金属の融点: 完全な金属融点チャート

金属の融点は、金属が固体から液体に変化する温度です。純粋な金属の場合、この転移は通常、明確に定義された温度で発生します。ただし、炭素鋼、ステンレス鋼、真鍮、6061 アルミニウム、7075 アルミニウムなどのエンジニアリング合金の場合、通常、溶融は全体にわたって発生します。 温度範囲 正確な 1 点ではなく。

簡単な参照:

• アルミニウム： 約660°C / 1220°F
• 銅： 約1085°C / 1985°F
• 炭素鋼: 組成に応じて、概ね約 1370 ～ 1540°C / 2500 ～ 2800°F
• 304 ステンレス鋼: 約 1400 ～ 1450°C / 2550 ～ 2640°F
• 純鉄： 約1538°C / 2800°F
• チタン： 約1668°C / 3034°F
• タングステン： 約3420°C / 6190°F

工学的に重要な点は、 融点は最高使用温度と同じではありません。金属は、溶融温度に達する前に、強度を失い、酸化し、クリープしたり、数百度変形したりすることがあります。

金属の融点チャート

次の表は、一般的な純金属とエンジニアリング合金を比較しています。

純粋な金属の場合、固相線と液相線は本質的に同じ温度です。合金の場合、2 つの値は数十度または数百度離れている場合があります。

※炭素鋼は幅広い成分をカバーしています。一般的な低炭素鋼および中炭素鋼の多くは、約 1425°C に近い温度で溶解を開始しますが、高炭素材料や異なる合金の材料は固相線温度が低い場合があります。

したがって、融点表の値は次のように扱う必要があります。 普遍的な加工仕様ではなく、エンジニアリング基準値。正確な溶解挙動は、化学組成、および一部の合金の場合は加工履歴によって異なります。

金属の融点とは何ですか?

融点は、特定の圧力下で材料の固相と液相が共存できる温度です。

比較的純粋な金属の場合、遷移は急激です。

たとえば、純粋なアルミニウムは約 100 ℃で溶けます。 660.3℃。純銅は約30℃で溶けます。 1084.6℃、純鉄は約 1538℃。

構造物、機械、車両、産業用機器に使用される金属のほとんどは純粋な元素ではないため、エンジニアリング材料はより複雑です。

鋼には鉄に加えて炭素やその他の元素が含まれています。

304 ステンレス鋼には、鉄、クロム、ニッケル、その他の制御された添加物が含まれています。

6061 アルミニウムには、マグネシウム、シリコン、銅などの元素が含まれています。

真鍮は主に銅と亜鉛の合金です。

これらの合金元素は異なる温度で相変化し、相互作用するため、通常、合金は 100% 固体から 100% 液体に瞬時には移行しません。

代わりに、 融解範囲。

融点と融解範囲

この区別は、金属の融点グラフを読むときに理解しておくべき最も重要なことの 1 つです。

純金属には明確な融点があります

純粋な金属は通常、1 つの特徴的な融解温度を持っています。

例としては次のものが挙げられます。

純粋なアルミニウムが通常の大気条件下で約 660°C に達すると、その温度付近で固体から液体への相転移が発生します。

合金には通常、溶融範囲があります

合金には 2 つ以上の元素が含まれているため、材料内の異なる相が必ずしも同時に溶解するとは限りません。

例としては次のものが挙げられます。

• 炭素鋼
• ステンレス鋼
• 6061アルミニウム
• 7075アルミニウム
• 真鍮
• ブロンズ
• ニッケル合金

これらのマテリアルについては、次のように指定することが技術的により有益です。

固体温度 → 液体温度

単なる 1 つの「融点」ではなく、

固体および液体の温度とは何ですか?

