タングステンとは(硬さ・融点・比重・用途、超硬合金との違い)

タングステンの棒・白熱電球のフィラメント・超硬合金の切削チップを並べたイメージ

「タングステンの硬さはどれくらい?」と調べると、モース硬度・ビッカース硬さ・超硬合金の値がまざって出てきて、どれが本当なのか迷いがちです。タングステン(W)は、金属の中でいちばん融点が高く、金とほぼ同じくらい重い金属です。ただし、切削工具に使われる「とても硬い材料」の多くは、純タングステンではなく炭化タングステン(WC)を固めた超硬合金です。このページでは、タングステンの硬さ・融点・密度などの数値を図で比べ、超硬合金との違いと、ものづくりでの使い道をまとめます。

目次

タングステンとは:ひとことで言うと

タングステンとは

タングステンは、元素記号 W・原子番号74の金属です。融点は 3,422℃ で、金属の中でいちばん高く、密度は 19.25 g/cm³ と金(19.3 g/cm³)とほぼ同じです。

名前は、スウェーデン語の「重い石」から来ています。元素記号の W は、ドイツ語の名前「ヴォルフラム(Wolfram)」の頭文字です。

タングステンの主な数値:融点3,422℃、密度19.25 g/cm³、モース硬度7.5、ヤング率411 GPa、熱膨張4.5×10⁻⁶/K
図1 タングステン(W)をひと目で
出典:Wikipedia「タングステン」、Wikipedia(英語版)「Tungsten」をもとに AI(Claude)で作成

結晶のつくりは、原子がサイコロの8つの角と真ん中に並ぶ「体心立方」です。鉱石は、灰重石(CaWO₄)や、鉄重石・マンガン重石(まとめてウォルフラマイトと呼ぶ)から採ります。

出典:タングステン|Wikipedia、Tungsten|Wikipedia(英語版)

タングステンの硬さ:純金属と炭化タングステンで大きく違う

タングステンの硬さは、純金属ではモース硬度 7.5、ビッカース硬さで約 350〜470 HVです。英語版 Wikipedia の元素の硬さの表では、ビッカース硬さは 3,430〜4,600 MPa とされています(日本語版の表は 3,430 MPa)。ふだん使う HV の数字は、MPa の値を 9.807 で割るとほぼ同じになります(換算は編集部)。

ビッカース硬さの比較。鉄約62、タングステン約350〜470、炭化タングステン約2,600
図2 硬さの比較(ビッカース硬さのおよその値)
出典:Wikipedia(英語版)「Hardnesses of the elements (data page)」、Wikipedia(英語版)「Tungsten carbide」をもとに AI(Claude)で作成

純金属の中では、とても硬い部類

同じ表の純金属どうしで比べると、タングステンはオスミウム・レニウム・ロジウムなどと並んでビッカース硬さが高い部類に入ります。たとえば純鉄は 608 MPa(約 62 HV)なので、純タングステンはその5倍以上になります(倍率は編集部の計算)。モース硬度で比べると、クロム(8.5)のほうが上になります。金属の硬さの順位は、基礎知識「硬さと固さの違い」でもまとめています。

硬さの指標純タングステンの値出典
モース硬度7.5Wikipedia(日本語・英語)
ビッカース硬さ3,430〜4,600 MPa(約 350〜470 HV)英語版 Wikipedia
ブリネル硬さ2,000〜4,000 MPa英語版 Wikipedia

炭化タングステン(WC)はさらにずっと硬い

タングステンと炭素の化合物である炭化タングステン(WC)は、モース硬度で 9.0〜9.5、ビッカース硬さで約 2,600と、純タングステンよりはるかに硬い物質です(英語版 Wikipedia「Tungsten carbide」)。日本語版 Wikipedia は、コランダム(サファイア・ルビー)に匹敵する硬さと説明しています。「タングステンは硬い」と言うとき、実はこの炭化タングステンや、それを固めた超硬合金のことを指している場合がよくあります。

出典:Hardnesses of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)、タングステン|Wikipedia、Tungsten|Wikipedia(英語版)、Tungsten carbide|Wikipedia(英語版)、炭化タングステン|Wikipedia

融点と重さ:いちばん溶けにくく、金と同じくらい重い

金属の融点の比較。タングステン3,422℃がいちばん高く、タンタル・モリブデン・チタン・鉄・銅・金・アルミニウム・鉛と続く
図3 金属の融点の比較
出典:Wikipedia(英語版)「Melting points of the elements (data page)」をもとに AI(Claude)で作成

タングステンの融点 3,422℃ は、鉄(1,538℃)の2倍以上で、金属の中でいちばん高い値です。資料によっては 3,380℃ や 3,410℃ と書かれていることもありますが、Wikipedia の元素の融点の表では 3,422℃ です。溶けにくいので、白熱電球のフィラメントや溶接の電極など、とても熱くなる所に使われます。

金属の密度の比較。金19.3、タングステン19.25 g/cm³がほぼ同じで、鉄7.86の約2.4倍
図4 金属の密度の比較
出典:Wikipedia(英語版)「Densities of the elements (data page)」をもとに AI(Claude)で作成

密度は 19.25 g/cm³ で、鉄(7.86 g/cm³)の約2.4倍、鉛(11.34 g/cm³)の約1.7倍です(倍率は編集部の計算)。同じ重さなら小さくできるので、鉛の代わりのおもりや釣りの錘、X線をさえぎる材料にも使われます。

