アルミニウム 6082：組成、特性、調質ガイドと用途
共有
Table Of Content
Table Of Content
総合概要
6082は6xxx系アルミニウム合金の一種で、主にアルミニウム-マグネシウム-シリコン（Al-Mg-Si）組成から成ります。このシリーズは、析出硬化による熱処理強化が可能であり、他の合金系に比べて強度、耐食性、押出性のバランスに優れているのが特徴です。
6082の主要合金元素はマグネシウムとシリコンで、これらがMg2Si析出物を形成し時効硬化をもたらします。二次的な添加元素であるマンガンやクロムは結晶粒の微細化、靭性の向上、熱間機械加工時の再結晶制御に寄与し、多くの5xxx系や3xxx系合金と比較して引張特性を向上させています。
強化機構は熱処理による析出硬化（固溶処理、急冷、時効）です。6xxx系合金の中でも比較的高い静的強度、大気中および軽度の海洋環境における良好な耐食性、熱影響部（HAZ）軟化を伴う場合もある良好な溶接性、柔らかい硬さ（テンパー）での良好な成形性が主な特長です。これらの特性により、6082は構造用形材や押出品、強度と加工性の両立が求められる部品に適しています。
6082は輸送機器や商用車の製造、海洋およびオフショア構造物、一般機械工学、建築・建材向け構造用押出形材など幅広い分野で使用されています。中程度の強度を要し、6063や多くの5xxx系加工硬化合金を上回る強度、良好な押出性、安定した耐食性を求める場合に選定されます。
テンパーバリエーション
| テンパー | 強度レベル | 伸び率 | 成形性 | 溶接性 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 低 | 高い（20～30％） | 優秀 | 優秀 | 完全アニーリング済み、最大の延性と成形性で複雑な成形に最適 |
| H12 | 低～中 | 中程度（12～18％） | 良好 | 優秀 | 加工硬化状態、限定的な加工硬化により中程度の強度を実現 |
| H14 | 中 | 中程度（10～15％） | 良好 | 優秀 | 代表的な冷間加工テンパーで、時効を伴わずに高い降伏強さを提供 |
| T5 | 中～高 | 中程度（8～12％） | 可 | 良好 | 高温成形後に冷却し人工時効した状態。主に押出品で使用される |
| T6 | 高 | 低め（8～12％） | 制限あり | 良好 | 固溶処理後人工時効し、ほぼ最大強度に達する |
| T651 | 高 | 低め（8～12％） | 制限あり | 良好 | T6の状態に加え残留応力除去のための伸線処理を施し、構造用途に多用される |
テンパーの選択は強度、伸び、成形性、残留応力のトレードオフを制御します。アニーリング状態（O）はパンチングや深絞りに必要な成形性と伸びを最大化し、T6/T651は延性や冷間加工性が制限される代わりに最高の静的強度を提供します。
テンパーはまた溶接挙動や溶接後特性にも影響し、析出硬化合金では熱影響部に軟化が生じる場合があります。寸法安定性や残留応力制御が重要な場合はT651がよく採用されます。
化学成分
| 元素 | 含有率範囲（％） | 備考 |
|---|---|---|
| Si | 0.6～1.3 | シリコンはマグネシウムと反応してMg2Si析出物を形成し、強度および融解温度範囲を制御 |
| Fe | 0.0～0.5 | 鉄は不純物で介在物を形成し延性を低下させ、耐食性や加工性に微小な影響を及ぼす |
| Mn | 0.4～1.0 | マンガンは結晶粒の微細化と靭性向上に寄与し、特に厚肉部材で強度を増加 |
| Mg | 0.6～1.2 | マグネシウムは主要な強化元素でMg2Si形成に寄与し、時効硬化反応に影響 |
| Cu | 0.0～0.1（最大0.2） | 微量の銅は強度向上に効果があるが、過剰だと耐食性を低下させる |
| Zn | 0.0～0.25 | 亜鉛は通常低濃度に制限され、6xxx系合金では高濃度は望ましくない |
| Cr | 0.0～0.25 | クロムは結晶粒制御、再結晶抑制、靭性向上に寄与 |
| Ti | 0.0～0.1 | チタンはインゴットメタルや一次冶金での結晶粒成長抑制に用いられる |
| その他（各元素） | 微量バランス | 機械的特性と耐食性維持のため他の微量元素や残留物は厳密に管理 |
Al-Mg-Si系はマグネシウムとシリコンが適正にバランスされ時効時に強化析出物Mg2Siを形成します。マンガンやクロムは熱間機械加工時の微細構造の安定化、不良な粒成長抑制、靭性向上に寄与し、一方で鉄や他の不純物は過剰存在すると延性や疲労特性を低下させる脆い介在物を形成します。
