アルミニウム EN AW-5052：組成、特性、硬質状態ガイドおよび用途

総合概要

EN AW-5052は、主成分としてマグネシウムを含む5xxx系アルミニウム合金に属します。このシリーズは熱処理による強化ができず、主にマグネシウムの固溶強化と加工硬化によって強度が向上します。析出硬化処理によるものではありません。

5052の主要な合金元素はマグネシウム（約2.2〜2.8％）で、結晶粒の制御および耐食性向上のために微量のクロム（約0.15〜0.35％）が添加されています。この合金は中程度の強度、特に海洋環境や塩化物を含む環境下での優れた耐食性、一般的な溶接（融接および抵抗溶接）に対する良好な溶接性、そして焼きなまし状態や加工硬化により変わる適度な冷間成形性というバランスの取れた特性を有しています。

EN AW-5052は、海洋・オフショア構造物、輸送・トラック車体、圧力容器、燃料タンク、腐食性の大気や塩水噴霧に曝される建築部材などの分野で広く使用されています。純アルミより高い強度、他の多くの合金に比べて優れた耐食性、良好な成形性および溶接性を求める場合に、合理的なコストで選択されます。

多くの熱処理系合金と比較すると、5052はピーク強度を犠牲にして、耐食性の一貫性と加工の容易さを優先しています。選択理由は主に環境条件、溶接・成形要件、そして加工の複雑化や歪みの発生を抑えるための時効硬化サイクルの回避にあります。

加工硬さ（テンパー）の種類

テンパー	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低	高い（12〜25％）	優秀	優秀	完全焼なまし状態；深絞りや複雑成形に最適な最大の延性。
H14	中	中程度（8〜15％）	良好	優秀	半硬質の冷間加工状態；中強度の板材によく用いられる。
H16	中〜高	中程度（6〜12％）	良好	優秀	H14よりも高い加工硬化；成形性と強度のバランス。
H18	高	低い（3〜8％）	やや劣る	優秀	全硬質の冷間加工；最高の冷間加工強度だが延性は低下。
H32	中〜高	低〜中（4〜10％）	良好	優秀	加工硬化および安定化処理済み；5052板材・プレートで広く使われるテンパー。
H34	高	低い（3〜8％）	やや劣る	優秀	H32よりも重い加工硬化；高い圧延後強度が求められる場合に使用。
H111	可変	可変	可変	優秀	加工や熱処理の影響を受けないテンパー；一定の強度が必要な限定的成形で使用。

テンパーはEN AW-5052の強度と延性のトレードオフを直接制御します。焼なましのOは深絞りや複雑な成形に最適な最大成形性を提供し、一方でH系テンパーは転位密度を高めて降伏強さおよび引張強さを向上させますが、その分伸びは犠牲になります。

テンパーの選択は、後工程を考慮する必要があります。重度に冷間加工されたテンパーは強度が高いですが、曲げ加工時のばね戻りや割れのリスクが増加します。Oや軽度硬化テンパーは溶接や成形での端部割れが減少します。

化学成分

元素	含有範囲（％）	備考
Si	≤ 0.25	溶解過程での不純物；低シリコンにより延性および成形性を維持。
Fe	≤ 0.4	一般的な不純物；過剰な鉄は硬質の介在物を生成し、靭性や延性を低下させる可能性あり。
Mn	≤ 0.1	微量許容；高Mnは5052には通常含まれない。
Mg	2.2〜2.8	主強化元素；強度増加と塩化物環境での耐ピッチング性能向上。
Cu	≤ 0.1	耐食性を維持するために極めて低く抑えられている；Cu増加は応力腐食割れ耐性を低下させる。
Zn	≤ 0.1	耐食性と溶接性維持のため低濃度に制限。
Cr	0.15〜0.35	結晶粒微細化および耐食性向上；再結晶を抑制し、成形後の強度を保持。
Ti	≤ 0.15	結晶粒制御のための微量添加；通常は低濃度。
その他（各々）	≤ 0.05	微量元素および残留成分；アルミニウムが残りのバランス。

