アルミニウム EN AW-5086：組成、特性、調質ガイドおよび用途

総合概要

EN AW-5086は5xxx系アルミニウム合金に属し、主な合金元素がマグネシウムであることが特徴です。この系統は、熱処理による強化ができない非熱処理系合金に分類され、機械的強度はMgによる固溶強化および加工硬化（塑性変形）と特定の調質における応力時効によって得られます。

EN AW-5086の主要合金元素はマグネシウムであり、マンガンが多く含まれ、鉄、ケイ素、クロムおよび微量元素は管理された少量が含まれています。Mgの含有により強度が主に向上し、塩化物環境における耐食性が改善される一方、Mnは結晶粒を細かくし、加工後の強度保持に寄与します。

EN AW-5086の主な特性は、非熱処理系アルミとしては中~高強度のバランスの取れた強度、海水や海洋大気に対する非常に良好な耐食性、従来の溶融溶接法による優れた溶接性、そして軟質調質で供給される場合の合理的な成形性です。これらの特性により、海洋分野、輸送機器、圧力容器、低温用途に広く用いられています。

設計者は、耐食性、溶接性、靭性のバランスが熱処理系合金で得られる最高強度よりも重要な場合にEN AW-5086を選択します。塩水などの過酷な環境下での構造的完全性が必要とされるが、複雑な熱処理工程を避けたい場合に特に適しています。

調質バリエーション

調質	強度レベル	伸び	成形性	溶接性	備考
O	低い	高い	非常に良好	非常に良好	完全に焼きなまし済み。複雑な成形や引抜きに最適
H111	中低	中程度	非常に良好	非常に良好	わずかに加工硬化。圧延後の自然調質として多い
H32	中程度	中程度	良好	非常に良好	加工硬化および安定化。構造用板材として一般的
H34	中高	やや低め	普通	非常に良好	強度向上を目的としたより強い加工硬化
H36	高い	低~中程度	低下	非常に良好	厚肉部品向けのより強い加工硬化状態
H116	中程度	中程度	良好	非常に良好	耐食性および溶接特性を改善する安定化処理済み。海洋用グレード
H321	中程度	中程度	良好	非常に良好	感応化防止のための低温時効による安定化

調質の選択はEN AW-5086の機械的特性および成形挙動に大きく影響します。非熱処理合金のため、中高強度調質は塑性変形および自然あるいは制御された安定化によってのみ得られます。設計者は所望の降伏強さ・引張強さと曲げ半径および伸びとのバランスを考慮し、深絞り加工には軟質調質を、構造的剛性やばね戻りを抑えたい場合は硬質のH調質を選びます。

化学成分

元素	含有範囲（％）	備考
Si	≤ 0.40	粒間化合物を抑え、靭性を維持するための低ケイ素管理
Fe	≤ 0.50	硬質粒間化合物を形成する不純物として制限し、延性保持
Mn	0.20–0.7	結晶粒微細化およびMgの脆化を相殺し、強度向上に寄与
Mg	3.5–4.5	主強化元素。耐食性と溶接性に決定的な影響
Cu	≤ 0.10	耐食性低下および応力腐食割れ感受性を避けるため低含有
Zn	≤ 0.25	微量。過剰Znは犠牲防食や局部腐食を促進
Cr	0.05–0.25	粒度制御および熱加工後の強度保持向上
Ti	≤ 0.15	微粒子生成による結晶粒微細化および機械的均質性向上
その他（各々）	≤ 0.05	性質の予測性を維持する微量元素管理

EN AW-5086の成分は、低強度の3xxx系と高Mg含有の5xxx系の中間に位置します。Mgは固溶強化をもたらし、MnおよびCrは結晶粒の管理と再結晶抑制に寄与します。Fe、Si、Cuの厳密な管理は、脆い粒間化合物の形成抑制および塩化物含有環境での孔食や溶接部性能維持に極めて重要です。

機械的特性

EN AW-5086の引張挙動は非熱処理Al-Mg合金として典型的で、加工硬化により強度が上がる一方、延性は低下します。低温でも良好な靭性を示し、厚さや調質によって引張特性や延性に大きな影響があります。

降伏強さは調質および厚みで変化し、制御された冷間加工により得られるH調質はOやH111に比べて高い降伏および引張強さを示します。硬さも同様に加工硬化の程度に従いビッカース/ブリネル硬さが上昇しますが、加工硬化は成形性を低下させ、ばね戻りを増加させます。

疲労性能は、適切な設計のもとで、合金の延性と海水環境における耐腐食疲労性により、溶接有無にかかわらず良好です。厚板部品は高い絶対剛性を保持可能ですが、溶接や冷間加工後の時効や残留応力分布が異なるため、重要な部品には適正確認試験が必要です。

