2024-T4 アルミニウム合金（JIS H4100）：高強度・航空宇宙グレード・切削性良好
2024-T4 アルミニウム合金（JIS H4100）の概要
JIS 2024（ジュラルミン）は、銅を主要合金元素とする2000系（Al-Cu-Mg系）鍛造アルミニウム合金で、航空機産業での用途で広く知られています。優れた高強度が特長で、焼鈍状態では容易に成形加工でき、良好な切削性を示します。T4テンパーは、溶体化熱処理後に自然時効を施した状態で、O材に比べて大幅に高い強度を持ちながら、良好な成形性と靭性を維持しています。耐食性は比較的低いレベルですが、クラッド材（アルクラッド）や表面処理により実用上の問題を克服できます。高精度な仕上げ加工が可能です。
主な物理的・機械的特性（T4材・JIS H4100 準拠）
一般特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.75 – 2.84 g/cm³ | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
機械的特性
| 特性 | 値 | 状態 | 関連規格 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| ヤング率（弾性率） | 70.0 – 73.0 GPa | – | – | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 伸び | 12.0 % | T4 | JIS H4100 | – |
| 平面ひずみ破壊靭性 | 22.0 – 35.0 MPa·√m | – | – | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| ポアソン比 | 0.33 | – | – | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| せん断弾性率 | 26.0 – 27.5 GPa | – | – | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 引張強さ | 392.0 MPa | T4 | JIS H4100 | – |
| 降伏強さ（0.2%耐力） | 294.0 MPa | T4 | JIS H4100 | – |
熱的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 線膨張係数 | 1.6×10⁻⁵ – 2.4×10⁻⁵ 1/K | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 融点 | 500.0 – 650.0 °C | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 比熱容量 | 816.0 – 963.0 J/(kg·K) | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 熱伝導率 | 112.0 – 251.0 W/(m·K) | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
電気的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 電気伝導率 | 18,000,000 – 30,000,000 S/m | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
| 電気抵抗率 | 3.4×10⁻⁸ – 6.0×10⁻⁸ Ω·m | 鍛造2000系アルミニウムの典型値 |
技術的特性・加工性
| 項目 | 評価・内容 |
|---|---|
| 加工履歴 | T4（溶体化熱処理＋自然時効） |
| 加工性 | 中程度 |
2024合金のテンパー別特性比較（参考値）
| テンパー | 引張強さ (MPa) | 降伏強さ (MPa) | 伸び (%) | 熱処理内容 | 主用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| O | 245 | 127 | 12 | 焼鈍 | 成形前材料 |
| T3 | 410-450 | 270-300 | 10-15 | 溶体化＋冷間加工＋自然時効 | 航空機構造材（板材） |
| T4 | 392 | 294 | 12 | 溶体化＋自然時効 | 航空機構造材、鍛造品 |
| T6 | 440-480 | 370-410 | 8-12 | 溶体化＋人工時効 | 最高強度用途、鍛造品 |
主な用途（T4材）
- 航空機構造部品（翼桁、胴体フレーム、リベット、継手等）
- 航空宇宙機器の高強度構造部品
- 高強度が要求される輸送機器部品
- 精密機械部品・治工具（切削性を活かす）
- 競技用車両・自転車フレーム等の高性能構造材
特長まとめ
- ✅ 高い強度：引張強さ392 MPa、降伏強さ294 MPa（O材の約1.6倍/2.3倍）
- ✅ 良好な成形性・靭性：伸び12%を維持、冷間成形可能
- ✅ 優れた切削性：高速・高精度加工に適する
- ✅ 優れた疲労特性：航空機構造材として実績豊富
- ✅ 自然時効で安定：人工時効炉が不要、寸法安定性良好
- ⚠️ 耐食性は低い：クラッド材使用や表面処理（陽極酸化、塗装、化成処理）必須
- ⚠️ 溶接性は劣る：溶接割れ感受性大。機械的締結（リベット、ボルト）推奨
- ⚠️ 応力腐食割れ感受性：短横方向で注意必要
関連規格
- JIS H4100（アルミニウム合金伸銅品）
- JIS H4080（アルミニウム合金押出形材）
- AMS 4037, AMS 4041
- ASTM B209, B210, B211, B221
- AA 2024-T4
金属
- JIS H4100 1200番：1000系純アルミニウムの特性と規格値
- JIS H4100 7N01-O：7000系アルミニウム合金（軟質）の特性と規格値
- JIS H4100 7N01-T4：7000系アルミニウム合金（溶体化処理・時効硬化材）の特性と規格値
- JIS A5N01 アルミニウム合金 – 物理的・機械的主要特性
- JIS A6N01 アルミニウム合金 – 包括的な機械的・物理的特性
- JIS H4100 5083 アルミニウム合金 – 主要機械的特性
- JIS H4100 5083-O アルミニウム合金 – 主要特性と規格
- JIS H4100 3003 アルミニウム合金 – 優れた耐食性と多用途性能
- JIS H4100 1100 グレード – 純度 99% の高純度アルミニウム合金
- JIS H4100 5052 アルミニウム合金 – 優れた耐食性と溶接性能
- JIS H4100 6063 アルミニウム合金 – 高耐食性と優れた仕上げ性