アルミニウム A5052：組成、特性、焼きなまし状態ガイドおよび用途

包括的概要

A5052は5xxx系の鍛造アルミニウム・マグネシウム合金であり、主成分元素としてマグネシウムを含むAl–Mg系に分類されます。合金の設計思想は、約2.2～2.8wt%のマグネシウム添加に加え、結晶粒構造の制御と製造中の再結晶を抑制するためにCrとMnを少量制御添加することに重点を置いています。

A5052は熱処理不可能合金であり、主な強化機構は固溶体強化に冷間加工（加工硬化）と微量元素による安定化を組み合わせたものです。これにより中程度の強度、特に海洋環境で優れた耐食性、良好な溶接性、軟質の硬さで良好な成形性が得られます。

A5052の主要特徴は、商用純アルミ（1xxx系）に対して引張および降伏強さが高いこと、多くの他のアルミ合金に比べ海水や塩素含有環境に対して優れた耐食性、ならびに合理的な疲労性能です。主要な用途分野としては海洋建造、輸送（トラック用燃料タンクやボディパネル）、家電製品、空調ダクト、及び一部の航空宇宙の二次構造物などがあります。プリシピテーション硬化を必要としない場合に、成形性、中程度の強度、耐食性のバランスを求める際に選択されることが多い合金です。

A5052は、1xxx系や3xxx系合金に比べて、成形性を大きく損なわずに高い強度と優れた耐食性を求める際に選ばれます。溶接や、特に塩水中での使用環境における耐食性が重要で、かつ熱処理のコストや加工を避けたい場合には、多くの熱処理可能な6xxx系・7xxx系合金よりも好まれます。

硬質状態バリエーション

硬質状態	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高	優秀	優秀	完全にアニーリング済み；成形最大の延性。
H111	低～中程度	高	非常に良好	非常に良好	一般的な応力時効焼きなまし状態で、控えめかつ方向性のない加工硬化。
H14	中程度	中～高	良好	非常に良好	約1/4硬化状態に加工硬化；成形部品によく使用。
H16	中～高	中程度	可～良好	非常に良好	半硬化状態で、成形性を犠牲にして強度向上。
H32	高	中程度	良好（注意必要）	良好	加工硬化・安定化処理済み；海洋用途の板材で広く使用。
H34	高	低～中程度	限定的	良好	H32より高い加工硬化レベル；より高強度を要する用途で使用。
H38	より高い	低	限定的	良好	厚板向けに商用化されたより高強度の加工硬化状態。

A5052の硬質状態は冷間加工の度合いや安定化処理によって引張強さおよび降伏強さを直接制御します。O・H111のような軟質状態は成形性と伸びを最大化し、深絞りや複雑な成形に適しています。一方、H3x系列は延性を犠牲にして大幅に高い降伏強さを提供し、成形時にはばね戻りが大きくなります。

溶接性は析出硬化を用いていないため全体的に優秀ですが、ヒートアフェクトゾーン(HAZ)の局所的軟化や回復現象により、冷間加工硬化状態の近傍で強度低下が起こる場合があります。設計時には硬質状態ごとのばね戻りや曲げ半径を考慮し、最大の延性が求められる場合は成形後のアニーリングを検討してください。

化学組成

元素	含有範囲（%）	備考
Si	≤ 0.25	不純物；相間化合物の生成を抑制するため制御。
Fe	≤ 0.40	不純物；高濃度で延性低下および介在物増加。
Mn	0.10–0.50	結晶粒構造制御；強度向上と再結晶耐性向上に寄与。
Mg	2.2–2.8	主合金元素；固溶体強化と耐食性向上を実現。
Cu	≤ 0.10	耐食性保持のため低濃度に制限；高濃度は孔食抵抗低下。
Zn	≤ 0.10	微量；一般に不純物として扱う。
Cr	0.15–0.35	結晶粒制御と冷間加工硬化状態の再結晶防止に寄与。
Ti	≤ 0.15	鋳造時の脱酸剤および結晶粒微細化剤；鍛造合金中は微量。
その他	≤ 0.05（各元素）/ ≤ 0.15（合計）	微量元素で制限があるためミル証明書で確認が必要。