特性	O/焼なまし	代表的調質（H32 / H116）	備考
引張強さ	約120–200 MPa	約220–330 MPa	厚さ・加工硬化で幅広く変動。設計要求に合わせて調質選択を
降伏強さ	約55–120 MPa	約140–260 MPa	加工硬化や安定化により大幅に向上
伸び	約20–35％	約8–18％	軟質調質が成形加工向けに高い伸びを提供
硬さ	約30–45 HV	約60–95 HV	加工硬化レベルに比例し、切削や成形に影響

物理的特性

特性	値	備考
密度	2.66 g/cm³	Al-Mg合金として標準的。高強度質量比が有利
融点範囲	約570–650 °C	組成や不純物により固相線から液相線の幅あり
熱伝導率	約140–165 W/m·K	純アルミより低いが放熱性は良好
電気伝導率	約30–40 %IACS	固溶Mgによる純アルミ比低下
比熱	約0.90 kJ/kg·K	常温付近のアルミ典型値
熱膨張率	約23–24 µm/m·K	中程度の熱膨張。異種金属との接合設計時に重要

物理特性から、EN AW-5086はアルミニウムの利点を多く保持しており、低密度により質量当たりの剛性やエネルギー吸収性が高いです。熱・電気伝導率は純アルミより低いものの、放熱や熱管理用途には十分であり、鉄や複合材との接合時には熱膨張差を考慮する必要があります。

製品形状

形状	代表的板厚／サイズ	強度挙動	代表的調質	備考
板材（シート）	0.5–6.0 mm	調質により挙動大きく変化	O, H111, H32, H116	船体パネル、構造用皮膜、圧力容器に多用
厚板（プレート）	6–200 mm以上	厚板は重い加工硬化や調質が必要	H34, H36, H116	大型海洋構造物や装甲用で使用。成形性は限定的
押出材	断面形状多様	押出後に冷間加工でH調質に仕上げ可能	O, H111, H32	枠組み、手摺、補強材として一般的
チューブ	直径 Ø10 mm–300 mm	溶接またはシームレス。肉厚によって強度や座屈に影響	H32, H111	流体配管、構造材、圧力ラインに広く使用
丸棒・棒鋼	直径 Ø3 mm–200 mm	引抜きや圧延後に加工硬化可能	H111, H34	継手、ファスナー、機械加工部品に使用

製品形状ごとに加工法が異なり、板材・厚板は一般的に圧延後に冷間加工や安定化処理で調質を調整します。押出材はビレットの温度管理や急冷が均一なMg分布を保持するために重要です。厚板は成形性が低く、主に溶接や機械加工用途で用いられ、板材は複雑な成形や接合が求められる部品に適しています。

同等グレード

規格	グレード	地域	備考
AA / ASTM	5086	米国	一般的な市販銘柄；複数のASTM規格に準拠
EN AW	5086	ヨーロッパ	EN規格下のAlMg4.5Mn相当品で類似の成分管理
JIS	A5086（またはAl-Mg系）	日本	同等のAl–Mg–Mn系列銘柄；製造規格に差異あり
GB/T	5086	中国	類似成分範囲の中国国家標準グレード

主要規格間でほぼ同等ですが、許容不純物レベル、硬質定義、試験プロトコルに若干の差異があります。購買時は具体的に用いる規格書（ASTM、EN、JIS、GB/T）を参照し、正確な成分限界、機械的試験要件、表面仕上げ基準を確認してください。

耐食性

EN AW-5086は大気環境で優れた耐食性を示し、Mg含有により安定した酸化物／水酸化物被膜を形成するため海洋環境で広く使用されます。塩化物含有環境での孔食耐性は多くのアルミニウム合金と比較して良好ですが、応力集中部や不十分な表面処理部で局部腐食が発生することがあります。

海水および波しぶき帯では、EN AW-5086は多くの熱処理型アルミ合金より全般的および局部腐食に対して優れています。これは孔食を促進する陽極沈殿物を含まないためです。5086の応力腐食割れ（SCC）感受性は高強度アルミ合金より一般的に低いですが、Mg含有量や熱処理条件に応じてリスクは増加します。

5086を銅やステンレス鋼などの陰極金属と接合する場合は、接触腐食を管理する必要があります。5086は多くの鋼種に対して陽極性であり、コーティングや絶縁ガスケットで保護または分離可能です。3xxx系（Al-Mn系）合金と比較して、5086は同等かそれ以上の耐食性を維持しながら高強度を提供します。6xxx系・7xxx系の熱処理型合金に対しては、海洋環境における耐腐食性で大きく優れています。

