いH硬さが推奨され、完成部品でより高い剛性やばね性制御が必要な場合はH16/H18が指定されることがあります。

化学組成

元素	含有範囲（%）	備考
Si	0.05–0.50	鋳造不純物を抑え、表面仕上げ維持のために制御される。
Fe	0.20–0.70	典型的な不純物。Feが多いと延性と表面品質が低下。
Mn	0.6–1.5	3xxx系の主強化元素。
Mg	0.05–0.50	微量添加により加工硬化性と強度がやや向上。
Cu	≤0.20	腐食感受性抑制と溶接性維持のため低く管理。
Zn	≤0.25	腐食や脆化を避けるため低レベル。
Cr	≤0.10	微量で再結晶や結晶粒サイズ制御に効果。
Ti	≤0.10	鋳造品や加工品の微細粒化のため微量添加。
その他（各元素）	≤0.05	微量元素は低く制御。残りはアルミニウム。

ここに示した化学組成は単一の正式規格ではなく、一般的な産業用3007の代表的な化学組成です。マンガンが主な微合金元素で、冷間加工後の強度向上の大部分を担います。シリコンと鉄は鋳造性や不純物制御に作用し、微量マグネシウムが加工硬化を改善し強度をわずかに上げ、銅や亜鉛を低く抑えることで耐食性と溶接性を維持しています。

機械的性質

引張特性では、3007は焼なまし状態で延性に富み加工硬化により強化される傾向を示します。焼なまし状態では高い総延伸率と低い降伏強さを示し、冷間加工硬さでは降伏強さや引張強さが向上する代わりに延性や靭性は低下します。疲労特性は表面品質、冷間加工の程度、厚さに依存し、研磨した冷間加工面は粗い圧延面と比べて疲労限度が改善されることがあります。

降伏強さは冷間圧下量に比例し、H硬さで予測可能に上昇しますが、高強度を得られる6xxx系や7xxx系の析出強化効果はありません。硬さは引張強さや冷間圧縮量に相関し、薄板は厚板よりも加工硬化が早いため、同じ硬さ条件でより高強度になることが多いです。

特性	O／焼なまし	主要硬さ（H14）	備考
引張強さ（MPa）	100–140	170–220	厚さおよび冷間加工度により変動；典型範囲。
降伏強さ（0.2%耐力, MPa）	30–60	110–160	H14は加工硬化により降伏強さを顕著に向上。
伸び（%）	20–40	6–15	焼なまし材料は深絞りに適し、H硬さは成形範囲を制限。
硬さ（HB）	25–45	55–85	おおよそのブリネル硬さ範囲；硬さはほぼ冷間加工度と比例。

厚さは機械的特性に影響を与えます。薄板は均一に加工硬化しやすく、H硬さではより高い強度を発揮しやすい一方、厚板は降伏強さが低く靭性が高い傾向があります。圧延による異方性や試験方向性は重要な構造用途で特に注意が必要です。

物理特性

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	商用アルミニウム合金として標準的。重量計算に有用。
融点範囲	640–660 °C	圧延合金に典型的な狭い固相線から液相線の範囲。
熱伝導率	150–180 W/(m·K)	純アルミニウムより低いが熱拡散性能は良好。
電気伝導率	30–45 %IACS	純アルミより合金元素の影響で低め。
比熱	880–910 J/(kg·K)	室温で約0.88〜0.91 J/g·K。
熱膨張係数	23–24 µm/(m·K)	他のAl-Mn合金と類似。熱膨張のズレ計算に重要。

これらの物理特性により、3007は優れた熱伝導を必要としながら高価または成形性を犠牲にする熱処理合金は使えない部品に適しています。電気・熱伝導率は多くのヒートシンクや筐体用途で十分であり、密度の利点により輸送機器や建築分野の軽量設計に役立っています。

製品形状

形状	代表的な厚さ／サイズ	強度特性	一般的な硬さ状態	備考
板材	0.2–6.0 mm	加工硬化は減肉に伴い増加；薄板ほど強度が速く向上	O, H12, H14	パネル、深絞り、打ち抜き加工に広く使用
プレート	6–50 mm	通り1回あたりの加工硬化は低く、厚板では冷間加工強度が低下	O, H18	中程度の成形を要する厚断面用途に使用
押出材	最大300 mmまでの形状	強度は押出比率とその後の冷間加工に依存	O, H12	建築用プロファイルやフレームに使用される押出材
チューブ	壁厚0.5–10 mm	冷間引抜により降伏強さが予測可能に向上	O, H14	HVAC、建築構造用チューブとして利用
丸棒／棒材	直径3–75 mm	引抜や冷間仕上げによる加工硬化	O, H16	小型機械部品や構造用棒材に使用

