アルミニウム EN AW-6082:組成、特性、焼きならし一覧および用途

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総合概要

EN AW-6082は、マグネシウムとシリコンを主な合金元素とする6xxx系アルミニウム合金の一つです。この合金群は熱処理が可能で、時効により金属間化合物であるMg2Si相を形成し、T系列の焼き戻し硬化条件下での主な強化機構となります。

6082は、中~高強度のバランスの取れた性能、大気中および軽度腐食環境での良好な耐食性、さらに高強度のAl–ZnやAl–Cu合金に比べて優れた溶接性を特徴とします。アニーリングまたはT4状態では中程度の成形性を示し、押出材や板材において良好な加工性と構造安定性を保持するため、構造用途の定番材料となっています。

EN AW-6082を使用する代表的な業界は、自動車構造部品、輸送用トレーラー、船舶の上部構造、一般的な機械加工製作物、建築用プロファイルなどです。強度向上と加工性の改善が要求される押出断面では6061よりも6082が選ばれることが多く、応力腐食割れ耐性の向上や厚断面での機械的安定性の観点からは、MnやMg含有量の低い6xxx系合金よりも6082が好まれます。

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 優秀 優秀 最高の延性を得るための完全退火状態
T4 中程度 非常に良好 非常に良好 固溶熱処理および自然時効
T6 低〜中程度 良好 固溶熱処理後、人工時効により最高強度を実現
T651 低〜中程度 良好 T6調質に伸び矯正応力除去処理を施し、残留変形を最小化
H14 中程度 中程度 良好 良好 所定の程度まで加工硬化させ、一定の成形性を保持

調質は、Mg2Siの析出状態および母相の転位密度を制御するため、静的強度および疲労特性に大きな影響を与えます。O/T4調質とT6/T651調質の選択は、延性・成形性と降伏強さ・引張強さのトレードオフとなり、加工や溶接時には加熱影響部(HAZ)の軟化や残留応力を考慮する必要があります。

化学成分

元素 含有範囲(%) 備考
Si 0.7 – 1.3 Mg2Si析出物形成に必要なシリコン、熱処理による強化の鍵成分
Fe ≤ 0.50 不純物でβ-AlFeSi相などの金属間化合物を形成し、靭性や加工性に影響
Mn 0.4 – 1.0 析出物を通じて強度と靭性を向上させ、結晶粒を制御
Mg 0.6 – 1.2 Siと結合してMg2Siを形成し、時効硬化効果を発揮
Cu ≤ 0.10 – 0.20 微量添加により強度増加、ただし耐食性・溶接性は低下する可能性あり
Zn ≤ 0.20 低濃度;過剰なZnは特定環境下で応力腐食割れ(SCC)の感受性を高める
Cr ≤ 0.25 結晶粒径の制御や再結晶の抑制に寄与
Ti ≤ 0.10 鋳造品や鍛造品の結晶粒細化剤で、低濃度添加
その他 残部 / 残留元素 基準遵守のための微量元素や不純物を含む

MgとSiのバランスがMg2Si析出相の体積分率や分布を決定し、人工時効後の機械的特性ピークに直結します。MnやCrなどの微量元素は再結晶挙動や結晶粒サイズを調整し、押出形材や厚物断面の靭性や靭性対重量比を向上させます。

機械的特性

EN AW-6082の引張特性は調質と断面厚みにより大きく変動し、析出状態と加工硬化能が降伏強度および強度限界に影響します。T6/T651調質では、明確な降伏点まで線形弾性挙動を示し、その後に均一伸びと通常の絞り加工が続きます。高強度Al–Zn合金に比べて切欠き感受性は比較的抑えられています。

人工時効後の峰値調質では、6xxx系合金としては高い降伏強さで構造用途に十分な強度を持ち、密度の高い鋼材に比べて軽量化が可能です。延性はトレードオフであり、アニーリングやT4では高伸びを示し成形に適していますが、T6では伸びが低下し硬さが増加するため、加工性および一部設計条件下での疲労寿命向上に寄与します。

疲労耐性は構造用途に対して十分であり、表面仕上げの良さや残留応力制御でさらに向上します。溶接による加熱影響部(HAZ)の軟化は疲労寿命を減少させる要因となります。厚板では粗大な結晶粒組織となることや冷却速度の遅さにより、強度が低下し析出硬化が遅れることが厚み方向特性に影響を与えます。

特性 O/退火 代表的調質(例:T6/T651) 備考
引張強さ 115 – 185 MPa 300 – 340 MPa T6は構造用に近い最高強度を発揮;範囲は断面やサプライヤー仕様による
降伏強さ 55 – 130 MPa 260 – 300 MPa 人工時効や冷間加工で顕著に上昇
伸び 15 – 30% 8 – 12% 析出硬化および加工硬化で延性は低下
硬さ 40 – 70 HB 95 – 120 HB 析出物および転位密度と相関性あり