加工性

溶接性

EN AW-5086はTIGやMIGなど一般的な溶融溶接に非常に適しており、適切な溶加材と手順で母材に近い機械的性質を得られます。推奨される溶加材はAl-Mg系合金（例：5183、5356）で、強度・耐食性能を合わせて選択します。溶加材の選択や前後処理は熱影響部（HAZ）の特性制御に重要です。5086は高銅合金に比べて熱割れのリスクが低いですが、良好なシールドと清浄化により水素多孔および汚染を抑制する必要があります。

加工性

EN AW-5086の切削加工性は中程度であり、高速加工を意図する2xxx系や6xxx系よりはやや劣ります。軟質硬さの材料で最も加工しやすく、切りくずは連続的で延性のあるものになりやすいため、送りとチップブレーカーの制御が必要です。カーバイド工具の使用が推奨され、高硬度H系硬さの場合は工具の摩耗や熱硬化を抑えるため切削速度・送り速度を抑えます。

成形性

焼なまし（O硬さ）および軽度加工硬さ（H111など）で優れた成形性を持ち、深絞り、張り出し、複雑なプレス加工が可能です。曲げ半径は硬さと板厚に応じて選択し、軟質系では板厚の1倍から3倍程度が最低内側曲げ半径の目安となり、H32やH36など硬質条件ではより大きくします。冷間加工により強度は増しますが伸び性が低下しばね効果が強くなるため、重板厚の場合は温間成形や段階的変形で厳しい曲げ半径を実現することもあります。

熱処理特性

EN AW-5086は熱処理による強度向上ができない非熱処理型合金であり、6xxx系や7xxx系のような固溶化処理と人工時効での強化はできません。代わりに冷間加工（加工硬化）で強度を高め、自然または制御された安定化処理により残留応力を低減し、さらなる時効硬化の進行を抑制します。

焼なまし（O硬さ）は加工硬化を除去し延性を回復させるために行われ、高温条件での加熱後、変形や結晶粒の粗大化を防ぐために制御冷却されます。安定化処理（例：H116）は低温での時効や管理された保管により強度、耐食性、溶接性のバランスを取り、望ましくない析出物の生成を抑制します。

高温特性

EN AW-5086は中程度の高温まで有用な機械的性質を保持しますが、使用温度の上昇に伴い降伏強さや疲労強さは著しく低下します。温度が約100〜150 °Cに近づくと強度低下が顕著であり、長期の構造用途では中程度の温度に制限するか実証的な適合性評価が必要です。

アルミ合金は空気中での酸化・スケーリングは最小限ですが、塩素含有高温環境に長期間曝露されると腐食が促進されます。溶接部の熱影響部は高温使用で軟化し強度低下が起こるため、設計時および後処理時には温度・応力・腐食性物質の複合影響を考慮する必要があります。

用途例

産業分野	代表部品	EN AW-5086採用理由
海洋	船体板、デッキ、上部構造体	優れた海水耐食性と良好な強度対重量比
自動車・輸送機器	トレーラーパネル、燃料タンク、構造部材	良好な溶接性、耐衝撃性および耐腐食性
航空宇宙	二次構造材、付属品	良好な靭性、溶接性および中程度の構造強度
圧力容器・低温機器	貯蔵タンク、低温容器	低温での靭性および溶接性
産業用・熱交換器	熱交換器、マニホールド	十分な熱伝導性と耐腐食性

EN AW-5086は、耐食性、溶接性、かつ中程度の構造強度をバランス良く求められる場面で選ばれ、特に海洋および輸送分野で広く使用されています。軟質硬さでの優れた成形性と一般的な溶接方法による接合が可能なことから、製作品の適用範囲が広いです。

選定のポイント

塩化物環境での耐久性に優れ、良好な溶接性と中程度の構造強度を要求される設計にはEN AW-5086を選択してください。熱処理型合金で問題となる腐食や水素起因のトラブルを回避できるため、海洋構造物や溶接加工品で実用的な選択肢となります。

商用純アルミ（1100）と比べると、電気・熱伝導性や成形性は若干低下しますが、強度と構造性能が大幅に向上します。3003や5052などの加工硬化型合金と比べても通常は強度が高く、同等かそれ以上の海洋腐食耐性を持ち、やや価格が高くなる場合があります。

6061などの熱処理型合金と比較すると、最高引張強さは劣りますが、優れた海水耐食性や熱処理不要の溶接性、良好な靭性が求められる用途で好まれます。

まとめ

EN AW-5086は、熱処理の複雑さがなく、溶接性・耐食性・加工硬化による強度を高い次元でバランスよく備えているため、海洋、圧力容器、構造製作の分野で現在も広く使用されているアルミ合金です。