アルミニウム A383：化学組成、特性、焼き状態ガイドおよび用途

総合概要

A383はダイカスト用のアルミニウム合金であり、1xxx～7xxxの加工材系列ではなく、Al–Si–Cu系の鋳造用合金に属します。これは、熱処理後の強度向上と焼入性向上を目的に銅を多く添加したAl–Siの過冷共晶鋳造合金として説明されます。主要合金元素は、鋳造性と流動性を司るシリコン、強度および時効応答に寄与する銅、そして相互金属間化合物形成、強度、気孔制御に影響を与える微量のFe、Mn、Mgです。強化機構は主に析出硬化（溶体化処理後の人工時効）およびダイカストの急冷によるSiリッチ相の微細分散です。

A383の主な特長は、中～高程度の静的強度、ダイカスト部品の良好な寸法精度と圧力密封性、大気環境における許容できる耐食性のバランスにあります。溶接性は充填材の選定や前後加熱管理を適切に行えば比較的良好であり、鋳造状態では微細構造が予測可能なため加工性もまずまずです。使用分野は自動車（構造部品、ポンプボディ）、家電（電気機器ハウジング）、複雑かつ薄肉の鋳造品に中程度の強度を必要とする産業機械が典型的です。エンジニアは、ダイカストの生産性、熱処理による成形後の強度向上、加工コスト削減を狙い、より高価な加工材や耐食性は高いが鋳造性に劣る代替材よりA383を選択します。

調質バリエーション

調質	強度レベル	伸び率	成形性	溶接性	備考
O	低	高	非常に良好	非常に良好	軟らかく焼なましに近い状態。最終製品のダイカスト部品にはほとんど用いられず、応力除去や再加工に適する。
F（鋳造状態）	中程度	低～中程度	良好	良好	標準的な鋳造仕上げ状態。微細構造は鋳造時の冷却を反映。
T5	中高程度	低	可	良好	高温から冷却後、人工時効処理。強度向上のためにダイカスト部品で多用。
T6	高	低	不良～可	良好	溶体化処理、急冷、人工時効を行い、A383で実現可能な最高の強度と硬さを発現。
T7	中程度	低～中程度	可	良好	高温での寸法安定性と応力緩和抵抗向上のための過時効状態。

調質は機械的特性に大きな影響を与えます。Al–Si–Cu系は溶体化処理と人工時効でCuリッチ相の析出硬化を示します。鋳造状態（F）は寸法精度や表面性状に優れる一方で最大強度は限定的です。T5/T6は強度および降伏耐力を析出硬化によって向上させるが延性が低下します。調質選択は鋳造性、最終強度要求、後加工費用のトレードオフであり、熱処理品は溶体化温度、急冷条件、時効サイクルの厳密な管理が一貫した特性獲得に必要です。

化学成分

元素	含有範囲(%)	備考
Si	8.0 – 11.0	主強化元素および流動性確保剤。共晶量と収縮挙動を制御。
Fe	0.6 – 1.6	不純物としてFeリッチの金属間化合物形成。高濃度は延性低下と熱割れ傾向増加を招く。
Mn	0.1 – 0.5	Feと結合して影響の少ない相を形成し、強度を穏やかに向上。
Mg	0.05 – 0.40	析出硬化（Mg2Si）の寄与あり。A383では低め。
Cu	1.6 – 3.0	主な時効硬化元素。強度を高めるが耐食性を低下させる場合あり。
Zn	0.05 – 0.5	微量元素。強化への影響は限定的。
Cr	0.05 – 0.25	結晶粒制御、再結晶抵抗性向上、熱割れ軽減に寄与。
Ti	0.02 – 0.15	結晶粒微細化剤。主に一次アルミ粒子の微細化に用いる。
その他（Ni, Pb, Sn含む）	各≤0.15、残部Al	微量元素は低濃度に制御し、鋳造性と機械的性能を維持。

この化学組成は鋳造性の確保、収縮や気孔の制御、Cuを主とした析出硬化に適応するために調整されています。シリコンは流動性および共晶組織の形態を制御し、延性や疲労寿命に強く影響します。銅は熱処理後に降伏および引張強さを向上しますが、耐食性低下とのトレードオフとなるため、環境によってはシールやコーティングが必要です。

