高力黄銅をやさしく解説：CAC301〜CAC304、強さの秘密と選び方

銅合金

高力黄銅をやさしく解説：CAC301〜CAC304、強さの秘密と選び方

高力黄銅（こうりょくおうどう、High-strength Brass）は、銅と亜鉛を主成分とする黄銅にアルミニウム・鉄・マンガンなどを加えた、銅合金の中でも特に強度と耐摩耗性に優れたグループです。この記事では、JIS規格で定められたCAC301〜CAC304の4グレードについて、成分・機械的性質・用途の違いをわかりやすく解説します。

① 高力黄銅の記号（CAC300番台）の読み方

JIS H 5120「銅及び銅合金鋳物」では、銅合金鋳物を”CAC”＋3桁の番号で分類しています。高力黄銅はCAC300番台に割り当てられています。

JIS 高力黄銅記号の読み方（例：CAC304） C A C 3 0 4 CAC Copper Alloy Castings 3 = 高力黄銅系 CAC300番台 0 = ゼロ補 連番の桁補正 4 = グレード番号 301〜304の4種 旧JIS記号 HBsC1〜HBsC4
CAC記号の由来：CAC は “Copper Alloy Castings”（銅合金鋳物）の頭文字です。300番台は高力黄銅系に割り当てられており、301・302・303・304の4種類が JIS H 5120 に規定されています。旧JIS記号では HBsC1〜HBsC4 と表記されていました。

② 主要グレード比較表（CAC301〜CAC304）

4グレードはいずれも Cu-Zn 系を母体とし、Fe・Al・Mn などを添加して強化しています。番号が大きいほど強度・硬さが向上し、用途が重荷重側にシフトします。

記号 主な成分（参考） 引張強さ（N/mm²） 伸び（%） 硬さ（HBW） 主な用途
CAC301 Cu 55-60%, Zn 33-42%, Fe・Mn・Al 微量 430 以上 20 以上 100 以上
（10/1000）		 軸受、軸受保持器、仕切弁、レバー、ギヤ
CAC302 Cu 55-60%, Zn 30-42%, Fe 0.5-2.0%, Mn 0.1-3.5% 490 以上 18 以上 100 以上
（10/1000）		 船用プロペラ、軸受、仕切弁、ギヤ
CAC303 Cu 55-60%, Zn 30-40%, Fe・Mn・Al・Ni 添加 590 以上 15 以上 130 以上 耐摩耗板、船用プロペラ、歯車、弁座
CAC304 Cu 60-65%, Zn 22-28%, Fe 2-4%, Al 5-7.5%, Mn 2.5-5% 755 以上 12 以上 200 以上
（10/3000）		 ウォームギヤ、圧延機用スリッパー、橋梁支承板、ブッシュ

※ 成分・機械的性質は JIS H 5120 に基づく代表的参考値。詳細は最新のJIS規格票を確認してください。

③ 高力黄銅が「強い」理由：Al・Mn・Feの添加効果

普通の黄銅（Cu-Zn 二元系）は柔らかく成形しやすい反面、強度は高くありません。高力黄銅では Cu-Zn 母体に Al・Mn・Fe を組み合わせて添加することで、大幅な強度向上を実現しています。

添加元素の役割と強化機構 Al アルミニウム Mn マンガン Fe 鉄 β相安定・固溶強化 Al は亜鉛当量として作用し β相比率を高めて強度を向上 固溶強化・耐食性向上 α・β相に固溶して強度を付与 脱亜鉛腐食の抑制にも寄与 結晶粒微細化・析出強化 Fe系析出物が転位を阻害 肉厚感受性を低下させる効果も 引張強さ 755 MPa 以上 （CAC304の場合） 鋳鉄の約 2〜3 倍の強度
「肉厚感受性が小さい」とは？
鋳物の厚みが増すと内部の冷却速度が遅くなり、通常は強度が低下します（肉厚感受性）。高力黄銅はこの感受性が青銅鋳物に比べて小さいため、大型部品でも必要な強度を維持しやすいのが特長です。これが大型艦艇プロペラや橋梁支承板への採用につながりました。

グレード別 引張強さ比較

高力黄銅（CAC系） 参考：BC6（青銅）

④ 他の銅合金鋳物との使い分け

高力黄銅は銅合金鋳物の中で特に「強度・耐摩耗性」に優れる一方、耐圧性・鋳造性では青銅（BC系）が有利な場面もあります。また最高強度の用途ではアルミニウム青銅（CAC602〜CAC605）と競合します。

