金属の融点・沸点一覧をやさしく解説：高温環境で「使える金属・使えない金属」の実務判断ガイド

金属を高温で使うとき、融点だけを見て選ぶと失敗します。融点が高くても、それより低い温度でクリープ（高温変形）が始まる合金は多い。この記事では主要金属・合金の融点・沸点・実用上限温度を一覧で整理し、「アルミ金型を炭素鋼で作ったら割れた」「SUS304が500℃で変形した」といった場面をどう防ぐかを解説します。金属の比重一覧・金属の硬さ一覧と合わせて読むと材料選定の精度が上がります。

① 融点・沸点とは何か：設計者が知っておくべき「温度の壁」
② 主要金属の融点・沸点・比重一覧表
③ 融点でみる金属の分類グラフ
④ 代表合金の融点と実用上限温度
⑤ 高温用途で詰まる3つの場面
⑥ 温度帯別：「この温度ならこの材料」ガイド
⑦ まとめ：融点・沸点の実務判断ポイント
1. 設計・材料選定で押さえる3点

① 融点・沸点とは何か：設計者が知っておくべき「温度の壁」

融点は固体から液体に変わる温度、沸点は液体から気体に変わる温度です。設計で重要なのは「融点より100〜300℃低い温度から、金属の強度が急激に低下し始める」という事実です。この強度低下によって起きる変形をクリープと呼びます。

🔑 実務ポイント：融点の50〜60%の温度（絶対温度比）を超えると、多くの金属でクリープが顕著になります。SS400（融点約1535℃ = 1808K）なら 1808 × 0.5 ≒ 904K = 約630℃ が目安。ただし実用上は350〜500℃ですでに強度設計の前提が崩れます。

② 主要金属の融点・沸点・比重一覧表

鉄・合金鋼系貴金属高融点金属非鉄金属

金属	元素記号	融点 (°C)	沸点 (°C)	比重 (g/cm³)	分類
タングステン	W	3422	5555	19.3	高融点金属
レニウム	Re	3186	5596	21.0	高融点金属
モリブデン	Mo	2623	4639	10.2	高融点金属
ニオブ	Nb	2477	4744	8.6	高融点金属
クロム	Cr	1907	2671	7.2	高融点金属
白金	Pt	1768	3825	21.4	貴金属
パラジウム	Pd	1555	2963	12.0	貴金属
イリジウム	Ir	2446	4428	22.6	貴金属
チタン	Ti	1668	3287	4.51	非鉄金属
鉄（純鉄）	Fe	1538	2861	7.87	鉄鋼系
コバルト	Co	1495	2927	8.9	鉄鋼系
ニッケル	Ni	1455	2730	8.9	非鉄金属
銅	Cu	1085	2562	8.96	非鉄金属
金	Au	1064	2856	19.3	貴金属
銀	Ag	962	2162	10.5	貴金属
アルミニウム	Al	660	2519	2.70	非鉄金属
マグネシウム	Mg	650	1091	1.74	非鉄金属
亜鉛	Zn	420	907	7.13	非鉄金属
鉛	Pb	327	1749	11.3	非鉄金属
ビスマス	Bi	271	1564	9.8	非鉄金属
スズ	Sn	232	2602	7.3	非鉄金属
インジウム	In	157	2072	7.3	非鉄金属

比重の詳細比較は金属の比重一覧、硬さの比較は金属の硬さ一覧を参照してください。

③ 融点でみる金属の分類グラフ

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インタラクティブ比較ツール：金属の融点・沸点を自分で選んで比較

31元素から自由に選択 → 固体域・液体域を横棒グラフで視覚比較。並び順・スケールも変更できます。

ツールを使う →

④ 代表合金の融点と実用上限温度

合金の融点は純金属より低くなることが多く、さらに「融ける温度」と「実用的に強度が保てる温度」は別物です。以下は実務で使う主要合金の目安です。

合金・材料	融点目安 (°C)	実用上限温度 (°C)	注意点
SS400（炭素鋼）	1520〜1540	≤350	350℃超でクリープ・酸化が顕著に
S45C（調質材）	1500〜1530	≤450	調質後の焼戻し温度以上では硬さ・強度が低下
SCM440（調質材）	1430〜1480	≤500	Moが高温強度を補助。S45Cより約50℃高い
SUS304	1400〜1450	≤400	400℃超でクリープ開始。ASME基準は300℃以下推奨
SUS310S（耐熱ステンレス）	1400〜1450	≤1050	Si・Cr高含有で高温酸化に強い。長期使用は950℃以下
SKD61（熱間ダイス鋼）	1430〜1470	≤600	H13相当。繰り返し熱負荷に強く、Al溶湯金型に最適
A1100（純アルミ）	643〜657	≤150	150℃超で急激に軟化。アルミ合金全般に共通
A5052（Al-Mg合金）	607〜652	≤125	Mgが添加されると融点が純Alより50℃以上低下
純チタン（Grade 2）	1668	≤315	酸化・水素脆化が問題になる前の上限。Ti-6Al-4Vは430℃程度
共晶はんだ（Sn63/Pb37）	183（共晶点）	≤150	融点が低く実装後の高温環境に弱い。耐熱用途には不向き
Sn-Ag-Cu（鉛フリーはんだ）	217〜221	≤170	共晶はんだより融点が高い分、高温にやや強い