機械的性質

A383は典型的なダイカスト引張挙動を示し、鋳造状態では共晶シリコンと金属間化合物の影響で中程度の引張強度と限定的な延性を持ちます。溶体化処理後の人工時効（T6）はCuリッチ相の析出により降伏強さと引張強さを大幅に向上させる一方で、伸びは低下します。硬さも同様の傾向で、焼入れ後は微細析出分布によりブリネル硬さやビッカース硬さが大幅に向上し、固溶体軟化が減少します。

疲労性能は鋳造品質に大きく依存します。気孔、介在物、表面欠陥が寿命を支配します。薄肉部は冷却が早く微細組織化および強度向上に寄与しますが、ゲーティング設計が不適切だと冷却不良や欠陥発生リスクが高まります。設計者は応力集中の感受性を考慮し、ショットピーニング、表面加工、局所加熱処理などの対策を疲労耐性向上に用いることが多いです。

特性	O/焼なまし	代表的調質（例：T6）	備考
引張強さ (MPa)	160 – 240	260 – 360	厚み、気孔、組成により幅が広い。T6で最大値を達成。
降伏強さ (0.2%耐力, MPa)	70 – 140	160 – 260	時効により大きく上昇。代表鋳造品で保守的に評価すべき。
伸び率 (%)	3 – 12	1.5 – 6	強度上昇に伴い低下。薄肉やT6は特に低値。
硬さ (HB)	50 – 90	80 – 130	強度と相関し、熱処理の品質管理に有効。

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.70 g/cm³	典型的なアルミ合金密度。鋳造品の質量見積もりに有用。
融点範囲	約577 – 640 °C	共晶Siにより液相線温度は低下。ダイカストの凝固挙動は合金組成と冷却速度に依存。
熱伝導率	約100 – 150 W/m·K	純アルミより低いが、Siリッチ相や合金効果による。一般の放熱用途には良好。
電気伝導率	約25 – 40 %IACS	銅やシリコンの添加により純アルミより低下。
比熱	約880 – 900 J/kg·K	アルミ合金として標準的。熱サイクルや急冷計算の基礎データ。
線膨張係数	約21 – 24 µm/m·K	鋼材に比べて比較的大きい。接合部品や組立体設計時に熱応力や漏れ防止を考慮。

これらの物理特性は熱処理加工、鋳造凝固、使用時性能を制御します。適度な熱伝導率と比熱はダイカストでの急速な熱除去を可能にし、肉厚遷移部の微細組織勾配に影響します。熱膨張は接合材や嵌合部材との熱応力およびシール効果に影響するため、アセンブリ設計時に考慮が不可欠です。

製品形状

形状	代表的な厚さ／サイズ	強度特性	一般的な硬質処理	備考
シート	一般的ではない	該当なし	該当なし	A383は通常圧延シートとして生産されておらず、二次加工による対応は限定的です。
プレート	一般的ではない	該当なし	該当なし	厚板の生産は稀であり、複雑な形状の場合は鋳物がプレートを用いた製造に代わります。
押出材	一般的ではない	該当なし	該当なし	合金組成および鋳造向けの処理のため、A383の押出材は一般的ではありません。
チューブ	限定的（鋳造チューブ形状）	中程度	F, T5	特殊な鋳造チューブやスリーブは製作可能ですが、切削加工が多く必要となります。
バー／ロッド	限定的（鋳造ビレット）	中程度	F, T6	鋳造バーやビレット供給による機械加工は可能ですが、専用の圧延合金に比べ経済的ではありません。
ダイカスト部品	薄肉は約1〜2 mmまで	硬質処理や断面による依存	F, T5, T6	主な用途かつ意図された製品形状であり、複雑な形状と高い寸法精度を実現します。

A383は薄肉、複雑なコア形状、高い生産速度を優先する高圧ダイカストに最適化されています。圧延や押出向けではなく鋳造挙動に合わせて組成と微細構造が調整されているため、圧延材は稀です。ゲート設計、金型充填速度、冷却制御などの加工条件の違いにより局所的な機械的特性が大きく左右されます。典型的な後加工としては切削、熱処理、表面仕上げがあります。