出典:Melting points of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)、Densities of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)、タングステン|Wikipedia、Tungsten|Wikipedia(英語版)

そのほかの性質と弱点

性質タングステンの値ひとこと
ヤング率411 GPaたわみにくい
線膨張係数(25℃)4.5×10⁻⁶/K(英語版は 20℃で 4.42)温度で伸びにくい
熱伝導率173 W/(m·K)熱をよく伝える
電気抵抗率(20℃)52.8 nΩ·m金属としては電気抵抗が比較的大きい
沸点5,555℃(日本語版)/5,930℃(英語版)資料で値が違う

弱点は、常温ではもろく、ふつうの金属のように加工するのがむずかしいことです。英語版 Wikipedia は、タングステンは延性から脆性に変わる温度(延性脆性遷移温度)が高いため、製品は粉末を固めて焼く方法(粉末冶金)などで作られると説明しています。

温度が低いともろく高いと粘る、延性脆性遷移の模式図
図5 延性脆性遷移のイメージ(模式図)
出典:Wikipedia(英語版)「Tungsten」をもとに AI(Claude)で作成

出典:タングステン|Wikipedia、Tungsten|Wikipedia(英語版)

超硬合金との違い:炭化タングステンをコバルトで固めたもの

純タングステンは金属の結晶粒の集まり、超硬合金は炭化タングステンの硬い粒をコバルトで固めたものという模式図
図6 純タングステンと超硬合金のちがい(模式図)
出典:Wikipedia「超硬合金」、Wikipedia(英語版)「Tungsten carbide」をもとに AI(Claude)で作成

超硬合金は、炭化タングステン(WC)の粉と、結合材のコバルト(Co)の粉を混ぜて押し固め、焼き固めた(焼結した)材料です。炭化チタン(TiC)や炭化タンタル(TaC)を加えることもあります。製法は1923年にドイツのシュレーターが開発しました(日本語版 Wikipedia「超硬合金」)。

硬い WC の粒を、金属のコバルトがつなぎとめて形にしています。日本語版 Wikipedia は、超硬合金は硬度が高く、高温でも硬さが下がりにくい一方、曲げには工具鋼より弱いと説明しています。炭化タングステンを削ったり磨いたりするには、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素(cBN)を使います(英語版 Wikipedia「Tungsten carbide」、日本語版「炭化タングステン」)。

純タングステン超硬合金
中身タングステン(W)だけ炭化タングステン(WC)+コバルトなど
硬さ約 350〜470 HVWC の粒は約 2,600 HV(合金全体は成分で変わる)
主な使い道フィラメント・電極・おもり切削工具・金型・ドリル

超硬合金の種類や選び方、タングステンを使わない新しい合金は、技術ページ「超硬合金」で詳しく説明しています。

出典:超硬合金|Wikipedia、Tungsten carbide|Wikipedia(英語版)、炭化タングステン|Wikipedia

タングステンの主な使い道

タングステンの主な使い道:切削工具・金型、電球のフィラメント、溶接の電極、X線の遮へい材、おもり、電子顕微鏡の電極
図7 タングステンの主な使い道
出典:Wikipedia「タングステン」、Wikipedia(英語版)「Tungsten」、Wikipedia「超硬合金」をもとに AI(Claude)で作成

世界で使われるタングステンの 60〜70%は、炭化タングステン(超硬合金など)として使われています(英語版 Wikipedia「Tungsten」)。超硬合金は、ドリル・エンドミルなどの切削工具や金型、シールドマシン(トンネルを掘る機械)の刃などに使われます。

純タングステンや合金としては、白熱電球のフィラメント(LED に置き換わって減っています)、電子顕微鏡の電極や、TIG 溶接の電極、X線をさえぎる材料、鉛の代わりの散弾・釣りの錘などに使われています(日本語版 Wikipedia「タングステン」)。

出典:タングステン|Wikipedia、Tungsten|Wikipedia(英語版)、超硬合金|Wikipedia

どこで採れるか:中国が大半

タングステンの主な産出国(2025年):中国67,000トン、ベトナム3,000トン、カザフスタン2,400トン
図8 タングステンの主な産出国(2025年)
出典:Wikipedia(英語版)「Tungsten」をもとに AI(Claude)で作成

英語版 Wikipedia によると、2025年の主な供給国は中国(67,000トン)・ベトナム(3,000トン)・カザフスタン(2,400トン)で、中国が群を抜いて多い状況です。日本ではレアメタルの1つで、日本語版 Wikipedia によると、国内のおもな鉱床(大野鉱山・手島)はいずれも閉山しています。

出典:Tungsten|Wikipedia(英語版)、タングステン|Wikipedia

出典

  1. タングステン|Wikipedia
  2. Tungsten|Wikipedia(英語版)
  3. Hardnesses of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)
  4. Tungsten carbide|Wikipedia(英語版)
  5. 炭化タングステン|Wikipedia
  6. Melting points of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)
  7. Densities of the elements (data page)|Wikipedia(英語版)
  8. 超硬合金|Wikipedia

※図は、出典の説明と数値をもとに編集部がまとめた図・模式図です。

※アイキャッチ画像は、AI(ChatGPT)で生成したイメージです。実在の製品ではありません。

情報の確認日:2026年11月8日

よかったらシェアしてね!
  • URLをコピーしました!
  • URLをコピーしました!

この記事を書いた人

目次