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A2017(ジュラルミン)の強度|A2024・A7075との関係

「ジュラルミン(A2017)」とは、どのような材料かご存知でしょうか。世の中には「ジュラルミンケース」と呼ばれるトランクがあるため、名前を聞いたことがある方は多いと思います。

ジュラルミンは、軽さと強度を両立した材料であるため、トランク以外にもさまざまな業界で使われている材料です。

今回の記事では、ジュラルミン(A2017)について知りたい方向けに、基礎知識や用途について解説します。また、似た材料でジュラルミンと同様に活用されているシーンの多い、超ジュラルミン(A2024)・超々ジュラルミン(A7050)についても、併せてご紹介します。

ジュラルミンの知識を深めたい方は、ぜひご一読ください。

ジュラルミン(A2017)は、強度のあるアルミニウム合金

ジュラルミンとは、アルミニウムAlに銅CuとマグネシウムMgを添加した、高強度の合金のこと。ジュラルミンには、さらに強度を高めた超ジュラルミンと超々ジュラルミンも存在します。

ジュラルミンは、JIS規格ではA2017と呼ばれている材料で、比重2.79と非常に軽量でありながら、優れた強度と切削加工性を有しているのが特徴。比重は、ステンレスの7.93と比べると、半分以下の軽さです。ただし、他のアルミニウム材と比べて、耐食性と溶接性については劣ります。

また、ジュラルミンは、銅3.5~4.5%、マグネシウム0.40~0.80%を含有しています。アルミニウムは銅を添加すると、強度が高くなる傾向にあります。しかし、酸化しやすくなる性質も付与されてしまい、耐食性は低下します。そのため、腐食しやすい環境でジュラルミンを使用する際は、アルマイト処理などの対策が必要です。

参考記事:アルマイト処理について解説!アルマイト処理のメリットについても解説!

アルミニウム合金は、番号で区別される

JIS規格では各アルミニウム合金を番号で区別しています。この番号は、AA(アメリカ・アルミニウム協会)で統一された「AAナンバー」と呼ばれています。今回ご紹介するジュラルミンはA2017に該当しますが、このアルファベットと数字にはそれぞれ意味があります。

引用元:有限会社遠藤鋳造所

それでは、上の番号を例にアルファベット・数字の意味を見てみましょう。

1番目のAは、アルミニウムおよびアルミニウム合金を表す記号です。

2番目の数字は、アルミニウム合金の系統を表しています。2の意味は銅Cuをメインに加えた合金を意味しますが、銅とは別の元素を含むものの場合は、異なる数字を用います。

参考記事:アルミ合金の種類や特徴、用途について詳しく解説【専門家が語る】適切なアルミ番がわかります!

各種類の数字の意味については以下の表にまとめてみましたのでご参考ください。

1 純アルミニウム
2 【Al-Cu系】アルミニウム+銅
3 【Al-Mn系】アルミニウム+マンガン
4 【Al-Si系】アルミニウム+ケイ素
5 【Al-Mg系】アルミニウム+マグネシウム
6 【Al-Mg-Si系】アルミニウム+マグネシウム+ケイ素
7 【Al-Zn-Mg系】アルミニウム+亜鉛+マグネシウム
8 【その他 Li添加系など】アルミニウム+リチウムなど
9 予備

3番目は、0から9までの数字が入り、0は基本合金・1~9までは合金の改良系といったように使い分けます。また、日本独自の合金、またはAA(アメリカ・アルミニウム協会)の規格以外の合金にはNを用います。

4番目は、純アルミニウムの場合、アルミニウム純度の小数点2桁を表示します。また、アルミニウム合金の場合は、アルコアと呼ばれるアメリカのアルミニウム会社の規格記号(旧アルコア記号)をもとに付けられた数字を表示します。

5番目のPは、板や管などの形状を表す記号です。管・棒・線・導体については、普通級と特殊級の2種類に分かれており、特殊級の場合にのみ形状記号の後ろにSが付随します。

形状記号 形状
P 板、条、円板
PC 合わせ板
BE 押出棒
BD 引抜棒
W 引抜線
TE 押出管
TD 引抜管
TW 溶接管
TWA アーク溶接管
S 押出形材
FD 型打鍛造品
FH 自由鍛造品