The 固相線温度 合金が完全に固体になる温度です。

The 液温 それを超えると完全に液体になる温度です。

それらの間には固相と液相が共存します。

ソリダスの下

材料は完全に固体のままです。

たとえば、6061 アルミニウムの場合、典型的な固相線は約 582℃。

その値を下回る温度では、材料は本質的に固体のままです。

固体と液体の間

部分的な溶融が発生します。

一部の相は液体ですが、他の相は固体のままです。

この半固体領域は次の点で重要です。

• 鋳造
• 溶接
• ろう付け
• 熱処理
• 金属精錬
• 積層造形
• 半固形成形

液相線の上

合金は完全に溶けています。

6061 アルミニウムの場合、これはおよそ 652℃。

これは、鋳造工場が単純に 652°C で稼働すべきであるという意味ではありません。鋳造および溶解プロセスでは通常、流動性を維持し、移送および注入中の熱損失を補うために液相線より高い温度が必要です。

鋼の融点とは何ですか?

鋼には単一の普遍的な融点はありません。

鋼は鉄ベースの合金であり、その溶解挙動は次のように変化します。

• 炭素含有量
• マンガン含有量
• クロム
• ニッケル
• モリブデン
• シリコン
• 他の合金元素

炭素鋼の広い基準範囲は約 1370 ～ 1540°C (2500 ～ 2800°F)。

多くの一般的な低炭素鋼および中炭素鋼では、実用的な溶融範囲はほぼほぼ近くに集中していることがよくあります。 1425～1540℃。

だからこそ、簡単にこう言うのです。

「鉄は1500℃で溶ける」

大まかな推定値としては役立ちますが、プロセス エンジニアリングには十分な正確さはありません。

純鉄 vs 炭素鋼

純鉄は約30℃で溶けます。 1538℃。

炭素を添加すると、鉄-炭素相系が変化し、一般に溶融が始まる温度が低下します。

これが、典型的な構造用炭素鋼よりも実質的に多くの炭素を含む鋳鉄が、はるかに低い温度で溶け始めることができる理由です。

単純化した比較は次のとおりです。

カーボン含有量は材料選択の一部にすぎません。 2 つの低炭素鋼は、依然として異なる仕様、機械的特性、および意図された用途を持つ可能性があります。たとえば、私たちのガイドでは、 1018 対 A36 鋼 は、どちらも一般的に低炭素鋼と呼ばれる 2 つの材料を自動的に交換可能として扱うべきではない理由を説明しています。

ステンレス鋼の融点は何度ですか?

ステンレス鋼にも単一の融点はありません。

ステンレス鋼のグレードごとに、クロム、ニッケル、モリブデン、マンガン、その他の合金元素の組み合わせが異なります。

一般的な融解範囲は次のとおりです。

興味深い結果の 1 つは、 より高い融点範囲は、必ずしも高温での使用性能が優れていることを意味するわけではありません。

たとえば、耐酸化性やクリープ性能を向上させる合金組成は、融点を大幅に上昇させない可能性があります。

この区別は、炉コンポーネント、排気システム、熱交換器、またはその他の高温機器用のステンレス材料を選択する際に重要です。

Steel1Stop は、304/304L、316/316L、321、310S、二相グレードなど、複数のステンレス グレードとチューブ仕様を提供しています。私たちのを参照してください ステンレス鋼メートルチューブガイド 実際のチューブ用途でのグレード選択に。

アルミニウムの融点とは何ですか?

純粋なアルミニウムはおよそ次の温度で溶けます。

660.3°C / 1220.5°F

この数値は、ほぼすべてのアルミニウムの融点グラフに表示されます。

ただし、エンジニアリングで使用されるほとんどのアルミニウム製品は、商業用の純粋なアルミニウムではなく、アルミニウム合金です。

マグネシウム、シリコン、銅、亜鉛、その他の合金元素を添加すると、機械的特性と溶融挙動の両方が変化します。

アルミニウム合金の溶解範囲表

7075 が純アルミニウムよりも低い温度で溶け始めるのはなぜですか?