同等グレード

規格	グレード	地域	備考
AA	A383	USA	仕様や購買に使用されるAluminum Associationの鋳造指定記号です。
EN	EN AC‑(AlSiCu系)（概略）	ヨーロッパ	圧延材との完全な一対一対応はなく、AlSi9Cu／AlSi10CuファミリーのEN AC合金が機能的な同等品として参照されます。
JIS	ADC12（概略）	日本	ADC12は類似のAl–Si–Cu組成かつ同等の鋳造挙動を持つ日本で広く使用されているダイカスト合金です。
GB/T	AlSi9CuまたはZL104（概略）	中国	AlSi9Cuファミリーの中国鋳造グレードが実用的な同等品として一般的に用いられますが、正確な組成や特性公差は異なります。

規格間の同等性は概算であり、鋳造合金群は同一指定ではなく組成範囲、鋳造プロセス、使用目的の特性によって規定されています。ユーザーは正確な仕様バッチに対して引張強さ、硬さ、熱処理反応を確認すべきであり、Cu、Mg、Feの微量差が時効硬化反応や耐食性に大きく影響します。常に認証された材料試験成績書を要求し、必要に応じて試鋳を実施して想定するダイカスト条件下での寸法および機械的性能を確認してください。

耐食性

A383はAl–Si鋳造合金に一般的な大気環境での良好な耐食性を示します。これは暴露後速やかに再形成される保護性のアルミナ皮膜によるものです。工業的または軽度腐食性環境でも、表面がシール、塗装、アルマイト処理されている場合は良好に機能します。一方で銅添加により純度の高いAl–Si合金に比べ耐食性は劣り、局所的な腐食を受けやすくなります。海洋環境や塩化物含有環境では、特に切削加工面や被膜損傷部でピッティング腐食や隙間腐食が生じやすく、腐食抑制剤、犠牲アノード、保護被膜の適用が一般的な対策です。

応力腐食割れ（SCC）は、通常の使用温度や応力状態では主要な破損モードではありませんが、高張力で時効処理済みの条件下では残留応力と腐食性媒体の組み合わせに注意が必要です。異種金属とのガルバニック相互作用にも留意すべきで、鋼や銅と接触した場合、絶縁または保護措置がないとアルミニウムの溶解が促進されます。5xxx系マグネシウム含有合金と比較すると総合的な耐食性は劣り、6xxx系圧延材（アルマイト処理に適合）に比べると良質なアルマイト処理への適性は低く、長期保護には有機被膜処理が多く用いられます。

加工特性

溶接性

A383はMIGやTIGなど一般的な溶接法で溶接可能ですが、ダイカスト特有の微細構造や多孔性のため欠陥のない接合は課題があります。予熱および熱入力の制御により割れの発生が抑えられ、使用目的に応じて4043（Al–Si系）または5356（Al–Mg系）の溶接棒が選ばれます。4043はSi含有の多い鋳造物で流動性と割れ低減に優れます。溶接部は熱影響部(H A Z)の軟化や耐食性変化が起こるため、荷重の高い溶接部は設計で避けるか、溶接後に熱処理を行うことが推奨されます。

切削性

鋳放しのA383は比較的安定した共晶形態と破砕しやすい硬脆なSi粒子の存在から切削性は良好です。6061と比較して切削性評価は概ね普通から良好とされます。陽面のラジアスを持つカーバイド工具を適度な切削速度で用いると工具寿命と表面仕上げのバランスが良好です。切り屑は短くて粒状になりやすく、ビルドアップエッジ防止と密封面の表面品質管理のため送り速度や冷却剤が最適化されます。

成形性

A383の成形性は圧延アルミシートに比べて劣り、鋳造微細構造は展延性や加工硬化能力が不足しています。焼鈍や大幅な切削加工によって曲げや鍛造は可能ですが、薄肉部や応力集中部では亀裂が入りやすいです。鋳造部品の形状設計は後加工による成形よりも鋳造時に形状付与するのが最適策で、成形が必要な場合は軟質硬化処理（O/F）と熱的または機械的な応力除去処理を実施してください。