高力黄銅 CAC304 アルミニウム青銅 CAC702 BC6（りん青銅鋳物）
材料 強度 耐摩耗性 耐食性 鋳造性 コスト 適した用途
高力黄銅 CAC304 ◎ ○ ○ ○ 中 高荷重摺動、橋梁支承、ウォームギヤ
アルミニウム青銅 CAC702 ◎ ◎ ◎ △ 中〜高 海水環境、高速摺動、船舶プロペラ
りん青銅鋳物 BC6 △ ○ ○ ◎ 中 耐圧バルブ、精密鋳造品
普通黄銅鋳物 CAC201 △ △ △ ◎ 低 軽荷重の弁体・装飾品
注意：高力黄銅（CAC300番台）は海水環境での脱亜鉛腐食・応力腐食割れへの感受性が比較的高い場合があります。海水長期浸漬環境では、アルミニウム青銅（CAC700番台）の採用が適切なことがあります。用途に応じた選定をおすすめします。

⑤ JIS・海外規格対応表

JIS（日本） 旧JIS ASTM（米国） EN（欧州） GB（中国） ISO
CAC301 HBsC1 C86100 相当 CuZn34Mn3Al2Fe1 相当 ZCuZn38Mn2Pb2 近似 CuZn34Mn3Al2-C 近似
CAC302 HBsC2 C86200 相当 CuZn35Al2Mn2Fe1 相当 ZCuZn40Mn2 近似 CuZn35Al2Mn2Fe1-C 近似
CAC303 HBsC3 C86300 相当 CuZn25Al5Mn4Fe3 相当 ZCuZn26Al4Fe3Mn3 近似 CuZn25Al5Fe3Mn4-C 近似
CAC304 HBsC4 C86400 / C86500 相当 CuZn25Al5Mn4Fe3 近似 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 近似 CuZn22Al4Mn3Fe3-C 近似

※ 海外規格との対応は成分範囲の近似であり、完全一致ではありません。実際の調達・設計では各規格票を確認してください。

⑥ 用途別カード

⚙️ ウォームギヤ・歯車

低速・高荷重の噛み合いに最適。CAC304の高強度と適度な自己潤滑性が摩耗を抑えます。ウォームギヤは鋼製ウォームとの組み合わせが定番です。

🔩 ブッシュ・軸受

重機・産業機械の軸受部に使われます。CAC301〜CAC302は靭性と強度のバランスから軸受保持器にも採用されています。

🌉 橋梁支承板

橋桁の荷重を均等に受け、熱膨張による変位を吸収する支承板にCAC304が使われます。高荷重下での耐クリープ性が評価されます。

🚢 船用プロペラ（小型）

かつて艦艇・船舶用大型プロペラに多用されていました。現在は大型品をアルミニウム青銅が代替しつつありますが、小型プロペラではCAC302が今も活躍しています。

🏭 圧延機スリッパー

鉄鋼・非鉄の圧延ラインでロールを支持するスリッパーに使用。CAC304の引張強さ755 MPa以上という特性が重荷重下でも変形を防ぎます。

🔧 バルブ部品（弁座・弁棒）

仕切弁・玉形弁の弁座・弁棒にCAC301が採用されます。耐食性と靭性を兼ね備え、繰り返し開閉動作に耐えます。

⑦ まとめ：高力黄銅をやさしく解説して気づいたこと

高力黄銅について調べてみると、「黄銅なのに引張強さ755 MPa超え」という点が印象に残りました。これは Al・Mn・Fe の複合添加によってβ相が強化・析出強化されるためであり、単純な Cu-Zn 二元合金とは本質的に異なる設計思想の合金です。


CAC301〜CAC304の4グレードは、強度・伸び・硬さのトレードオフで住み分けがされており、「靭性を残しつつ使いたいならCAC301・302」「極限の強度・耐摩耗性が必要ならCAC304」という選び方がポイントです。


また肉厚感受性の小ささは高力黄銅の大きな強みで、大型鋳物でも品質を維持しやすいことが橋梁支承板や圧延機部品への採用につながっているという点も、今回調べて初めて明確に理解できました。

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