💡 融点の50%ルール（絶対温度）：融点を絶対温度K（= °C + 273）で考えると、融点の約50%（0.5Tm）を超えると拡散が活発になりクリープが顕著になります。SS400なら 1808K × 0.5 = 904K ≈ 631℃。実用設計ではこれより低い350〜450℃を目安にします。

⑤ 高温用途で詰まる3つの場面

場面① ：アルミダイカスト金型を炭素鋼（S45C系）で作ったら早期割れ

Al溶湯（660〜700℃）が繰り返し金型に接触。コスト削減のためにS45C系材料を使ったが、数百ショット後に亀裂が発生した。

⚠️ 原因：S45Cの焼戻し温度（通常500〜600℃）と、Al溶湯温度（660〜700℃）が近接しています。繰り返し加熱・冷却によって焼戻しが進み、硬さが低下。さらに熱疲労によるヒートチェック（表面亀裂）が発生します。S45Cの実用上限温度は450℃程度で、700℃のAl溶湯には耐えられません。

✅ 正解：Al溶湯金型にはSKD61（JIS SKD61、H13相当）を使います。Cr・Mo・V添加で高温強度と熱疲労抵抗が大幅に向上。実用上限600℃でダイカスト環境に適合します。

場面② ：SUS304部品を500℃環境で使ったら変形した

「ステンレスは高温に強い」と思い、SUS304製の部品を加熱炉内（500℃）で長期使用した。数週間後に寸法変化（クリープ変形）が確認された。

⚠️ 原因：SUS304の融点は約1400〜1450℃と高いものの、実用強度が保てる上限は400℃程度です（ASME基準では300℃以下推奨）。500℃はすでにクリープ領域で、長時間荷重下では寸法安定性が確保できません。また、450〜850℃の範囲は粒界腐食が起きやすい「鋭敏化温度域」でもあります。

✅ 正解：高温酸化環境ではSUS310S（Si・Cr高含有、使用上限950〜1050℃）、高温強度が必要な場合はNCF600・NCF800などNi基耐熱合金を選定します。

場面③ ：亜鉛めっき部品を溶接したら危険なガスが発生した

SS400の亜鉛めっき品をそのままアーク溶接した。作業者が頭痛・吐き気を訴えた。

⚠️ 原因：亜鉛（Zn）の沸点は907℃で、溶接アーク（中心温度5000〜10000℃）が照射された瞬間に亜鉛が気化します。Znガスを吸入すると金属熱（亜鉛熱）を引き起こし、インフルエンザ様症状が出ます。亜鉛の融点は420℃と低く、溶接前に除去しなければ安全上の重大リスクになります。

✅ 対処：溶接箇所周辺のめっきをグラインダーで除去してから溶接するか、防塵マスク（Znヒューム対応）を着用し換気を徹底します。めっき後に溶接が必要な設計はSPCC（冷延鋼板）＋後めっきを原則とします。

⑥ 温度帯別：「この温度ならこの材料」ガイド

〜200℃：一般機械・電子機器

SS400・S45C・SUS304・アルミ合金（A5052・A6061）が使えます。はんだ（183〜221℃）も安定。アルミは150℃超で急軟化に注意。

200〜500℃：排気系・熱間部品

SCM440（≤500℃）、SUS304（≤400℃）。排気フランジ等はSUS430・SUS304で足りるケースと、SUS310Sが必要なケースが分かれます。

500〜1000℃：炉内・鋳造金型

SUS310S（≤1050℃）、SKD61（≤600℃）。Ni基耐熱合金（NCF600・800）が現実的。チタンは400℃超で酸化が進むため不可。

1000℃超：溶融金属・工業炉

Mo・W系高融点金属、セラミックスとの複合材。Ni基超合金（Inconel 625・718）。コスト・加工性が一般材とは別次元になります。

はんだ付け・ろう付け温度管理

共晶はんだ183℃、Sn-Ag-Cu 217℃。Al用ろう材 560〜600℃（Alの融点660℃との差が小さく難しい）。銅のろう付けは900〜950℃前後の銀ろうが一般的。

ダイカスト・鋳造の溶湯温度

Al溶湯：660〜720℃、Mg溶湯：650〜700℃、亜鉛ダイカスト：420〜450℃。金型材料の実用上限温度と溶湯温度の差が小さいほど寿命が短くなります。

⑦ まとめ：融点・沸点の実務判断ポイント

設計・材料選定で押さえる3点

融点より「実用上限温度」を見る：融点が高くても実用上限は融点の20〜40%程度。SS400（融点1535℃）の上限は350℃。
合金は純金属より融点が低い：Al合金はAlより50〜60℃低い。はんだの共晶点183℃は純Sn（232℃）より低い。合金状態図の「液相線」を確認する。
沸点は危険温度の目安：亜鉛（沸点907℃）は溶接で気化して金属熱を引き起こす。Mgは650℃で溶融し、空気中での取り扱いには引火リスクがある。

金属の融点・沸点は材料選定の入口です。高温環境で使う部品を設計するときは、比重・硬さと合わせて確認することで、「選んだ材料が温度条件を満たしているか」を最初のスクリーニングとして使えます。融点の50%ルールと実用上限温度の概念を組み合わせれば、高温環境での材料選定の精度が大きく上がります。