ASTM B211 Grade 5154 H38 アルミニウム: 主要特性と仕様
ASTM B211 Grade 5154 H38 アルミニウム合金の概要
ASTM B211規格に準拠した5154 H38アルミニウム合金は、マグネシウム3.5%前後を含む5000系列の非熱処理型アルミニウム合金です。H38テンパー（加工硬化＋安定化処理、全硬）は、5154系列で規定される最も高い強度グレードです。優れた耐海水腐食性と溶接性を維持しながら、最高レベルの機械的強度を実現。棒、ロッド、ワイヤー形状で供給され、高強度が要求される海洋構造物、圧力容器、輸送機器の重要部材に採用されています。
一般特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.65 - 2.7 g/cm³ | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
機械的特性
| 特性 | 値 | 状態 | 関連規格 | 形状 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| 弾性係数 | 69.0 - 70.0 GPa | - | - | - | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 平面ひずみ破壊靭性 | 22.0 - 35.0 MPa·√m | - | - | - | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| ポアソン比 | 0.33 | - | - | - | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| せん断弾性係数 | 26.0 - 26.5 GPa | - | - | - | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 引張強さ | 310.0 MPa | H38 | ASTM B211 | 棒、ロッド、ワイヤー | - |
熱的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 2.2×10⁻⁵ - 2.5×10⁻⁵ 1/K | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 最高使用温度 | 150.0 °C | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 融点 | 560.0 - 655.0 °C | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 比熱容量 | 879.0 - 963.0 J/(kg·K) | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 熱伝導率 | 112.0 - 205.0 W/(m·K) | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
電気的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 電気伝導度 | 18,000,000 - 31,000,000 S/m | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
| 電気抵抗率 | 3.3×10⁻⁸ - 5.0×10⁻⁸ Ω·m | 圧延5000系列アルミニウムの典型値 |
化学組成 (H38テンパー、ASTM B211、棒/ロッド/ワイヤー)
| 元素 | 含有量 (%) |
|---|---|
| クロム (Cr) | 0.15 - 0.35 |
| 銅 (Cu) | 0.1 以下 |
| 鉄 (Fe) | 0.4 以下 |
| マグネシウム (Mg) | 3.1 - 3.9 |
| マンガン (Mn) | 0.1 |
| シリコン (Si) | 0.25 以下 |
| チタン (Ti) | 0.2 以下 |
| 亜鉛 (Zn) | 0.2 以下 |
| アルミニウム (Al) | 残部 |
技術的特性
| 特性 | 評価 |
|---|---|
| 加工性 | 良好 |
主な用途
- 最高強度溶接構造物・圧力容器（ASME認証材）
- 海洋・造船用最高強度構造材（高速艇船体、作業甲板）
- 輸送機器重要構造部材（シャシフレーム、サスペンションアーム）
- オフショア・ジャケット構造・デッキビーム
- 橋梁ケーブル・吊り材・テンション部材
- LNG・極低温貯蔵タンク内部構造材
- 高圧ガス容器・配管システム
5154合金 完全テンパー比較表
| テンパー | 引張強さ | 降伏強さ(0.2%) | 伸び | 硬度(HB) | 曲げ半径 | 相対コスト |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O (焼鈍) | 215 MPa | 95 MPa | 25% | 55 | 0.5t | 基準 |
| H32 (1/4硬) | 250 MPa | 190 MPa | 18% | 75 | 1.5t | 1.05x |
| H34 (1/2硬) | 270 MPa | 220 MPa | 12% | 85 | 2.0t | 1.10x |
| H36 (3/4硬) | 290 MPa | 250 MPa | 8% | 95 | 3.0t | 1.15x |
| H38 (全硬) | 310 MPa | 280 MPa | 5% | 105 | 4.0t | 1.20x |
5000系列高強度合金比較 (H38/H116テンパー)
| 合金 | 引張強さ | 降伏強さ | 伸び | Mg% | 溶接性 | 耐SCC | 主用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5154-H38 | 310 MPa | 280 MPa | 5% | 3.5% | 優秀 | 優秀 | 溶接構造、船舶、圧力容器 |
| 5083-H116 | 315 MPa | 230 MPa | 10% | 4.5% | 良好 | 良好 | 極低温、高強度船舶、装甲 |
| 5086-H116 | 305 MPa | 210 MPa | 10% | 4.0% | 良好 | 良好 | 船舶、車両、クレーン |
| 5454-H38 | 280 MPa | 240 MPa | 7% | 2.7% | 優秀 | 優秀 | 高温圧力容器、化学プラント |
| 5056-H38 | 380 MPa | 330 MPa | 5% | 5.0% | 良好 | 注意 | リベット、高強度線材、航空機 |
設計・品質管理のポイント
材料選定時の考慮事項
- 強度重視：5056-H38/H192 > 5083-H116 ≈ 5154-H38 > 5086-H116 > 5454-H38
- 溶接性・耐SCC重視：5154-H38 ≈ 5454-H38 > 5083-H116 ≈ 5086-H116 > 5056-H38
- 極低温靭性重視：5083-H116 > 5086-H116 > 5154-H38 > 5454-H38
- 成形性重視：5154-O/H32 > 5454-O/H32 > 5083-O/H116 > 5056-O/H32
熱処理・溶接注意事項
- 150°C以上での使用は感作化（β相析出）により耐食性・靭性が劣化
- 溶接熱影響部はO状態相当に軟化（引張強さ≈215 MPa）
- 溶接継手設計は軟化部を考慮し、継手効率0.8-0.9で設計推奨
- 溶接後熱処理は一般的に不要（応力除去焼鈍は歪み発生のリスクあり）
調達・検査仕様
| 検査項目 | 規格・方法 | 頻度 |
|---|---|---|
| 化学組成分析 | ASTM E1251 / E34 | 各ヒート毎 |
| 引張試験 | ASTM B557 / E8 | 各ロット毎 |
| 硬さ試験 | ASTM B647 / E18 | 各ロット毎 |
| 電気伝導度 | ASTM B193 | 要求時 |
| 寸法・外観検査 | ASTM B211 | 全数 |
| 超音波探傷(UT) | ASTM B594 | 重要用途・要求時 |
関連規格・認証体系
- ASTM: B211, B221, B209, B316, B418, B557, E8, E1251
- ASME: SB-211, SB-221, SB-209 (Section II Part B)
- AMS: 4117, 4176, 4177 (航空宇宙用)
- 船級: ABS, DNV-GL, LR, BV, NK, KR, CCS (船舶用認証)
- ISO: 6361, 6363, 7475 (国際規格)
- JIS: H4040, H4080, H4100 (日本工業規格)
金属
- ASTM B241 グレード 5154 O – 5000 系アルミニウム合金（高性能）
- ASTM B241 グレード 5154 H112 – 圧延アルミニウム合金仕様
- ASTM B211 5056 H111 アルミニウム合金 – 包括的特性概要
- ASTM B211 5056 H12 アルミニウム合金 – 高強度5000系合金
- ASTM B211 5056 H14 アルミニウムシート – 仕様と性能
- ASTM B211 5056 H18 アルミニウム – 仕様と特性
- ASTM B211 Grade 5056 H192 アルミニウム合金 - 主要特性と規格
- ASTM B211 Grade 5056 H32 アルミニウム - 包括的特性概要
- ASTM B211 Grade 5056 H34 アルミニウム合金 - 特性と用途
- ASTM B211 Grade 5056 H38 アルミニウム - 特性と規格
- ASTM B211 Grade 5056H3 (H392) - 5000系列アルミニウム棒線材の包括的特性