物理特性

特性 備考
密度 2.70 g/cm³ 鍛造アルミニウム合金として標準的で、強度対重量比計算に有利
融点範囲 約555 – 650 °C 固相線・液相線は組成や共晶成分の微量差によって変動
熱伝導率 約170 W/m·K 純アルミに比べやや低いが、放熱用途に十分な性能
電気伝導率 約28–34 % IACS 純アルミより低下;調質や不純物含有量に依存
比熱 約0.90 J/g·K 室温におけるアルミ合金の標準値
熱膨張係数 約23.4 µm/m·K(20–100 °C) アルミ特有の高い膨張率で、設計時に熱変位を考慮する必要あり

熱的および電気的特性により、6082は中程度の熱伝導性と軽量性が求められる用途、例えば構造部材やハウジングなどの熱拡散用途に適しています。低密度と妥当な伝導率の組み合わせは、輸送機器や海洋用途での軽量化と熱管理を両立するケースで多く利用されます。

製品形状

形状 代表的厚さ・サイズ 強度特性 主な調質 備考
シート 0.5 – 6 mm 均一で、薄板は析出均一性が速く達成される O, T4, T6 パネル、カバー、軽構造部材に使用
プレート 6 – 200+ mm 厚み方向で濃度勾配が発生し得る;厚板は粗大析出物形成 O, T651 大板材は冷却制御および炉内処理が必要
押出形材 壁厚1 – 50 mm、複雑断面 プロファイル方向に高強度;設計により微細構造を制御 T6, T651, T4 構造用プロファイル、手すり、フレームに広く使用
チューブ 外径10 – 300 mm 壁厚と加工硬化により強度が変動 O, T6 押出または溶接方式で製造
バー/丸棒 直径最大200 mm 均質で、断面サイズに応じた固溶処理後にT6に時効可能 O, T6 切削部品やファスナー胚に使用

製品形状により熱容量や変形履歴が異なり、冷却速度、再結晶挙動、析出物の分布が変化するため、熱処理後の性能に違いが生じます。押出形材は加工時の歪みを最小化するため安定調質で供給されることが多く、大厚板は製造中の残留応力・寸法安定性を考慮しT651などの応力除去処理が施されることがあります。

同等グレード

規格 グレード 地域 備考
AA 6082 国際 EN AW-6082に対応した一般的な押出し材の表示であり、業界文献で頻繁に使用される
EN AW 6082 ヨーロッパ EN規格に基づく合金の標準的なヨーロッパ表記
JIS ~A6061(目安) 日本 一対一の正確なJIS相当品はなく、A6061は多少類似するがMg/Siバランスが異なる
GB/T ~6061 / 6063(目安) 中国 中国規格では6xxx系合金が類似特性でリストされることが多いが組成限界は異なる

同等表はあくまで概算であり、各国の規格や名称規約は不純物許容値、必須試験、調質定義などに違いがあるため、エンジニアは機械的性質や化学成分証明書を必ず確認し、単にグレード名のみで標準間の代替を判断しないよう注意してください。

耐食性

EN AW-6082は、保護的な酸化アルミニウム被膜と適度なCu含有量により、工業的および都市環境において良好な大気耐食性を示します。海洋や塩化物を含む大気では合金の耐食性は概ね良好ですが、保護被膜が破損した場合には露出面にピット腐食が生じることがあり、陽極酸化処理や有機コーティングが攻撃的環境でよく指定されます。

6082の応力腐食割れ(SCC)感受性は一部の高強度Al–Zn合金より低いものの無縁ではありません。高い引張応力と腐食性媒体、さらに高温が組み合わさると、特に過時効や過度の冷間加工状態でSCCが促進されることがあります。ステンレス鋼や銅などより貴な金属との接触によるガルバニック作用は、電気的連続性と電解質の存在下で局所的な腐食を促進するため、設計時は直接接触を避けるか絶縁バリアを用いるのが一般的です。

5xxx系(例:5052)と比較すると、EN AW-6082は海洋環境下での本質的な耐食性は一般にやや劣る一方で、強度および加工性は優れています。3xxx系(例:3003)に対しては、6082は強度が高い代わりに、極めて過酷な環境では若干の成形性と耐食性の低下を伴います。

加工特性

溶接性

EN AW-6082は、TIGやMIGなどの一般的な溶接方法で適切な充填材を用いれば容易に溶接可能です。4043(Al-Si系)や5356(Al-Mg系)の充填材が強度とひび割れ抵抗のバランスを取るためによく選ばれます。熱影響部ではピーク時効調質で過時効と軟化が生じ、局所強度が低下することがあるため、溶接後熱処理(PWHT)や非重要部位でのT6調質選択で強度低下を軽減します。ホットクラックのリスクは中程度であり、継手設計、充填材選択、必要に応じた予熱、不純物や冷却速度管理により制御可能です。