マグネシウムは5052の特性を特徴づける主要合金元素であり、固溶強化により常温強度を高め、塩化物含有環境下でのピッチング耐性を向上させます。クロムは結晶粒界を固定し、焼なましや成形時の再結晶を抑制して、強度と延性の望ましい組み合わせを保持します。

銅、亜鉛、鉄は低濃度に制限されており、一般腐食やガルバニック腐食に悪影響を与えないように配慮されています。アルミニウムがバランスとして残っており、良好な導電性と軽量化に寄与しています。

機械的性質

EN AW-5052は、固溶強化と加工硬化に起因する引張特性を示します。焼なまし状態では均一に降伏し、比較的高い伸びを持つため、深絞りや複雑形状の成形に適しています。加工硬化は降伏強さと引張強さを増加させますが、均一および全伸び範囲を狭め、成形時のばね戻りを増加させます。

降伏強さと引張強さは板厚とテンパーに依存します。薄板のH系テンパーは同じテンパーの厚板に比べて降伏強さが高くなります。硬さは冷間加工量に比例し、強度と相関します。疲労強度は同クラスのアルミニウム合金としては一般に良好ですが、表面仕上げや残留応力、塩化物曝露に敏感で、亀裂の発生を促進することがあります。

疲労寿命は平均応力および成形や溶接によって導入される引張残留応力の増加と共に減少します。板厚は圧延によるテクスチャーおよびひずみ分布を通じて機械的性質に影響を与え、薄板ほど同じテンパーでの加工硬化関連強度が高くなる傾向があります。

特性	O／焼なまし	代表的テンパー（例：H32/H34）	備考
引張強さ	110〜155 MPa	200〜260 MPa	板厚および冷間加工度により変動；H系テンパーは著しく高強度。
降伏強さ	35〜85 MPa	120〜210 MPa	加工硬化により大幅に増加；降伏定義はオフセット基準に依存。
伸び	12〜25％	3〜12％	硬化が進むにつれ延性は低下；焼なましは深絞りに最適。
硬さ	約25〜50 HB	約60〜95 HB	加工硬化に伴い増加し、引張強さと相関。

物理的性質

特性	値	備考
密度	2.68 g/cm³	圧延アルミニウム合金の典型的値；鋼材に比べて高い比強度を提供。
溶融範囲	約605〜645 °C	合金成分により若干変動；融着溶接やろう付け時は注意必要。
熱伝導率	約120〜135 W/m·K	純アルミより低いものの、熱散逸用途に適する良好な伝導性。
電気伝導率	約34〜38 % IACS	Mgの影響で純アルミより低減；高伝導性が必須でないバスバーや接地用途には適合。
比熱	約880〜900 J/kg·K	他のアルミ合金と同等；熱容量の計算に有用。
熱膨張係数	約23〜24 ×10⁻⁶ /°C	鋼材に比べて高い；異種金属接合時は温度差による膨張差を考慮すべき。

低密度と中程度の熱伝導率の組み合わせにより、5052は軽量構造物でありながら熱散逸性能を求められる用途に魅力的です。熱膨張と熱伝導率は、熱特性が大きく異なる材料との接合設計時に考慮する必要があります。

電気伝導率は多くのシャーシや接地用途で十分ですが、導体用に特化した純度の高い合金には劣ります。電子機器筐体においては、機械的特性と電気的特性の両面から5052の選択を検討してください。

製品形態

形態	一般的な厚さ/サイズ	強度特性	一般的な硬さ状態	備考
シート	0.2–6.0 mm	厚さに対して良好な強度を有し、冷間加工に良く反応する	O, H14, H16, H32	パネルや成形部品に広く使用され、コイルや切断品が入手可能。
プレート	6–200 mm	厚板では低いひずみ硬化率；管理圧延で製造される	O, H111, H32	板厚方向の特性や曲げ剛性が求められる用途で使用される。
押出形材	大型断面までの形状	押出後の硬さ状態および冷間加工により強度変化	O, H32	構造フレームやシャーシ用の押出形状。
チューブ	外径および肉厚に依存	製造方法によりシートやプレートと類似した挙動	O, H32	燃料ラインやフレームに用いられる無縫および溶接チューブ。
バー／ロッド	3–200 mm	前処理により機械的特性が影響される	O, H111	機械加工部品や構造部品に使用される。