これは、合金の溶解動作が直観に反して見える理由を示す好例です。

7075 は室温では純粋なアルミニウムよりも大幅に強度があり、さらに固相線温度ははるかに低くなります。

理由は構成にあります。

7075 には、マグネシウム、銅、その他の合金元素とともに大量の亜鉛が含まれています。これらの添加により合金は強化されますが、材料内の相関係も変化します。

したがって：

機械的強度が高いからといって、融点が高いというわけではありません。

これは溶接や熱処理において重要です。アルミニウム合金は、バルク材料が人々が「アルミニウムの溶解」と考える温度をまだ下回っていても、特定の段階で局所的な初期溶解が発生する可能性があります。

6061 アルミニウムの溶解範囲

6061 の通常の溶融範囲は次のとおりです。

582 ～ 652 °C / 1080 ～ 1205 °F

6061 は、優れた強度、溶接性、機械加工性、耐食性を兼ね備えているため、最も広く使用されているエンジニアリング アルミニウム合金の 1 つです。

単に熱特性を比較するのではなくチューブを選択する場合は、当社の 6061 アルミニウムチューブガイド。

6063 アルミニウムの溶解範囲

6063 は通常、およそ次のように溶けます。

615 ～ 655 °C / 1139 ～ 1211 °F

優れた押出性と表面仕上げにより、建築用押出成形品で特に一般的です。

アプリケーション、テンパー、利用可能な形式については、を参照してください。 6063アルミニウムチューブ。

2024 年のアルミニウムの溶解範囲

2024 アルミニウムの溶融範囲は通常、およそ次のとおりです。

502 ～ 638 °C / 935 ～ 1180 °F

銅を豊富に含む化学的性質により、高い強度と優れた疲労性能が得られ、航空宇宙構造において特に重要ですが、純アルミニウムよりも固相線が大幅に低いことにも貢献します。

詳細をご覧ください 2024 アルミニウム チューブ ガイド その機械的特性、質、用途について。

アルミニウムのグレードと利用可能なチューブの形状のより広範な比較については、当社のウェブサイトをご覧ください。 アルミチューブガイド。

銅、黄銅、青銅の融点

銅はおよそ次の温度で溶けます。

1084.6°C / 1984°F

銅とは異なり、真鍮と青銅は合金であるため、一般にどの範囲でも溶けます。

一般的な参考値には次のようなものがあります。

ブロンズの幅広いバリエーションは特に重要です。

「ブロンズ」は、単一の化学組成を表すものではありません。錫青銅、アルミニウム青銅、シリコン青銅、その他の銅合金は、非常に異なる挙動を示す可能性があります。

調達または製造の際には、一般的な融点値を使用する前に、必ず実際の合金の指定を確認してください。

最も高い融点を持つ金属はどれですか?

金属単体の中では、 タングステンは最も高い融点を持っています。

その融解温度はおよそ次のとおりです。

3420°C / 6190°F

公開されている参照値はわずかに異なり、参照データセットと丸め規則に応じて、通常は 3414 ～ 3422°C 付近に表示されます。

他の高融点金属には次のものがあります。

タングステンの融解温度が非常に高いことが、非常に高温の用途で使用される理由の 1 つです。

ただし、繰り返しになりますが、融点だけでは、材料が特定の高温環境に適しているかどうかは決まりません。

耐酸化性、熱衝撃、クリープ、脆性、雰囲気、コストの方が重要かもしれません。

融点が最も低い金属はどれですか?

すべての金属単体を考慮すると、 水銀の融点は約 -38.8°C と非常に低いです。、そのため、通常の室温では液体です。

他のいくつかの珍しい金属も室温付近で溶けます。

従来の固体エンジニアリング金属のよく知られた低融点の例は次のとおりです。

• 錫：約232℃
• 鉛：約327℃
• 亜鉛：約420℃
• マグネシウム：約650℃
• アルミニウム：約660℃

したがって、「鉛は金属の中で最も融点が低い」などの記述は、周期表全体ではなく、限られた材料リスト内でのみ当てはまります。

なぜ金属が異なると融点が異なるのでしょうか?