6番目は、質別記号と呼ばれるもので、調質の種類を表しています。詳細な内容については下記表を参照してください。

質別記号 内容
F 製造のままのもの
H 加工硬化により強さを増加したもの
O 焼なまししたもの
T3 溶体化処理後、冷間加工を行い、更に自然時効させたもの
T351 溶体化処理後、冷間加工を行い、残留応力を除去し、更に自然時効させたもの
T4 溶体化処理後、自然時効させたもの
T451 溶体化処理後、残留応力を除去し、更に自然時効させたもの
T5 高温加工から冷却後、人工時効硬化処理したもの
T6 溶体化処理後、焼戻しをしたもの
T651 溶体化処理後、残留応力を除去し、更に人工時効硬化処理したもの
T7 溶体化処理後、安定化処理したもの
T8 溶体化処理後、冷間加工を行い、更に人工時効処理をしたもの
T9 溶体化処理後、人工時効硬化処理を行い、更に冷間加工したもの

ジュラルミンの用途

ジュラルミンは、優れた軽量性と強度を有します。用途としては、これらの特徴を要する、航空機・船舶用材料・金型、その他にネジやリベットといった部品にも用いられています。

また、ジュラルミンは、軽量で持ち運びにも優れているため、スーツケースやアタッシュケース、アウトドア用品のテントやチェアのフレームなどにも採用されています。

超ジュラルミン(A2024)、超々ジュラルミン(A7075)とは

超ジュラルミン

超ジュラルミンは、A2024の材料のこと。銅Cuの含有量が3.8~4.9%、マグネシウムMgの含有量が1.2~1.8%と、ジュラルミン(A2017)よりも多くなっています。これにより、強度と切削加工性がさらに向上していますが、耐食性についてはやや劣るのが特徴です。

比重については、超ジュラルミンが2.78のため、ジュラルミンからほとんど変化はありません。

超々ジュラルミン

超々ジュラルミンは、A7075の材料です。銅Cuは1.2~2.0%、マグネシウムMgは2.1~2.9%、亜鉛Znは5.1~6.1%含有しています。

主に亜鉛とマグネシウムを含有した7000系の材料で、アルミニウム合金のなかでも、非常に優れた強度を有します。その反面、難削材である点はデメリットです。また、応力腐食割れ(引張応力が加わった状態で、特定の腐食環境にさらされると割れる現象)を起こす心配もあるため、腐食環境での使用の際は注意が必要です。

比重については、超々ジュラルミンが2.80と、他のジュラルミンと比べても同等の軽量性を有します。

A2017・A2024・A7075の硬度と比重の比較

材料 硬度(単位:HB) 比重
アルミニウム(A5052) 65 2.7
ジュラルミン(A2017) 105 2.79
超ジュラルミン(A2024) 120 2.78
超々ジュラルミン(A7075) 160 2.80
ステンレス(SUS304) 187 7.93

上表は、ジュラルミン・超ジュラルミン・超々ジュラルミンに加え、使用頻度の多いA5052アルミニウムとSUS304ステンレスの硬度と比重を比較したものです。硬度の単位はすべてブリネル硬さとなります。

上表を見てわかるように、ジュラルミン・超ジュラルミン・超々ジュラルミンは、アルミニウムと比べると、高い強度を有しています。これらは、ステンレスの硬度にやや劣りますが、その分比重の数値が小さいため、比強度(強度と重量の比)に優れています。

ジュラルミンまとめ

ジュラルミン(A2017)は、銅とマグネシウムを含有したアルミニウム合金で、軽量性と強度に優れた材料です。似た材料で、より強度に優れた超ジュラルミン(A2024)、超々ジュラルミン(A7075)がありますが、超々ジュラルミンは、アルミニウム合金のなかでも非常に高い強度を持つ材料です。

ジュラルミンは、優れた軽量性と強度を持つことから、主に航空機や船舶用材料などに採用されています。

ジュラルミンをはじめとした、アルミニウム合金の加工業者をお探しの場合は、ぜひMitsuriまでご相談ください。日本全国で250社以上の協力企業と提携しているので、お客様のご希望に沿う加工業者が見つかります。見積りは複数社から可能ですので、お気軽にお問い合わせください。

最後までお読みいただきありがとうございます。
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