伸銅品と鋳造品の違いとは？「伸ばす」か「流す」か、設計の考え方から選ぶ銅合金の最適解

伸銅品と鋳造品の違いとは？「伸ばす」か「流す」か、設計の考え方から選ぶ銅合金の最適解

銅合金の世界では、製品は大きく分けて「伸銅品（しんどうひん）」と「鋳造品（ちゅうぞうひん）」の2種類に分類されます。

現場で「板や棒なら伸銅品」「複雑な形なら鋳造品」と教わった方も多いかもしれません。しかし、これらは単に形が違うだけではありません。本質的な違いは、金属の「どの性質を主役にして形を作るか」という設計の考え方の違いにあります。

今回は、押さえておくべき「伸銅品」と「鋳造品」の根本的な違いと、それぞれの特性について解説します。

1. 原理の違い：金属の「伸び」を使うか「流れ」を使うか

まず、それぞれの製造プロセスにおける根本的な原理を整理しましょう。

伸銅品（Wrought products）

伸銅品は、金属が持つ「展伸性（てんしんせい）」という性質を利用します。これは、叩いたり引っ張ったりしたときに、壊れずに形が変わる性質（塑性変形能）のことです。

一度、大きな塊として鋳造された材料に対し、圧延（ローラーでつぶす）、押出、引抜、鍛造といった強力な機械的圧力を加えて、必要な形状に仕上げます。イメージとしては「粘土をこねて伸ばす」イメージに近い製造方法です。

鋳造品（Casting products）

鋳造品は、金属が持つ「鋳造性（ちゅうぞうせい）」という性質を利用します。これは、ドロドロに溶けた金属（溶湯）が、型の隅々までスムーズに行き渡る性質（流動性・充填性）のことです。

金属を融点以上に加熱して液体にし、目的の形をした「鋳型」に流し込み、冷やし固めて形を作ります。こちらは「ゼリーを型で固める」イメージです。当社Jマテの製品はこちらがメインとなります。

2. 内部組織の特徴：なぜ「伸銅品」は強度が高いのか

製法の違いは、製品の「中身（内部組織）」にも大きな影響を与えます。

組織が緻密な「伸銅品」

伸銅品は、塑性加工を繰り返す過程で、金属の組織が物理的に押しつぶされ、より細かく、密着した状態になります。この過程で「ミクロポロシティ」と呼ばれる微細な空隙が消滅するため、組織が非常に緻密になります。

その結果、導電性やばね特性、強度のばらつきが極めて小さくなり、信頼性の高い材料となります。

複雑形状を叶える「鋳造品」

一方、鋳造品は溶けた状態から一気に形を作るため、肉厚が変化する複雑な部品や、中が空洞になった構造を一体で作るのに適しています。

溶けた金属が冷えて固まる際には、収縮やガスの混入といったリスクがありますが、近年では「連続鋳造法」などの技術向上により、組織が微細で品質が安定した鋳造品も広く普及しています。

3. 外観で見分ける：材料が持つ「履歴」を読み取る

製品の外観をよく観察すると、その材料がどちらの製法で作られたかを知るヒントが隠されています。

• 伸銅品の表面：

ダイス（金型）やロールを通って作られるため、表面は非常に滑らかで、高い精度を持っています。よく見ると、加工方向に沿ったごく微細な「筋（すじ）」が見えることがありますが、全体的に光沢があり整った印象です。

• 鋳造品（特に連続鋳造材）の表面：

鋳型から一定の間隔で引き抜く際に生じる「ストロークマーク（縞模様）」が連続鋳造品外観上の特徴です。これらは、機械加工をして表面を削った後でも、素材を識別する重要な手がかりになります。

4. 硬さ評価の違い：なぜ測定法が使い分けられるのか

材料の硬さを測る試験でも、伸銅品と鋳造品では推奨される手法が異なります。

• 伸銅品：ビッカース硬さ

伸銅品は組織が均質なため、ビッカース硬さ(HV)が主として用いられます。局所的な硬さを精度よく測るのに向いています。一方、現場での迅速な管理目的では、ロックウェル硬さが用いられる場合もあります。

• 鋳造品：ブリネル硬さ（HBW）

鋳造品は冷却速度の差などによって、組織にわずかな不均一さが生じることがあります。そのため、比較的大きな球状の圧子を押し当てるブリネル硬さが用いられます。広い面積を押し込むことで、組織のばらつきを「平均化」して評価できるためです。

JIS規格（JIS H 5120など）でも、青銅鋳物の評価にはブリネル硬さが標準的に使われています。

5. 現場での呼び方とJIS規格の整理

実務では、材料記号を見ればその出自が一目で分かります。

• 「C」から始まるものは伸銅品：

例：C3604（快削黄銅）。主に棒や板、管などの形で流通します。

• 「CAC」から始まるものは鋳造品：

例：CAC406（青銅鋳物）。かつては「BC6」と呼ばれていた材料です。現在でも現場では「BC6（ビーシーロク）」という呼び名が根強く残っていますが、正式な現行規格はCAC406です。

まとめ：どう使い分けるか

伸銅品と鋳造品のどちらが優れているか、という正解はありません。大切なのは、「その部品に何を求めているか」で選ぶことです。

• 高精度、均質性、電気的な特性、バネ性を重視するなら「伸銅品」。
• 複雑な形、耐摩耗性、少量多品種、特殊な成分配合を重視するなら「鋳造品」。

現場では、設計図に書かれた材料記号の先にある「製造履歴」をイメージしてみてください。その材料が「伸ばされたもの」なのか「流し込まれたもの」なのかを意識するだけで、加工時の挙動や強度の特性をより深く理解できるようになるはずです。