溶融には、材料の規則正しい固体構造を破壊するのに十分な熱エネルギーが必要です。

必要なエネルギー量は、いくつかの要因によって決まります。

原子結合

一般に、原子間の結合が強くなると、それを克服するためにより多くのエネルギーが必要になります。

これは、アルミニウムや銅がすでに液体である温度でタングステンなどの高融点金属が固体のままである理由を説明するのに役立ちます。

結晶構造

金属は、次のようなさまざまな結晶構造を持つことができます。

• 体心立方体
• 面心立方体
• 六角形最密充填

結晶構造は原子の配置に影響を与え、金属の熱的および機械的挙動に寄与します。

化学組成

合金では、他の元素を添加すると相の安定性が変化します。

炭素は鉄の溶解挙動を変化させます。

ニッケルとクロムはステンレス鋼を改質します。

マグネシウムとシリコンが 6000 シリーズ アルミニウムを改質します。

銅は 2000 シリーズ アルミニウムに大きな影響を与えます。

亜鉛は、7000 シリーズ アルミニウムの主要な合金元素です。

複数のフェーズ

多くのエンジニアリング合金には複数の相が含まれています。

異なる相が異なる温度で溶解し始める可能性があり、合金のデータシートに見られる固相線から液相線までの範囲が形成されます。

合金化による溶解温度の変化

よくある誤解は次のとおりです。

合金がより強力であれば、溶解するまでの高温にも耐える必要があります。

これは一般的には当てはまりません。

3 つの例を考えてみましょう。

純アルミニウム vs. 7075 アルミニウム

純アルミニウム:

～660℃の融点

7075アルミニウム:

~477 ～ 635°C の融解範囲

7075 は室温でははるかに強力ですが、その最初の液相は純粋なアルミニウムの融点よりもはるかに低い場合があります。

純鉄 vs 炭素鋼

純鉄：

1538℃

炭素鋼:

一般に、炭素と合金の含有量に応じて、純鉄以下または純鉄に近い範囲で溶解します。

炭素を添加すると、鉄-炭素の状態図が根本的に変化します。

銅対真鍮

純銅:

1085℃

イエローブラス：

約 905～932℃

亜鉛を添加すると、溶融範囲が低くなり、強度、機械加工性、腐食特性、外観が異なる合金が生成されます。

これらの例は、重要な材料選択の原則を示しています。

合金化は、単に溶解温度を最大化するためではなく、特性の組み合わせを設計するために使用されます。

融点は最高使用温度ではありません

これはおそらく、金属の融点チャートを使用する際の最大の実際的な間違いです。

鋼が約 1450°C まで溶けないとします。

それはそうです ない これは、鋼製コンポーネントが 1300°C で安全に動作できることを意味します。

融解が起こるずっと前に、高温により大きな変化が生じる可能性があります。

体力の低下

降伏強さと引張強さは通常、温度が上昇するにつれて低下します。

コンポーネントは、室温では完全に安全な荷重がかかると永久に変形する可能性があります。

クリープ

クリープは、高温での持続的な荷重下でのゆっくりとした時間依存の変形です。

材料が完全に固体のままである間に発生する可能性があります。

このため、クリープ強度は以下の場合に特に重要になります。

• 炉
• ボイラー
• 発電設備
• 熱交換器
• 圧力システム
• 高温配管

酸化とスケーリング

多くの金属は、温度が上昇すると酸素とより急速に反応します。

炭素鋼は、その融点よりかなり低い温度で重度の酸化スケールを形成する場合があります。

ステンレス鋼はクロムを含む酸化保護層により高温酸化に効果的に耐えますが、その性能はグレードと雰囲気に大きく依存します。

ねじれ

不均一な加熱により熱膨張が発生します。

コンポーネントの異なる領域が異なる温度にさらされると、その結果生じる熱応力によって次のような現象が発生する可能性があります。

• 反る
• ねじれ
• 座屈
• ひび割れ
• 寸法不安定性

冶金学的変化

温度の上昇によっても変化する可能性があります。

• 粒度
• 沈殿する
• 硬度
• 気性
• 位相バランス
• 残留応力

熱処理されたアルミニウム合金の場合、溶融範囲をはるかに下回る温度では機械的強度が重大な影響を受ける可能性があります。

したがって：

融点は絶対的な相変化特性です。最高使用温度は工学設計の限界です。

決して同じ数字として扱ってはいけません。

製造において融点が重要な理由

融点だけで材料の選択を決定するべきではありませんが、製造においては融点は非常に重要です。

鋳造

鋳造の場合、液相線温度に達するだけでは十分ではありません。

溶融金属には通常、ある程度の熱処理が必要です。 過熱 液相線より上にあるため、移送され注がれている間も液体のままです。

正しい量は以下によって異なります。

• 合金
• 鋳造法
• 断面の厚さ
• 金型材料
• 注ぐ距離
• 炉
• 望ましい微細構造

溶接

融接中、溶接池は局所的な液相線温度を超えます。

周囲の熱影響ゾーンは溶けませんが、その微細構造と機械的特性は依然として劇的に変化する可能性があります。

これは、熱処理されたアルミニウム合金や特定の高張力鋼の場合に特に重要です。

熱処理

融解データは厳密な上限を定義します。

特定の合金では、通常の溶体化処理温度と局所的な溶融の開始との間に狭いマージンがあります。

そのため、正確な温度制御が不可欠になります。

高温用途向けの金属の選び方

アプリケーションに高温が含まれる場合は、融点のみを使用して材料をランク付けしないでください。

完全な動作環境を考慮してください。

1. 連続使用温度

継続的に 600°C にさらされるコンポーネントは、処理中に一時的に 600°C に達するコンポーネントとはまったく異なる設計問題になります。

2. 温度における機械的負荷

高温を確認してください:

• 降伏強さ
• 抗張力
• クリープ強度
• 応力破壊性能

室温での強度値は、高温での性能を表していない場合があります。

3. 耐酸化性

雰囲気が重要です。

材料は以下の場合に異なるパフォーマンスを発揮する可能性があります。

• 空気
• スチーム
• 還元雰囲気
• 空の
• 燃焼ガス
• 浸炭条件

4. 熱膨張

加熱と冷却を繰り返すと、次のような症状が発生する可能性があります。

• 寸法変化
• 熱疲労
• 関節ストレス
• コーティングの失敗

5. 熱伝導率

銅とアルミニウムは熱を素早く伝えます。

ステンレス鋼は熱を非常にゆっくりと伝えます。

これは、温度勾配、冷却速度、熱歪みに影響を与える可能性があります。

6. 腐食環境

高温と腐食が同時に作用する可能性があります。

たとえば、高い融解温度のみを目的として選択された材料は、塩化物、硫黄を含む、または強い酸化環境では性能が低下する可能性があります。

7. 製造要件

また、材料が次のとおりである必要があるかどうかも検討してください。

• 溶接された
• 機械加工された
• 曲がった
• 押し出された
• 鍛造された
• キャスト
• 陽極酸化された
• 磨かれた

最良の材料とは、動作要件と製造要件を完全に満たすものであり、必ずしも融点が最も高い材料である必要はありません。

摂氏から華氏への融点の変換

金属の溶解温度は通常、摂氏と華氏の両方で表示されます。

使用：

°F = (°C × 9/5) + 32

たとえば、純粋なアルミニウムは約 660°C で溶けます。

(660 × 9/5) + 32 ≈ 1220°F

華氏を摂氏に変換するには:

℃ = (°F − 32) × 5/9

エンジニアリング作業の場合、厳密なプロセス制御が必要な場合は、丸め換算に頼るのではなく、関連する材料仕様または技術データに記載されている温度値を正確なグレードに使用してください。

よくある質問

鋼の融点は何度ですか?