機械的性質
6082は析出硬化と加工硬化の影響によりテンパーや厚さで引張特性に大きな差が見られます。T6/T651状態では、Coherent（整合）もしくはSemi-CoherentなMg2Si析出物が高い降伏強さと引張強さを生み出しますが、この析出物が延性をアニーリング状態よりも低下させます。厚肉部材では均質な固溶処理が困難となり、より粗大な析出物や過時効が生じやすく強度低下を招きます。
ピーク時効テンパーでの降伏強さはアニーリング状態に比べて著しく高いですが、溶接部や熱影響部（HAZ）では強化相の溶解や粗大化により軟化が一般的です。疲労特性は表面状態や残留応力制御が良好ならばアルミ合金として標準的に良好ですが、表面品質、加重平均応力、加工や成形時の局所応力集中に敏感です。
硬さは引張特性と相関し、テンパーや時効条件によって変化します。過時効により硬さは減少しますが靭性や応力腐食割れ耐性は向上します。設計時にはテンパー別の降伏強さや耐久限度を考慮し、残留歪みを極力抑え安定した疲労性能が求められる場合はT651の使用が推奨されます。
| 特性 | O/アニーリング | 代表的テンパー（T6/T651） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ(UTS) | 約100～150 MPa | 約300～360 MPa | T6/T651のピーク時効範囲。厚さや熱処理の品質により値は変動。 |
| 降伏強さ(0.2%耐力) | 約40～80 MPa | 約240～300 MPa | 時効による大幅な強度向上。設計時はテンパー別認証値を利用すべき。 |
| 伸び率 | 約20～30％ | 約8～12％ | 強度上昇に伴い延性は低下。薄板ではより高い伸び率を示す傾向。 |
| 硬さ(HB) | 約25～40 HB | 約80～110 HB | 硬さは引張強さと連動し、時効や断面形状で変化。 |
物理的性質
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.70 g/cm³ | 一般的な圧延アルミ合金の値。重量設計に利用。 |
| 融解範囲 | 約555～650 °C | 固相線・液相線の幅があるため、溶接やろう付け時の管理が重要。 |
| 熱伝導率 | 約160～200 W/m・K | 純アルミに比べて低いが鋼材よりは高く、放熱用途に適する。 |
| 電気伝導率 | 約30～40 %IACS | 合金添加によって純アルミより低下するが、一部導体用途に適用可能。 |
| 比熱 | 約0.9 J/g・K（900 J/kg・K） | 熱容量計算や熱応答評価に有用。 |
| 線膨張係数 | 約23～24 µm/m・K（20～100 °C） | アルミ合金として標準的な線膨張率。異種材との接合部での応力管理に重要。 |
6082はアルミニウムの軽量構造用途に適した密度対強度比を維持しています。熱伝導率や比熱も多くの放熱・熱管理用途に十分な水準ですが、純アルミに比べて低い伝導率や鋼材・複合材との異なる膨張率には設計段階で考慮が必要です。
融解範囲や熱特性は溶接や熱処理の工程管理に影響し、広い固相線-液相線の幅から溶接中の局所過熱により空孔や液相化が発生しやすいため、慎重なパラメータ設定が求められます。電気伝導率は構造用用途で強度とトレードオフされることが多いものの、一部のバスバーや導体用途にも利用可能です。
製品形態
| 形態 | 典型的な厚さ/サイズ | 強度特性 | 一般的な硬質状態 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| シート | 0.3～6 mm | 硬質状態によって強度が異なる。薄板は均一な時効効果が得やすい。 | O, H14, T4, T6 | プレス加工や成形が求められる用途で広く使用される。厚さが熱処理の効果に制限を与える。 |
| プレート | 6～120 mm | 非常に厚い板材では急冷や時効の勾配によりピーク強度が低下する可能性がある。 | O, T6/T651 | 厚物部材は均一な硬さを得るために、溶体化処理と急冷を厳密に管理する必要がある。 |
| 押出材 | 長さ数メートルまでの断面形状 | 適切な熱処理により優れた機械的特性を持つ。形状が時効挙動に影響を与える。 | T5, T6, T651 | 6082は強度と陽極酸化後の良好な表面仕上げにより構造用押出材として好まれる合金である。 |
| チューブ | 小径から大径、壁厚可変 | シートと同様に硬質状態に依存し、冷間引抜加工が特性に影響を与える。 | O, T6 | 構造用および建築用チューブとして一般的で、溶接製管および無縫製製管が用いられる。 |