マグネシウムはA5052の性能を決定付ける主要因であり、固溶体強化により降伏・引張強さを上げつつ軟質硬さでも良好な延性を維持します。クロムは製造・加工中の高温環境における再結晶を遅らせ、加工硬化状態の微細組織を保持する目的で制御添加されています。銅および亜鉛を低く抑えることで、塩素を含む環境下での孔食および割れ腐食に強い優れた耐食性を確保しています。

機械的性質

A5052は加工硬化型Al–Mg合金特有の引張特性を示します。軟質硬さは降伏強さが低い反面、延性が高く、H3xの硬さでは延性を犠牲にしつつ降伏強さと引張強さを大幅に高めます。降伏強さは冷間加工の度合いや板厚によって影響を受け、薄板の冷間圧延H32硬さでは構造用合金に匹敵する降伏強さに達することもありますが、厚板やアニーリング品ではかなり低下します。硬さは強度と同様の傾向を示し、現場での硬質状態の簡易確認に用いられます。

A5052の疲労性能はAl–Mg系としては一般に良好であり、疲労を遅延させる析出物が存在しないことが有利に働いています。疲労寿命を左右する主な要因は表面状態、成形による残留応力、溶接による影響であるため、適切な表面仕上げと溶接方法の資格検証が重要です。板厚は加工硬化の限界および塑性変形の拘束に影響し、薄板では冷間圧延による強化が容易ですが、厚板は同等の強度を得るためにより強い冷間加工を必要とします。

実用的な代表的性質値（一般的な値、プロジェクトごとにミル証明書で確認してください）を以下にまとめます。

項目	O状態／アニーリング品	代表的硬質（例：H32）	備考
引張強さ(UTS)	110–150 MPa	215–260 MPa	引張強さは硬質状態と厚みで大きく変動；H3x系はO状態のほぼ倍強度。
降伏強さ（0.2%オフセット）	35–70 MPa	140–200 MPa	H32硬さは製品形状や硬質状態により約140〜200MPa。
延伸率（50 mmゲージ長）	15–25%	6–12%	冷間加工の増加で延伸率は低下するが、多くのH硬さで成形性は確保。
硬さ（HB）	25–40	55–70	提示値は典型的なブリネル硬さ；ビッカースやロックウェル硬さとは異なります。

物理的性質

項目	値	備考
密度	2.68 g/cm³ (168 lb/ft³)	鍛造アルミニウム・マグネシウム合金の一般的な密度で、質量計算に有用。
融点範囲	約605～650 °C	固相線・液相線の範囲は正確な組成や不純物によって変動。
熱伝導率	約138 W/m·K (20 °C時)	純アルミより低いが、熱拡散用途に十分適する。
電気伝導率	約29～36 %IACS	マグネシウム等の固溶体による低下があるが、多くの電気エンクロージャやシールド用途に充分。
比熱	約900 J/kg·K	アルミ合金一般の値；熱容量や過渡熱解析に使用。
熱膨張係数	23.5～24.8 ×10⁻⁶ /K	他のアルミ合金とほぼ同等；異種材料との接合時の熱歪みに注目。

これらの物理特性により、A5052は軽量性、適度な熱伝導性、および温度変化に対する寸法の安定性を両立する用途に適しています。電気伝導率は純アルミに比べて低下しますが、多くの電気機器ケースやシールド用途には十分であり、最大伝導率を必要とする場合は1xxx系の低合金材が推奨されます。

熱設計においては、本合金の中程度の熱伝導率と比較的高い熱膨張係数を考慮し、特に鋼材や複合材料と接合した場合の過度な熱歪みを防ぐ必要があります。これは特に繰り返し温度変化が発生する環境で重要です。