鋼は合金であるため、正確な融点は 1 つありません。炭素鋼は一般に約 1 時間で溶けます。 1370 ～ 1540°C (2500 ～ 2800°F)、組成に応じて正確な固相線と液相線が得られます。

ステンレス鋼の融点は何度ですか?

グレードにより異なります。 304 ステンレス鋼は通常、約 1400 ～ 1450°C で溶けます。、 その間 316/316L は通常、約 1375 ～ 1400°C です。。

アルミニウムの融点は何度ですか?

純アルミニウムは約100℃で溶けます。 660.3°C / 1220.5°F。

6061アルミニウムは660℃で溶けますか?

正確には違います。 6061 は合金であり、通常は約 1 時間で溶けます。 582～652℃。純アルミニウムは約660℃で溶けます。

6063アルミニウムの融点は何度ですか?

6063 アルミニウムの一般的な溶融範囲は約 615 ～ 655 °C / 1139 ～ 1211 °F。

7075アルミニウムの融点は何度ですか?

7075 アルミニウムの周囲には通常、固相線があります。 477℃ そして周囲の液相線 635℃、比較的広い融解範囲を与えます。

なぜ合金には溶解範囲があるのですか?

合金には複数の元素が含まれており、複数の相が含まれる場合があります。これらの相は必ずしも同時に溶解するとは限らず、部分的な溶解は固相線で始まり、液相線に達するまで続きます。

固相線と液相線の違いは何ですか?

The ソリダス 合金が完全に固体になる温度です。の 液体 合金が完全に液体になる温度です。両者の間には固体と液体が共存します。

融点が最も高い金属はどれですか?

タングステンは金属単体の中で最も高い融点を持ち、約 3420°C / 6190°F。

融点が低い一般的なエンジニアリング金属はどれですか?

錫はわずか約で溶けます 232℃、鉛は約で溶けます 327℃。アルミニウムも鉄系材料に比べて比較的低く、約100℃で溶解します。 660℃ 純粋な形で。

炭素含有量は鋼の融点に影響しますか?

はい。炭素は鉄-炭素相系を変化させ、一般に炭素を増やすと純鉄と比べて溶解に伴う温度が下がります。他の合金元素も固相線と液相線に影響を与えます。

ステンレス鋼は炭素鋼よりも融点が高いですか?

必ずしもそうとは限りません。それらの範囲は重複しており、結果は比較される特定のグレードと組成によって異なります。

金属が溶ける前に壊れることはありますか?

絶対に。金属は、溶融温度より数百度低い温度で強度を失い、クリープ、酸化、歪み、または冶金学的変化を起こす可能性があります。

融点と耐熱性は同じですか？

いいえ。耐熱性は、耐酸化性、クリープ強度、強度保持率、熱膨張、環境条件などの特性によって決まります。融点は材料特性の 1 つにすぎません。

最終的なポイント

金属の融点グラフは簡単に比較するのに役立ちますが、エンジニアリング材料は 1 つの温度番号だけで選択すべきではありません。

最も重要な違いは次のとおりです。

純金属 → 通常は 1 つの定義された融点

エンジニアリング合金 → 通常は固相線から液相線までの溶融範囲

純アルミニウムは約660℃、銅は約1085℃、鉄は約1538℃、タングステンは約3420℃で溶けます。しかし、6061 アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼などの一般的なエンジニアリング合金は、化学組成によって決まる範囲で溶けます。

製造と材料の選択については、次の点にも注意してください。

融点 ≠ 最高使用温度

強度の低下、クリープ、酸化、歪みは、材料が溶けるずっと前に重大な問題となる可能性があります。

Steel1Stop は、世界的な製造および製造プロジェクト向けに、複数のグレード、仕様、形状の炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム製品を供給しています。高温サービス用の材料を指定する場合は、 正確な合金またはグレード、動作温度、暴露時間、雰囲気および機械的負荷 公称融点だけで材料を選択するのではなく、