金属の重量計算式：鋼・アルミ・ステンレスを断面形状別に
重量は輸送費、クレーン計画、材料予算を決めます。1つの式ですべての金属断面をカバー — 必要なのは密度だけです。
なぜ重量が最初に来るのか
鋼は重量で売られ、クレーンはトン数で定格が決まり、トラックには法定積載量の上限があります — 何かを動かす前に、誰かが体積 × 密度を掛けているのです。30%の数値のズレは丸め誤差ではなく、敷地を出られないトラック、持ち上げられない梁を意味します。
計算式
重量 = 断面積 × 長さ × 密度。丸棒の断面積は π × r²、パイプは外円から内円を引いた値（π/4 × (OD² − ID²)）、シートやプレートなら単純に 長さ × 幅 × 厚さ です。メートルとkg/m³、あるいはインチとlb/in³のどちらかで統一し — 1つの計算内で混ぜないでください。
金属密度表（kg/m3）
鋼が基準点です。軟鋼は7,850 kg/m3で、1立方メートルあたり7.85トンになります。アルミニウムは2,700 kg/m3でその約3分の1、銅は8,960 kg/m3で鋼よりわずかに重く、鉛は11,340 kg/m3でこのリストの中で最も重い金属です。以下の表に、金属重量計算 が扱う10種類の金属をメートル法とヤード・ポンド法の両方の単位で一覧にしています。
| 金属 | kg/m3 | g/cm3 | lb/ft3 | 鋼との比 |
|---|---|---|---|---|
| 軟鋼 | 7,850 | 7.85 | 490 | 1.00 |
| ステンレス鋼 | 8,000 | 8.00 | 500 | 1.02 |
| アルミニウム | 2,700 | 2.70 | 169 | 0.34 |
| 銅 | 8,960 | 8.96 | 559 | 1.14 |
| 真鍮 | 8,500 | 8.50 | 531 | 1.08 |
| 青銅 | 8,800 | 8.80 | 549 | 1.12 |
| 鋳鉄 | 7,200 | 7.20 | 449 | 0.92 |
| 亜鉛 | 7,135 | 7.14 | 445 | 0.91 |
| チタン | 4,500 | 4.50 | 281 | 0.57 |
| 鉛 | 11,340 | 11.34 | 708 | 1.44 |
最も重い金属は？最も軽い金属は？
鉛（11,340 kg/m3）は一般の機械構造用金属の中で抜きんでて重く、鋼より44%高密度で、チタンの4倍以上の密度があります。特殊金属を除けば、アルミニウム（2,700 kg/m3）が日常的に切削や溶接の対象になる金属では最も軽いものです。鋼とアルミの重量比はおよそ2.9:1なので、鋼の部品をアルミで作り替えれば重量は約3分の2減ります — 自動車や航空宇宙のメーカーがアルミのプレミアムを払うのはまさにこのためです。
鋼 vs ステンレス鋼 vs 鋳鉄
ステンレス鋼（8,000 kg/m3）は軟鋼（7,850 kg/m3）よりわずか2%ほど密度が高いだけで、耐食性がほとんど重量ペナルティなしで手に入ります。7,200 kg/m3の鋳鉄は、黒鉛を含むために単位体積あたりでは実際ところ鋼より軽いのに、同じ形状の鋳鉄部品は現実には重くなりがちです。同じ強度を出すためには厚い肉厚が必要になるからです。
銅、真鍮、青銅
銅（8,960 kg/m3）は鋼より密度が高い — これに驚く人は少なくありません。銅の2つの一般的な合金はそれよりわずかに下に位置します。真鍮が8,500 kg/m3、青銅が8,800 kg/m3です。真鍮の部品が鋼の部品より軽く感じられるのは設計の話であって物理ではありません。材料そのものは体積あたり重いのだから、部品が単純に薄く作られているだけです。
メートルあたり重量：クイックリファレンス
断面積を掛けると、密度は実務的な数字に変わります。直径20 mmの丸棒の断面積は314 mm2なので、1メートルの重量は鋼で2.47 kg、ステンレス鋼で2.51 kg、銅で2.81 kg、アルミニウムで0.85 kg、鉛で3.56 kgです。鋼の同じ棒10メートルなら24.7 kg — 取り扱いや出荷の計画に十分使える数字です。金属重量計算 は直径・肉厚・材料のあらゆる組み合わせを即座に計算します。
クイックな妥当性チェック
50 mmの丸棒鋼の1 mは π × 0.025² × 7,850 ≈ 15.4 kg。3 mm鋼板の 2 × 1 m シートは 2 × 1 × 0.003 × 7,850 ≈ 47 kg です。手計算の見当と大きく外れるなら、原因は金属ではなく単位であることがほとんどです。
材料費の意思決定に密度を使う
密度に体積を掛ければ重量が出て、重量に1 kgあたりの価格を掛ければ実際の材料費を比較できます — 密度だけでは話の半分にすぎません。1 kgあたりの価格が鋼の2倍でも、2.9:1の重量比を適用すれば部品単価ではアルミのほうが安くなることがあります。発注の前に両案を 金属重量計算 に通して総重量を比べてください。鋼の重量表：丸棒・角管・平鋼・パイプのkg/m には標準の丸棒・角管・パイプ寸法のメートルあたり重量が載っています。
ハンドブックの手計算を省く
金属重量計算 は丸棒、パイプ、シート、平鋼、形材の重量をメートル法・ヤード・ポンド法の両方で、すべての主要金属について計算し、発注と輸送に必要な合計を出します。