製品形状

形状	代表的な厚さ・サイズ	強度特性	一般的な調質	備考
薄板（シート）	0.3 mm – 6 mm	冷間圧延により強度が向上	O, H111, H14, H32	クラッディング、パネル、船体に広く使用される。
板材（プレート）	6 mm – 50 mm	冷間加工量は少なく、加工硬化は低め	O, H32, H34, H38	構造用および溶接部品に使用される。厚板はH3x系調質で供給されることが多い。
押出材	数メートルまでの断面形状	押出比率と後加工によって特性が影響される	O, H111, H32	フレーム、レール、構造形材に使用される押出断面。
管材	外径6 mm – 200 mm	肉厚が達成できる強度に影響	O, H14, H32	燃料タンク、HVAC、船舶配管用の溶接・無縫管。
丸棒 / 棒材	直径最大約100 mm	機械加工性および冷間加工に依存	O, H14, H16	切削加工用のソリッドバーや旋盤部品。

薄板および板材の製造過程（冷間圧延、ストレッチレベリング）は転位密度と結晶配向を変化させ、降伏強さや伸びに直接影響を与えます。押出材や管材は加工を容易にするために比較的軟らかい調質で製造され、その後冷間加工により強度を高めることがあります。

製品形状の選択は加工ニーズに基づきます：薄板は成形や深絞りに、板材は溶接を要する構造用部品に、押出材は複雑な断面形状に、管材や棒材は組立品や機械加工品に適しています。生産後に冷間加工や焼なまし工程を加えることで、意図した製造工程に合わせた機械的性能調整が可能です。

等価鋼種

規格	鋼種	地域	備考
AA	A5052	アメリカ	Aluminum Associationの指定であり、ミルのデータシートで広く参照される。
UNS	A95052	国際	A5052のUnified Numbering System指定。
EN AW	EN AW-5251 / EN AW-5052（要確認）	ヨーロッパ	ヨーロッパでの指定はメーカーによって異なるため、化学組成での正確な確認が必要。
JIS	A5052	日本	日本工業規格でも5xxx系合金は同じ数字指定を用いることが多い。
GB/T	AlMg2.5	中国	中国指定で、マグネシウム含有量が類似のAl–Mg合金に対応。化学仕様の確認が必要。

各規格間の等価性はおおよそのものであり、製造方法、不純物規制、許容される微量元素が地域やミルにより異なるため、重要用途には必ず供給元のミル証明書に記載の化学成分および機械的性質を詳細に照合してください。

耐食性

A5052は大気中で非常に良好な耐食性を示し、そのマグネシウム含有と低銅成分により、特に海水や塩化物環境で優れた耐食性を発揮します。本合金は保護膜となる酸化皮膜を形成し、ピット腐食および一般腐食に対して多くの熱処理型合金（CuやZn含有量が高いもの）より優れた長期耐久性を持ちます。外観や追加のバリア保護が必要な場合は、表面処理や陽極酸化処理（アルマイト処理）により性能をさらに向上させることが可能です。

海水や飛沫帯などの環境では、A5052は一般に6xxx系や2xxx系合金に比べてピット腐食耐性が高く、そのため船体や燃料タンク、デッキハードウェアなどに広く採用されています。ただし、銅合金やステンレス鋼などのより貴な金属とガルバニック接触する場合は局所腐食が起こりやすいため、混合金属構成時は締結部品の選定や電気的絶縁が重要です。

応力腐食割れ（SCC）の感受性は高強度の熱処理型合金より低いものの、引張応力と塩化物環境が組み合わさると、高応力部位では割れの発生があり得ます。設計段階で重要箇所に引張残留応力を導入しないように配慮し、排水性を良くし、長期間の浸漬が見込まれる場合は犠牲防食や適切な締結部材の使用を検討してください。

加工特性

溶接性

A5052はTIG（GTAW）やMIG（GMAW）などの一般的な溶融溶接法で良好に溶接可能であり、薄板の場合は抵抗スポット溶接でも優れた性能を示します。適合する母材と腐食特性を維持し、熱割れリスクを抑制するためにER5356やER5183などのフィラーが推奨されます。ER5356は強度と延性のバランスが良く多用されます。熱割れのリスクは2xxx系や7xxx系合金に比べ低いですが、溶接部の熱影響部（HAZ）軟化により冷間加工調質品の強度が低下することもあるため、高応力部の溶接は機械的性質の確認が必要です。