加工ルートは最終性能に影響を与える：シートやプレートの製造では圧延組織が成形性や方向性特性に影響を及ぼす一方、押出材は断面強度を最適化できる設計が可能。溶接時の熱入力および曲げやフランジ加工に伴う冷間加工により、特定の硬さ状態を選定しないと特性劣化を招くことがある。

サプライチェーンでは、多くの市場で5052のシートおよびコイルの入手が一般的であり、海洋および建築分野向けにはアノダイズ処理やパルス電流溶接などの特殊合金加工が広く提供されている。

対応規格

規格	グレード	地域	備考
AA	5052	米国	鍛造材用アルミニウム協会の一般指定。
EN AW	5052	ヨーロッパ	EN AW-5052はAA5052組成と整合した欧州規格指定。
JIS	A5052	日本	概ね同等で類似の組成範囲および認められた硬さ状態。
GB/T	5182-5052	中国	マグネシウム含有類似合金のGB/T規格。プロセスや許容差に若干の差異あり。

対応する各規格は一般的な工学用途では互換性があるが、製造公差、表面状態、許容不純物レベルに違いがある場合がある。重要用途や特定規格のトレーサビリティが求められる場合は、購入時に対象の規格番号および硬さコードの確認が必須である。

地域毎の規格では製品形態、試験要件、腐食や成形性に影響する微量元素の許容範囲が異なる場合があり、受入試験用の認証内容を必ず確認すること。

耐食性

EN AW-5052は大気および多くの海洋環境下で優れた一般耐食性を示す。マグネシウムが塩化物環境での孔食耐性を向上させ、クロムの存在が保護酸化膜の安定化を助けるため、5052は塩水スプレーに曝される船体、デッキ、建築外装材の用途に適している。

長期の海水浸漬や波しぶきゾーンでは、5052は孔食や応力腐食割れを起こしやすい2xxx系列や7xxx系列合金よりもはるかに優れた耐食性を発揮する。ただし強酸性・強アルカリ環境下では局所的な腐食が起こる場合があり、重要部品は環境特性に基づいた耐食試験の実施を推奨する。

応力腐食割れ（SCC）感受性は、熱処理可能な高強度合金と比較して低いが、高引張残留応力と腐食性物質の組み合わせではどの合金種でもSCCが発生しうる。銅や一部のステンレス鋼などより貴な材料との接触腐食も5052の腐食を加速させるため、絶縁材の設置や湿乾界面の適切な設計が必須である。

3003系や1100系合金と比較すると、Mg含有により孔食耐性が大幅に向上し強度も高い。一方で6xxx系や7xxx系と比較すると機械的強度のピークは劣るが、海洋耐食性と溶接性に優れている。

加工性

溶接性

EN AW-5052はTIG、MIG/GMAW、抵抗溶接で容易に溶接可能で、熱割れのリスクが低い。溶接金属の耐食性と強度を合わせるには5183系や5556系の充填材が推奨され、一般的な接合には5356系もよく使われる。母材がひずみ硬化状態の場合、熱影響部で局所的な軟化が生じるため、重要寸法精度が求められる場合は溶接後の応力除去処理や再加工が必要となる場合がある。

機械加工性

5052の機械加工性は中程度からやや低く、切削性に優れる自由切削アルミ合金よりは劣る。カッターはポジティブ刃角を持つカーバイドまたは被膜付高速鋼工具を使用すべき。切削速度は中程度で、適切な送り速度と工具形状により切りくず制御が可能である。速度が低すぎるか潤滑が不十分だとビルドアップエッジが発生しやすい。精密部品製造では、加工変形を抑えるために予め硬化処理を施すか、加工時の変形を最小限に抑える硬さ状態を指定することが望ましい。

成形性

成形性は焼なましO硬さ状態で非常に良好であり、H14やH32の軽硬化状態でも良好である。深絞り、曲げ加工、ストレッチ成形、ロール成形に対応可能。最小曲げ半径は硬さ状態および板厚で異なるが、焼なましシートは比較的狭い曲げが可能（多くの場合厚さの0.5～1.0倍程度）。完全硬化状態では、エッジ割れを防ぐためより大きな半径や中間焼なましが必要となることがある。連続成形加工では加工硬化の進行による脆性破壊を防ぐために注意が求められる。