3007では板材および帯材の製造が主流であり、圧延および焼鈍サイクルは表面仕上げや成形性に合わせ調整されます。押出材およびチューブの生産ではビレットの化学成分や均質化が厳密に管理され、表面欠陥の防止や再結晶挙動の制御が求められます。プレートの生産はあまり一般的ではなく、耐腐食性に優れた厚断面を必要とする場合に限って使用されます。

相当等級

規格	等級	地域	備考
AA	3007	アメリカ	一部のベンダーカタログでの主要表示。呼称は3xxxシリーズに準拠。
EN AW	3007	ヨーロッパ	一部の欧州サプライチェーンで使用される商用合金呼称。供給仕様を要確認。
JIS	A3007（非公式）	日本	一部の場合、JISでの直接的な統一等価は存在しないため国内規格を参照。
GB/T	3007	中国	中国のサプライヤーは同一の数値呼称を使用するが組成範囲は検証要。

地域間の等価性は概ね近似値であり、各種規格は若干異なる化学成分許容範囲や機械的試験方法を許しています。規格間での代替時には元素のMnやMgのわずかな差が成形性や再結晶挙動に影響を与えるため、化学成分制限、機械試験条件、硬さ指定を必ず確認してください。

耐食性

3007は比較的低い銅および亜鉛含有量と、保護的な酸化膜（アルミナ）の形成により、一般的な大気腐食に対して良好な耐性を示します。工業地域や軽度の汚染環境でも長期にわたり安定し、点食は主に表面仕上げや腐食性の強いハロゲン化物の有無で制御されます。

海洋環境や塩化物が豊富な場所では、3xxx系合金（3007を含む）は妥当な耐食性を持ちますが、5xxx系マグネシウム含有合金の方が海水中での耐食性および強度の両面で優れています。海洋曝露には長寿命化のため表面処理、アルマイト処理や有機コーティングが一般的に施されます。

応力腐食割れの感受性は高強度の焼入れ性合金に比べ低いものの、塩化物濃度の高い環境および引張残留応力が存在するとリスクは増加します。また、電気的にステンレス鋼や銅などの貴金属と接触すると、アルミニウムが陽極となり絶縁や隔離されない場合は優先的に腐食しますのでガルバニック腐食にも注意が必要です。

1xxx系（商用純アルミ）との比較では、3007は強度と耐クリープ性向上のため導電性・熱伝導率は若干犠牲にしています。5xxx系と比べると攻撃的な海水環境における耐食性は劣るものの、成形性に優れコスト面でも有利です。

加工性

溶接性

3007はMIG（GMAW）やTIG（GTAW）などの一般的な溶融溶接で良好に溶接可能で、良好な作業手順を守れば高温割れのリスクは低いです。推奨フィラー合金は3xxx系に適合した低合金アルミニウム系であり、接合部の要求性状や溶接後の耐食性を考慮しER4043（Al-Si）やER5356（Al-Mg）が多用されます。非焼入れ合金のため熱影響部の軟化は控えめですが、溶接部の機械的性質は継手設計や残留応力管理に依存します。

切削性

3007の切削性は中程度で、他の3xxx系と類似しています。ダクタイルな切りくずが生成されるため、強合金や時効硬化合金より切削性は良好です。陽面角のある超硬工具と十分な冷却液の供給で表面品質と工具寿命が向上します。切削速度は鋼材に比べ控えめに設定され、硬さ状態や断面厚によって異なります。軟硬状態では切りくずは連続して帯状になりがちなため、自動加工時には切りくず制御（セグメント切削、チップブレーカー）などの対策が有効です。

成形性

成形性は3007の最大の特長であり、特に焼鈍状態（O硬さ）では深絞り、スピニング、複雑な打ち抜き加工が低いバネ戻りで可能です。O硬さでは多くの形状で板厚の1～2倍の小さな曲げ半径が実現可能ですが、H系硬さではバネ戻りが増加し、より大きな曲げ半径や成形力を要します。冷間加工による強度向上は降伏強さを上げ、成形剛性のトレードオフができますが、複雑形状では中間焼鈍を併用した多段階成形が一般的です。