熱処理挙動

A383は銅含有量により熱処理可能な鋳造合金であり、Al–Si–Cu系に共通の溶体化処理と人工時効の処理系列に反応します。溶体化処理は一般に495–540 °Cの範囲で行い、可溶性のCu・Si含有相を溶解させます。断面厚さに応じて保持時間を調整し、部分溶融を防ぎます。溶体化後の急冷は過飽和固溶体の保持に必須であり、ダイカスト品は歪み防止や残留多孔性低減のため特殊な冷却ルートが必要なことがあります。

人工時効はおおよそ150–200 °Cで数時間行い、銅やマグネシウム含有の細かい金属間化合物を析出させ、降伏強さや引張強さを向上させます。T5は鋳造後の急冷直後の人工時効により中程度の硬化を得て、完全な溶体化処理は行いません。T6は溶体化処理後の時効で最大強度を発揮します。T7の過時効処理はピーク強度を下げますが寸法安定性や高温軟化耐性を高め、使用環境の高温や熱サイクルに対応します。熱処理非対応状態では、制御された加工硬化や応力除去焼鈍によって特性調整が可能です。

高温性能

A383は温度上昇に伴い降伏強さおよび引張強さが低下し、150 °Cを超えると顕著な軟化が発生し、200–250 °C以上では強度低下が顕著になります。時効硬化状態は特に温度に対して敏感で、中程度の高温に長時間さらされると過時効によりピーク特性が永久に低下します。これらの温度域では保護アルミナ皮膜による酸化は最小限ですが、耐食環境と伴う高温状態では保護被膜劣化と局所腐食の促進が懸念されます。

溶接や再加工部の熱影響部は析出物の粗大化や強化相の溶解により、高温使用時にさらなる脆弱性を示すことがあります。高温での持続的な強度を要求される用途では、高温用に設計された代替合金の使用や、断熱部材、冷却対策といった工学的制御を検討してください。

用途

産業分野	代表的な部品	A383が選ばれる理由
自動車	バルブボディ、ポンプハウジング、トランスミッションカバー	薄肉の複雑形状に適した良好な鋳造性と、時効処理後の強度向上。
海洋	ポンプハウジング、継手類	鋳造性と適度な耐食性を備え、塗装を施した非構造用海洋継手に経済的。
航空宇宙	小型ハウジング、ブラケット、治工具部品	寸法精度が高く、合理的な強度と軽量化を両立した複雑形状の製造が可能。
電子機器	エンクロージャー、ヒートシンクハウジング	熱伝導性に優れ、ダイカストによる寸法管理により一体成形の熱管理部品が可能。

A383は複雑な形状や薄肉部が必要な部品に選択され、組立鋳造品の時効硬化が鍛造製造に対する明確な製造上の優位性をもたらします。ダイカストの生産性、後加工の熱処理対応、バランスの取れた機械的性質の組み合わせにより、中程度の荷重を受ける構造部品やエンクロージャー用途においてコスト効率の良い選択肢となります。

選定のポイント

A383はダイカスト製造性と時効硬化の選択肢が主要な選定要因となる場合に強力な候補です。純アルミニウム（1100）と比較すると、A383は高い強度と優れた鋳造性を持つ一方で、電気伝導率が低下し、常温での成形性は劣ります。3003や5052のような加工硬化合金と比較すると、A383は熱処理後により高い引張強さと降伏強さを得られる一方で、一般的な耐食性がやや劣り、冷間成形性も低めです。6061や6063のような一般的な熱処理可能な鍛造合金と比べると、A383は薄肉のほぼ完成形鋳造部品を低コストで製造可能ですが、ピーク強度や疲労性能は形状によってこれら鍛造合金に劣る場合があります。

部品形状や生産コストの観点からダイカストが必要とされ、鋳造後の熱処理が可能であり、適切な塗装やアルマイト処理による中程度の耐食性が求められる場合にA383を選択してください。耐食性が極めて重要な用途や疲労荷重が非常に厳しい用途には、より高性能な材料の検討を推奨します。