機械加工性

A5052の機械加工性は中程度で、多くのAl–Si鋳造合金より良好ですが、切削性の良い2xxx系に劣ります。高速鋼や超硬工具での切削が可能で、剛性の高い治具、正面ラジアス工具、適切な切りくず制御が必要です。長い薄いリボン状の切りくずを避けるために刃形を工夫します。高い主軸回転数、中程度の送り速度、アルミ用切削液を用いることでビルドアップエッジを抑制し、良好な表面仕上げが得られます。薄肉部では加工硬化が起こりやすいため工具摩耗は中程度です。

成形性

A5052の軟らかい調質は深絞り、ヘミング、複雑なプレス成形に非常に適しています。最小曲げ半径は調質と板厚によりますが、一般に軟調質で板厚1～3T程度（Tは板厚）が目安です。冷間加工により強度とバネ性が増加するため、H32やH34調質の部品は型補正や成形後の応力除去または部分焼なましが必要となる場合があります。ウォーム成形により成形限界が拡大しますが、標準的な5052用途ではあまり用いられません。複雑形状は成形試験を推奨します。

熱処理特性

A5052は非熱処理型合金で、6xxx系や7xxx系のような固溶化処理や時効硬化による強化はありません。強度向上は主に冷間加工（加工硬化）と、熱処理中の回復を抑制するクロムなどの安定化元素の効果によります。

焼なまし（軟化）は適切な温度（一般的には部分・全焼なましで約300～415 °C、断面サイズや供給元による）で行い、転位密度を低減して延性を回復させます。H3x系の安定調質は、冷間加工の一部を残したまま残留応力を低減するために制御加熱で作られます。成形後に熱処理を施し、機械的性質やバネ性を調整する用途もあります。

高温特性

A5052は温度上昇に伴い徐々に強度が低下し、約100～150 °C以上で降伏強さが顕著に減少します。250 °Cを超える高温サービスでは室温での強度の多くを失うため、連続使用では100 °C以下に保つことが推奨されます。

アルミニウムは速やかに保護酸化膜を形成するため、高温での酸化は鉄鋼に比べて少ないですが、長時間の高温曝露により加工硬化組織の回復や焼なましが促進され軟化が進みます。溶接熱影響部（HAZ）では局所的な回復と強度低下が起こるため、エンジニアは調質マージンの確保や補強設計でHAZ低下を考慮すべきです。

用途例

産業分野	代表部品例	A5052が選ばれる理由
自動車	燃料系部品、商用車のボディパネル	優れた成形性、耐食性、燃料系および外装部品に適した溶接性。
海洋	船体パネル、デッキハードウェア、付属品	優秀な海水耐食性と高い強さ対重量比。
航空宇宙	二次構造材、ブラケット、フェアリング	軽量、耐食性良好、成形・溶接性が良い。
電子機器	筐体、放熱板	十分な熱伝導性と成形性、EMI/熱管理部品に適合。
HVAC / 建設	ダクト、屋根材、クラッディング	耐候性、加工のしやすさ、シート・コイルの豊富な供給形態。

A5052は加工のしやすさ、耐食性、適度な機械的性質の組合せにより、最も高い強度が求められる場合よりも使用環境や製造性を重視する部品に最適な合金です。板材、薄板、押出材の幅広い製品形態の入手性が生産と調達を効率的にします。

選定ポイント

A5052は、商業純アルミニウム（1100）よりも高い強度が求められる場合に、優れた成形性と耐食性を維持しながら選択される優れた材料です。1100と比較すると、A5052は電気伝導性の一部や深絞り性がやや低下する代わりに、機械的強度および耐久性が大幅に向上しています。

3003やその他のMn含有の加工硬化合金と比較すると、A5052はMg含有量が高いため、一般的に強度が高く、塩化物環境下での孔食抵抗にも優れています。熱処理可能合金に対しては