アルミニウムの軟化温度とは？強度が低下する温度域と設計・加工で失敗しないための完全ガイド

アルミニウムの軟化温度とは何か｜融点との決定的な違い

軟化温度とは、材料が塑性変形しやすくなり始める温度域を指し、融解する温度（融点）とは明確に異なります。アルミニウムの融点は約660℃ですが、実際にはそのはるか低温で機械的強度は大きく低下します。

• 融点：材料が液体化する温度
• 軟化温度：強度が実用的に使えなくなり始める温度

この違いを理解せずに高温環境へ使用すると、荷重に耐えられず変形・破損する重大事故につながります。

アルミニウムの実用的な軟化温度の目安

純アルミニウムおよび代表的なアルミ合金の実用上の軟化温度はおおむね150〜300℃の範囲に収まります。

合金系によって析出強化の有無が異なり、高強度系ほど軟化が急激に進行する傾向があります。

なぜアルミニウムは低温で軟化するのか

アルミニウムの強度は以下の3要素で支えられています。

• 結晶粒の大きさ
• 加工硬化
• 析出硬化（熱処理効果）

100〜300℃の加熱によってこれらが以下の現象を起こします。

• 回復：転位が減少し加工硬化が消失
• 再結晶：新しい結晶が成長し強度が急低下
• 析出物の粗大化：強化効果が消滅

特にT6処理材などは200℃前後で一気に軟化します。

軟化温度と引張強さ・耐力の関係

温度上昇に伴うA6061-T6の強度変化例です。

200℃を超えると耐力は半分以下に低下し、安全率の再計算が必須となります。

加工工程で発生する軟化トラブル

アルミ加工現場では以下のトラブルが頻発します。

• 高速切削により局所温度が200℃超過
• 溶接熱影響部（HAZ）の強度低下
• 切削後の歪み戻り

切削時の発熱対策や加工歪みについては、アルミ加工に関して解説で詳しく解説しています。

溶接による軟化の影響と設計上の注意点

アルミ溶接では溶融部周辺が400℃以上になるため、以下が必ず発生します。

• T6材→O材相当にまで軟化
• 引張強さが50%以下に低下
• 疲労寿命の大幅短縮

溶接後に強度を回復させるには再熱処理が必要ですが、大型構造物では現実的ではありません。高温強度基準は日本アルミニウム協会の技術資料でも整理されています。

高温環境でのアルミ使用可否の判断基準

以下に該当する場合は、アルミ使用を慎重に再検討すべきです。

• 常時使用温度が150℃超
• 繰り返し荷重がかかる構造
• ボルト締結で異種金属と接合されている

高温環境下ではクリープ変形も無視できません。高温強度が必要な場合は、耐熱アルミ合金やステンレス鋼への材料変更も視野に入れるべきです。

設計時に必ず考慮すべき安全率の設定

アルミ部品を高温で使用する場合、以下の設計ルールが重要になります。

• 常温強度の40〜50%以下を許容応力とする
• 溶接部は母材とは別強度で評価
• 熱膨張と組み合わせた応力評価を行う

鉄鋼材料との軟化特性の違い

参考として鉄鋼材料との比較を示します。

この違いを理解せずに材料選定を行うと、事故・早期破損・PL問題につながります。鉄鋼材料の高温特性はJIS規格でも定義されています。

よくある質問

まとめ｜アルミニウムの軟化温度を理解することが品質を左右する

• アルミの軟化温度は150〜300℃が実用上の境界
• 高強度合金ほど低温で急激に軟化する
• 溶接や高速加工では局所軟化が必ず発生する
• 高温使用時は安全率の再設計が必須
• 耐熱が必要なら材料変更も戦略になる

アルミニウムの軟化温度を正しく理解することは、設計・加工・溶接・品質保証すべての基礎となります。軽さや加工性だけで材料を選ぶのではなく、使用温度という絶対条件を必ず取り入れることが、長期信頼性の高い製品設計につながります。