機械加工性

6082の機械加工性は構造用アルミニウム合金として良好であり、調質に応じて自由切削アルミニウム標準の70~85%程度の加工性指数を持ちます。陽極角のある超硬工具と十分な冷却を用い、適切な切削速度で良好な表面仕上げと工具寿命が得られます。軟質調質ではビルトアップエッジに注意し、送り速度を調整してください。切粉は連続または分断形状となり、深切込みや断続加工では剛性の高い固定がチャタリング防止に有効です。

成形性

成形性は調質に大きく依存し、OおよびT4調質は狭曲げや複雑なプロファイル加工に適し、割れリスクが低いです。対してT6やH14調質は最小曲げ半径が大きくなりバネ戻りも増大します。アニーリング状態の板材での最低曲げ半径はエアベンド加工で板厚の1~2倍程度の場合もありますが、プロファイルや板厚依存性の確認はクーポン試験で行うべきです。厚肉材の冷間成形や押出曲げでは、表面割れ防止や寸法精度維持のために予熱や応力経路制御が効果的です。

熱処理特性

熱処理可能な合金として、EN AW-6082は溶体化処理、急冷、時効に対して予測可能な反応を示します。溶体化処理は通常535~565 °C付近でMg2Siを溶解し固溶体の均質化を行い、急冷により過飽和固溶体を保持します。急冷効果は断面厚さや治具によって大きく変わります。

人工時効温度は一般的に160~185 °Cで、最適な時効時間は硬さ・強度のピークトレードオフを目指し過時効を避けるよう調整します。T651はT6の追加工程として残留応力低減のための制御伸展または矯正処理を含みます。不適切な急冷や時効不足は未時効や不均一組織を招き、過度の時効や高温曝露は析出物の粗大化により強度および靭性が低下します。

高温性能

EN AW-6082は通常の使用温度を超えて温度が上昇すると、Mg2Si析出物の溶解や粗大化、転位の移動性増加により強度が段階的に低下します。構造強度は短時間の100~150 °C程度まで保持されますが、約150 °C以上での長時間使用は機械的性質を劣化させ、過時効や軟化を引き起こします。

空気中での酸化は保護的なAl2O3被膜により限定的ですが、高温では析出物化学や粒界膜の拡散変化が促進され、耐クリープ性や疲労特性に影響を及ぼします。溶接部の熱影響部軟化にも留意し、荷重を受ける部品では再時効や安定化処理を行わない限り高温の持続使用を避ける設計が望まれます。

用途例

産業分野 例示部品 EN AW-6082が選ばれる理由
自動車 構造用押出形材、シャーシレール 高い強度対重量比、良好な機械加工性、溶接性
海洋 デッキ構造、上部構造用プロファイル 妥当な耐食性、複雑形状押出加工の良好さ
航空宇宙 二次装備品、貨物用フィッティング 強度、軽量化、耐食性のバランス
電子機器 放熱用筐体 適度な熱伝導率と加工のしやすさ
建築 窓枠、カーテンウォール 押出材の寸法安定性、外観の美観仕上げ

EN AW-6082は、機械特性、加工性、耐食性の優れたバランスをコスト効果の高い合金系で提供するため、これらの市場で選定されます。安定したT651調質の押出形材供給や、棒材から高強度の機械加工部品を得られる点で、小型から大型の構造部品に幅広く適用されます。

選定のポイント

EN AW-6082は、商用純アルミニウム(例:1100)より高い構造強度が要求され、かつ良好な熱伝導性と比較的加工のしやすさを求める用途で選択してください。1100に比べて6082は電気伝導率や極端な成形性の一部を犠牲にする代わりに、大幅に高い強度と優れた構造性能を持ちます。

一方、3003や5052のような加工硬化合金と比較すると、EN AW-6082はより高いピーク強度を提供し、しばしば優れた機械加工性を持つものの、海洋性ピット腐食に対する耐性はやや劣ります。強度と剛性が重視される場合に6082を選び、耐食性が最重要ならば熱処理不要の5xxx系合金を検討してください。

6061や6063といった他の熱処理合金に対しては、厚肉押出形材やより高い自然強度と良好な機械加工性を要求する用途で6082が優先されます。6061は場合によってはより一貫した溶接性を提供し、6063は表面仕上げや押出加工のしやすさで選ばれることがあります。

まとめ

EN AW-6082は、熱処理による強化性、良好な溶接性、実用的な耐食性を兼ね備えた広く用いられる構造アルミニウム合金です。加工性と寸法安定性のバランスに優れた調質オプションにより、輸送機器、海洋構造、一般工学用途など多様な設計ニーズに応えられ、現代の製造や建設において非常に高い関連性を保っています。

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