| 棒材／丸棒 | Ø 6～200 mm | 断面形状や硬質状態により機械的性質が変わる。 | O, T6 | 機械加工部品や鍛造品に使用される。加工安定性のため応力除去硬質状態が一般的である。 |
製品形態ごとに異なる加工管理が求められる。押出材は6082の主要な商業形態であり、急冷後にT6/T651の特性を得るために熱処理が施される。プレートや厚物部材は板厚方向の均一な特性を得るために、慎重な溶体化処理と急冷が必要である。シートおよび薄物は溶体化および時効が均一に行いやすく、引張強さや疲労性能の予測性に優れる。
形態の選択は表面仕上げ、残留応力、矯正や伸線、追加加工といった後処理の必要性にも影響を与える。エンジニアは早期に硬質状態や加工工程を指定し、所定の機械的および寸法的仕様が選択した形態で達成可能であることを確保すべきである。
同等グレード
| 規格 | グレード | 地域 | 備考 |
|---|---|---|---|
| AA | 6082 | USA | Aluminum Associationの呼称。北米での入手性はヨーロッパよりやや限定的。 |
| EN AW | 6082 | ヨーロッパ | ヨーロッパ規格で広く使用・指定され、T6やT651といった明確な硬質状態が定められている。 |
| JIS | — | 日本 | 直接対応するJIS相当品はない。性能面では6063または6061が近い一般的代替品。 |
| GB/T | 6082 | 中国 | 中国規格で商業的に流通しており、化学成分および硬質状態はEN AW-6082に非常に近い。 |
AA/EN AW 6082の呼称は欧州および国際カタログで明確ながら、すべての国の規格に一対一対応するものはない。北米や日本の代表的な代替品は6061および6063であり、一般的な用途範囲は類似する。許容Mn、Cr、Mg含有量の差異や製品形態の入手性、典型的な加工工程の違いにより、機械的特性の幅や耐食性能に実務的な差異が生じることがある。
耐食性
6082は構造用に十分な大気環境での耐食性を持ち、建築、輸送、海洋関連用途でよく使用される。MgとSiの含有により、軽度の工業および農村環境に対して適切な耐食性を示す。陽極酸化や塗装といった表面処理により、外観および長期的な耐食保護を大幅に向上できる。
海洋環境では、6082は飛沫や大気中の塩分に対しては良好な性能を示すが、塩化物を含む海水への直接浸漬ではより高合金の海洋用5xxx系合金に比べて孔食や局所腐食の進行が速まる。防止策として保護コーティング、陽極酸化、隙間や塩分の停滞を避ける設計が重要である。
6082の応力腐食割れ感受性は高強度の2xxx系および7xxx系に比べて低いが、ピーク時効状態では引張応力と腐食環境の組合せによって脆化が起こる場合がある。ステンレス鋼や銅などの貴金属との電食接触はアルミニウムの局所腐食を促進するため、異種金属間には絶縁処置や犠牲処理・コーティングを施す必要がある。
加工硬化した5xxx系合金と比較すると、6082はわずかな耐食性の劣化を代償により高い静的強度を提供する。6063など6xxx系の他の合金に比べて、化学成分差と熱処理の影響から同等かやや優れた耐食性を示すことが多いが、特定環境に応じて個別に評価すべきである。
加工特性
溶接性
6082のMIG（GMAW）およびTIG（GTAW）溶接は一般的で、適切なフィラー材を選べば安定している。機械的特性と耐食性に応じて4043（Al-Si系）または5356（Al-Mg系）が用いられることが多く、4043は熱割れリスクを低減し、5356は高強度を実現するが電食感受性はやや高い。溶接後の熱処理によって熱影響部の軟化を回復することが多く、T6硬質状態では溶接部分の軟化を考慮した接合設計が必要である。
機械加工性
6082の機械加工性は中程度から良好で、多くの5xxx系より加工しやすく、多くの工程で6061に近い。旋盤加工やフライス加工には超硬工具と正ねじ刃形状が推奨され、ビルトアップエッジ防止のため中程度の切削速度と高送り速度が望ましい。冷却液および切りくず排出も表面仕上げ向上に重要である。ねじ切りや高精度加工は硬質状態や残留応力の影響を考慮すべきで、応力除去処理（T651）は機械加工の寸法安定性を高める。
成形性
成形性は硬質状態によって大きく異なる。OおよびH状態は曲げ加工、深絞り、ロール成形に適した優れた成形性を示すが、T6/T651は冷間成形能力が制限され、より大きな曲げ半径が必要となる。推奨される最小曲げ半径は厚さと硬質状態によるが、O/H状態では厚さの1～3倍程度、T6ではそれ以上となる。温間成形や成形後時効（T4で成形後T6に時効）で成形性と強度要求のバランスを取ることが多い。アルミニウム特有の反発が大きいため、工具設計や工程管理で弾性回復を補正する必要がある。