熱処理挙動

3007は非熱処理系合金であり、6xxx系や7xxx系のような固溶化熱処理や人工時効に対する強度向上は期待できません。一般的な固溶処理および水冷後の時効処理では、マンガンなどの主要元素が強化相を析出しないため変化はわずかです。

強度を変化させる主な方法は冷間加工（H系硬さ）と制御焼鈍です。完全焼鈍（O）は3xxx系で通常用いられる再結晶温度域で加熱し、ゆっくり冷却して最大の軟化と成形性を得ます。部分焼鈍や成形中のひずみ・熱サイクルによる調質は、成形途中の伸びや引張特性を調整するために用いられます。

大きな冷間加工後の延性回復には標準的な焼鈍サイクルが有効であり、複雑な熱処理設備を必要とせずに成形性を回復可能です。いかなる熱処理後も微細組織の粗大化や表面酸化による性質変化が起こり得るため、必ず機械的性質の確認を行ってください。

高温性能

3007は中程度の温度まで機械的性質を維持しますが、約150～200 °Cを超えると強度の大幅な低下が始まります。高温での長時間露光は回復および再結晶を促進し、加工硬化による降伏強さや剛性の寄与を減少させます。

使用温度域ではアルミニウムの特徴的な酸化が進み、保護的な酸化皮膜の迅速な形成により更なる腐食を抑制しますが、酸化スケールの発生や表面変化はろう付けや塗装付着に影響する場合があります。溶解温度近傍での熱影響は鍛造品では関係ありませんが、製造工程中の熱サイクル（例：溶接）は熱影響部の硬さや延性を局所的に変化させる可能性があります。

高温構造用途では、高温保持性が保証された合金を検討することが推奨されます。3007は顕著な軟化が起こる温度域以下かつ熱サイクルが少ない条件での使用に適しています。

用途例

業界	代表部品	3007が選ばれる理由
自動車	内装パネル、補強板	深絞りや打ち抜き加工に優れた成形性と十分な強度
海洋	建築用海洋構造物、内陸水運船舶の装備品	良好な大気耐食性と加工のしやすさ
航空宇宙（非主要部品）	内装フィッティング、フェアリング	軽量で強度対重量比が良く、表面仕上げも優れるため非構造部品向き
電子機器	ヒートスプレッダー、筐体	熱伝導性・耐食性が良くエンクロージャーに適合
建築・意匠	外装材、軒天、ファサード	成形性、表面仕上げ、耐食性が可視面に優れる

3007は複雑成形、耐食性、コストパフォーマンスのバランスが要求される用途でニッチを占めています。装飾的であったり重要度の低い構造部材に広く採用され、製造性と長期環境耐久性が重視されます。

選定のポイント

3007を選ぶ際は、高い成形性と良好な大気耐食性が必要で、かつ熱処理型合金ほどの最高強度を必要としない用途を優先してください。多くの高強度合金よりコスト効果が高く成形しやすく、溶接性と仕上げ性にも優れています。

商用純アルミニウム（1100）と比較すると、3007は電気・熱伝導率を若干犠牲にし、わずかに高い伸び性を持ちながらも、形成後の強度と機械的安定性が大幅に向上しています。一般的な加工硬化合金である3003や5052と比べると、3007は通常その中間に位置します。非常に軟らかい1xxx系や3xxx系合金よりも高い強度を提供しつつ、Mg含有量の多い5xxx系合金よりも優れた成形性や場合によっては耐食性を維持します。6061や6063のような熱処理可能な合金と比較すると、3007は優れた絞り加工性を示し、コストも低いことが多いため、複雑な成形や表面仕上げの方が最高のピーク強度よりも重要な場合に3007を選択してください。

部品の形状、成形工程、表面要件が設計の制約条件となる場合は3007を使用し、最大構造耐力や海水下での荷重支持性能が必要な場合は代替材を検討してください。

まとめ

3007は、幅広い製作品種向けに成形性、耐食性、中程度の強度をバランス良く備えた実用的な3xxx系合金として依然として有用です。加工のしやすさ、予測可能な加工硬化挙動、良好な表面特性の組み合わせにより、製造性と環境耐久性が設計の主要な検討要素となる場合に信頼できる選択肢となります。