熱処理挙動

EN AW-5052は熱処理による強化を受けない合金であり、6xxx系や7xxx系のような析出強化は起こらない。強度向上は主に冷間加工（ひずみ硬化）と微量クロム添加による再結晶制御によって達成される。

焼なまし（O硬さ）は、製品形態・板厚により異なるが一般的に345～415 °C程度の高温保温処理と制御冷却で行われ、延性回復と残留応力低減を実現する。安定化硬さ状態（例：H32）は、ひずみ硬化後に軽度の熱安定化処理をして中程度の使用温度範囲で軟化を抑制している。

析出硬化が不可能なため、設計者は機械加工（冷間加工）、管理圧延、合金の硬さ管理によって強度と延性の要求を満たす必要があり、溶解処理および時効処理には頼らない。

高温性能

高温環境下では固溶体強化効果の低下と熱活性回復過程の進行により、EN AW-5052は降伏強さおよび引張強さが段階的に低下する。約100～125 °Cまでの連続使用温度では顕著な性能劣化は少ないが、150 °C以上の長時間暴露は強度と寸法安定性を著しく損なう。

耐酸化性は良好で、自然に形成されるAl2O3層が表面を保護するが、高温スケール形成の耐性は主設計利点ではない。溶接部や熱影響部は、熱サイクルを受けると強度低下が特に顕著であり、サイクル高温や熱勾配のかかる部品使用時は注意が必要である。

耐クリープ性は高温用アルミニウム合金や鋼と比較して限られているため、高温環境で荷重支持部材としての採用は、専用の高温試験なしには避けるべきである。

用途例

業界	代表部品	EN AW-5052が選ばれる理由
自動車	燃料タンク、トラックボディ、パネル	中程度の強度における優れた耐食性、成形性および溶接性。
海洋	船体、ボートトップ、隔壁	塩水での孔食耐性と軽量かつ高強度。
航空宇宙	内装部品、フェアリング	耐食性、加工容易性、二次構造用として十分な強度。
電子機器	筐体、ヒートシンク	熱伝導性と耐食性、成形性の組み合わせ。
建築	屋根材、被覆材、雨樋	耐候性、美観仕上げの容易さ、加工性。

EN AW-5052は腐食環境に曝される成形および溶接が必要な部品（例えば海洋デッキフィッティングや輸送用燃料システム）に多く選ばれている。総合的な特性バランスに優れ、破壊モードが稀で耐食性能を重視する多業種で汎用性の高い材料である。

選定のポイント

EN AW-5052を選択する際は、塩化物を含む大気での耐食性、良好な溶接性、適度な構造強度を優先し、かつ軽量であることが重要です。最高の電気伝導率や最大限の靭性が求められる場合は、純アルミニウム（1100）や特別に処理された合金が適していますが、これらは5052に比べて強度が大幅に低くなります。

3003と比較すると、5052はマグネシウム含有量の増加により強度が高く、塩化物によるピット腐食耐性も著しく優れています。したがって、成形性のわずかな低下よりも高い強度と海洋腐食耐性を重視する場合は5052を選択してください。6061のような熱処理可能合金と比べると、5052はピーク強度はやや劣るものの、耐食性に優れ、熱処理（固溶化焼き入れ・時効）が不要で加工が簡便なため、溶接を伴う海洋または建築用途に適しています。

購買担当者にとっては、コストと入手可能性を設計環境の要求とバランスを取ることが重要です。5052は板材、プレート、チューブで広く流通しており、腐食および溶接性が設計のキードライバーとなる海洋、輸送、建築用途において、実用的に最適な特性の組み合わせを提供することが多いです。

まとめ

EN AW-5052は、マグネシウムによる強度向上、塩化物含有環境における優れた耐食性、成形および溶接による幅広い加工性を独自に高いレベルで両立するため、依然として非常に重要なエンジニアリング合金です。熱処理不要で加工が容易なため、信頼性の高い特性バランスが求められる海洋、輸送、建築分野での耐久使用に適しています。