熱処理挙動
6082は熱処理が可能であり、ピーク強度を得るための標準的な工程は溶体化処理、急冷、人工時効の順である。典型的な溶体化温度は510～540 °Cの範囲で、その後水冷などで急冷してMgとSiを過飽和固溶体として保持する。人工時効（T6）は160～185 °C程度で数時間から10時間以上の範囲で行われ、硬質状態や部品の厚さに応じて調整される。
T5硬質状態は熱間加工後に直接人工時効を行い、溶体化処理を行わないもので、押出材の製造性と強度のバランスを提供する。T651はT6に加え応力除去のための制御された伸線工程を含み、寸法公差の厳しい構造部品で一般的である。
過時効は析出物の粗大化による軟化を引き起こし、強度は低下するが靭性や応力腐食割れ耐性は向上する。厚肉部材では均一な特性を得るために溶体化や時効条件の変更が必要になることがあり、急冷速度の感受性を考慮したプロセス設計が求められる。
高温性能
6082は温度上昇に伴いMg2Si析出物が溶解・粗大化することで強度が徐々に低下し、析出強化の効果が減少する。有用な静的機械的性能はおおよそ100～120 °Cまで維持され、それ以上の温度では降伏強さや引張強さが大幅に低下することから、設計段階で代替合金や安全率の検討が必要である。
高温での酸化は短時間の暴露では主な劣化要因とはならないが、長時間の高温暴露により表面状態や微細構造が変化する可能性がある。溶接熱影響部は析出物分布の変化と軟化が生じ、熱サイクルや局所加熱によりこれらの影響が増大することがある。
高温でのクリープ耐性は高温用合金に比べて限定的であり、6082は高温での連続荷重には適さない。断続的な熱暴露の場合は、熱軟化や疲労、析出物粗大化の影響を考慮しながら部品寿命評価を行う必要がある。
用途
| 産業分野 | 代表的な部品 | 6082が使われる理由 |
|---|---|---|
| 自動車・輸送機器 | 構造用押出形材、シャーシ部品 | 高い強度対重量比と、形状・断面の押出し加工性に優れるため |
| 海洋・オフショア | デッキ構造、手すり、金具 | 大気中および飛沫帯での耐食性が良好で、成形性にも優れるため |
| 航空宇宙（非一次構造用） | 金具、ブラケット、フェアリング | 二次構造物に適した力学特性、機械加工性、アルマイト処理への応答性の良さ |
| 電子機器・熱管理 | ヒートシンク、ハウジング | 熱伝導性が良く、軽量で熱処理ソリューションに適するため |
| 建築・建設 | 窓枠、カーテンウォール用押出形材 | 表面仕上げ、耐食性およびファサードシステム用の構造性能を兼ね備えているため |
6082は、6063よりも高い静的強度を必要としつつ、良好な押出し性と仕上げ性を維持したい場合に選ばれることが多い材料です。機械的特性、耐食性、コストパフォーマンスのバランスが優れているため、複数の産業分野において中程度の負荷を受ける構造用途で広く使用されています。
選定のポイント
エンジニアや購買担当者にとって、6082は標準的な建築用6xxx系合金よりも高い構造強度が求められ、かつ良好な押出し品質とアルマイト美観を必要とする場合に堅実な選択肢です。最大の静的強度と寸法安定性が必要な場合はT6/T651を指定し、重い成形加工を行う際はOまたはH系の調質で処理し、その後人工時効処理を行うことで高い最終強度が得られます。
純アルミニウム（1100系）と比較すると、6082は電気・熱伝導率や成形性が若干劣る代わりに、降伏強さや引張強さが大幅に向上しています。3003や5052のような加工硬化型合金と比べると、6082は耐食性が同等かわずかに低いものの、著しく高い強度を発揮し、荷重を受ける構造物に特に適しています。6061や6063のような熱処理可能な他の合金と比べて、理想的な機械加工性と強度のバランスで、押出形材の構造用断面に好んで選ばれることが多いです。なお、6061は機械加工性のバランスが良く、6063は建築用途での表面仕上げで優れるケースもあります。
まとめ
6082は高い強度、優れた耐食性、優秀な押出し性というバランスの取れた特性を提供し、多くの構造用途において今なお有用な材料です。熱処理が可能なため設計者は強度と靭性のバランスを調整でき、押出形材や板材としての入手性も良好なことから、重量、コスト、加工性を総合的に考慮するエンジニアリングプロジェクトにおいて実用的な選択肢となっています。