金属の比重（密度）は「重量計算」「軽量化設計」「材料コスト見積」のすべてに直結する基礎数値です。このページは単なる比重一覧ではなく、板材重量の即算フォーム・よく使う寸法の早見表・比重だけで軽量化しようとして失敗する事例を収録した「設計計算ページ」として構成しています。数値を見るだけでなく、手元の材料に当てはめながら使ってください。
① 比重（密度）とは何か：計算式と基本
質量（g）= 体積（cm³）× 密度（g/cm³）
体積（cm³）= 縦（cm）× 横（cm）× 厚さ（cm） ※ mm入力の場合は÷1000をかける
例：100×200×10 mm の板 → 体積＝ 10×20×1＝200 cm³ → SS400なら 200×7.85＝1,570 g（1.57 kg）
「比重」とは物質の密度を水（4℃）の密度（1.000 g/cm³）と比較した無次元の数値です。工業現場では数値的にほぼ同じなので「比重＝密度（g/cm³）」として扱います。この一式だけで、任意の形状の質量が瞬時に計算できます。
② 同じ大きさでどれだけ重さが違うか——同体積比較
100×200×10 mm（体積200 cm³）の板を各材料で作ったとき、質量は以下のように変わります。「アルミは鉄より軽い」という感覚を、具体的な kg 数値で把握してください。
同じ 100×200×10mm の板で、マグネシウム合金（354 g）と銅（1,788 g）では約5倍の差があります。ステンレスと炭素鋼はほぼ同じ比重で、「ステンレスにしたら軽くなる」という期待は数値上は成立しません。
③ 板材・棒材・パイプ 重量即算フォーム
寸法を入れてボタンを押すと、複数材料の質量を一度に計算します。設計段階で「アルミと鉄でどれくらい変わるか」を素早く比べるために使ってください。
🧮 形状タイプを選んで計算
④ よく使う寸法・材料の重量早見表
板材（長さ1000 mm）の質量早見表です。縦列が板厚、横列が材料。単位はすべて kg。
幅 100 mm × 長さ 1000 mm の板（100幅定尺換算）
| 板厚 | Mg AZ31 比重1.77 | Al A6061 比重2.70 | Al A2017 比重2.79 | Ti 64 比重4.43 | SS400 比重7.85 | SUS304 比重7.93 | Cu C1100 比重8.94 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mm | 0.18 | 0.27 | 0.28 | 0.44 | 0.79 | 0.79 | 0.89 |
| 2 mm | 0.35 | 0.54 | 0.56 | 0.89 | 1.57 | 1.59 | 1.79 |
| 5 mm | 0.89 | 1.35 | 1.40 | 2.22 | 3.93 | 3.97 | 4.47 |
| 10 mm | 1.77 | 2.70 | 2.79 | 4.43 | 7.85 | 7.93 | 8.94 |
| 16 mm | 2.83 | 4.32 | 4.46 | 7.09 | 12.56 | 12.69 | 14.30 |
| 20 mm | 3.54 | 5.40 | 5.58 | 8.86 | 15.70 | 15.86 | 17.88 |
⑤ 比重だけで軽量化しようとして失敗する3つのパターン
「比重が小さい材料に換えれば軽くなる」は正しいですが、「同じ性能を維持しながら軽くなる」かどうかは別の話です。比重だけを見た材料選定で設計が迷走する事例を示します。
- 比強度で比較する：引張強さ÷密度が大きいほど、同強度で軽くできる
- 剛性（ヤング率）を確認する：アルミは鋼の 1/3。板厚を増やして補う場合、軽量化効果が縮小する
- 熱・腐食の相性を確認する：膨張係数差・異種金属腐食は温度サイクル後に顕在化する
⑥ 比強度で金属を見直す（レーダーチャート）
代表材料の比強度・物性比較表
| 材料 | 比重 | 引張強さ（MPa） | 比強度 （MPa·cm³/g） | ヤング率（GPa） | 線膨張係数 （×10⁻⁶/K） |
|---|---|---|---|---|---|
| SS400（炭素鋼） | 7.85 | 400〜510 | ≈57 | 206 | 12 |
| SCM440 調質 | 7.85 | 980〜1180 | ≈140 | 206 | 12 |
| SUS304 | 7.93 | 520〜720 | ≈77 | 193 | 17 |
| A6061-T6（アルミ） | 2.70 | 275〜310 | ≈107 | 69 | 23 |
| A7075-T6（超ジュラルミン） | 2.81 | 503〜572 | ≈196 | 72 | 23 |
| Ti-6Al-4V（64チタン） | 4.43 | 900〜1000 | ≈220 | 114 | 9 |
| AZ31B（マグネシウム） | 1.77 | 260 | ≈147 | 45 | 26 |
Ti-6Al-4V の比強度（≈220）は SS400（≈57）の約 4 倍。同強度の部品をチタンで作れば体積は増えるが質量は大幅に減る。ただし材料費・加工費が大きく増大するため、コスト対効果での判断が必須。
⑦ 全金属比重一覧と JIS 規格値
| 金属名 | 元素記号 | 比重（g/cm³） | 融点（℃） | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| リチウム | Li | 0.53 | 181 | 電池材料・最軽量金属 |
| マグネシウム | Mg | 1.74 | 650 | 軽量構造材・自動車部品 |
| アルミニウム | Al | 2.70 | 660 | 航空機・建材・飲料缶 |
| チタン | Ti | 4.51 | 1668 | 航空宇宙・医療・化学プラント |
| 鉄 | Fe | 7.87 | 1538 | 構造材・機械部品 |
| 炭素鋼（SS400等） | — | 7.75〜7.90 | — | 汎用構造材 |
| ステンレス（SUS304） | — | 7.93〜7.98 | — | 耐食・食品・医療 |
| 銅 | Cu | 8.96 | 1085 | 電気配線・熱交換器 |
| 銀 | Ag | 10.49 | 962 | 電気接点・装飾・貴金属 |
| 金 | Au | 19.32 | 1064 | 電気接点・装飾・資産 |
⑧ 軽量化設計チェックリスト
- 比強度（引張強さ÷密度）は置換後も同等以上か
- ヤング率（剛性）の低下を板厚・形状で補う設計になっているか
- 線膨張係数差による締結部の緩み・シール不良を検討したか
- 異種金属腐食（ガルバニック腐食）のリスクを確認したか
- 加工コスト・調達コスト込みで経済的に成立するか
- 溶接・表面処理の制約を確認したか（アルミは溶接方法が変わる等）
まとめ：金属の比重と設計に使うための3つのポイント
- 質量計算は「体積（cm³）×比重」の一式だけ。板材の即算は上の計算フォームか早見表で素早く確認できる。
- 同体積で比較すると、マグネシウム（1.77）と銅（8.94）では約 5 倍の質量差がある。ステンレスと炭素鋼はほぼ同じ比重なので、「SUS にしたら軽くなる」は成立しない。
- 比重だけで軽量化すると、剛性不足・強度不足・熱膨張による締結不良の 3 つの落とし穴にはまりやすい。比強度・ヤング率・膨張係数をセットで確認する習慣をつける。
