⚡ 要点
- 呼び値は合格判定値ではありません。ISO 898-1 は強度区分ごとに 2 組の強度値を示しています。呼び値はマーキングを組み立てるためのものにすぎず、合否を決めるのは最小値です。
- サイズ範囲は前提条件であり、脚注ではありません。8.8 級の Rp0.2 は 16 mm 以下で 640 MPa、それを超えると 660 MPa です。
- 強度区分は 10 ではなく 9 つです。3.6 は 2009 年版で削除されました。
- 4.8、5.8、6.8 級は加工硬化形です。そのため規格は、切削試験片の伸びではなく実物の伸び Af で判定します。
- 応力断面積 As は呼び径の円より 20–25% 小さい面積で、最小引張荷重は As × Rm,min で求まります。
- ナットはボルトより高い等級でも構いませんが、低くはできません。低いと破損モードがボルトの破断からねじ山のせん断に変わり、しかも予兆がありません。
- HV・HBW・HRC の硬さ値は直接比較できません。ISO 18265 の換算は炭素鋼・低合金鋼に適用され、高合金鋼や加工硬化した鋼には当てはまりません。
- 皮膜厚さはねじ公差で上限が決まります。また 1,000 MPa を超えると、問題となるリスクは腐食ではなく水素脆性に変わります。
1. 本早見表の使い方:まず 3 つの約束
2. 9 つの強度区分(ISO 898-1 表 3)
3. 強度区分の表示を読む
4. 応力断面積 As と最小引張荷重
5. ナットの保証荷重と等級の組み合わせ
6. 硬さ:比較できない 3 つの尺度
7. ねじの限界寸法と公差等級
8. 下穴と通し穴
9. ステンレス締結部品:別の体系
10. 非鉄締結部品
11. 化学成分の規制
12. 皮膜厚さの上限と水素脆性の境界線
13. 単位換算
14. 本早見表の 5 つの落とし穴
15. 出典と規格
1. 本早見表の使い方:まず 3 つの約束
締結部品のデータには共通の悩みがあります。すべて規格に書かれているものの、7〜8 冊に分散しているため、数値が必要になったときは 30 分探すか、出典も版もサイズ範囲も分からない表をコピーするかのどちらかになります。
本早見表は、現場で最もよく使うパラメータを 強度 → ねじ → 公差 → 材料 → 皮膜 の順にまとめ、各表に規格と版を明記したものです。その前に 3 つの約束を確認してください。ここを誤ると、以降のすべての表を読み違えます。
| 約束 | 意味 | 誤りやすい点 |
|---|---|---|
| 呼び値は合格値ではない | ISO 898-1 の各強度区分には 2 つの強度値があります。呼び値(nom.)はマーキングの構成にのみ使い、最小値(min.)が適合判定に使います | 12.9 級の呼び Rm は 1,200 MPa、最小値は 1,220 MPa で、最小値のほうが高くなります(誤記ではありません)。呼び値で判定すると誤った合否を出します |
| サイズ範囲は前提条件 | 8.8 級の Rp0.2 は d ≤ 16 mm で 640 MPa、d > 16 mm で 660 MPa です | サイズ帯をまたいで値を流用できません。小径の値を大径ボルトに使うのは実質的なグレードダウンです |
| 換算値は参考にとどめる | 硬さ換算や強度−硬さの相関は、国際規格で明確に参考(informative)と位置づけられています | 争いになったら規格が定める試験方法に戻ります。換算表は判定の根拠になりません |
2. 9 つの強度区分(ISO 898-1 表 3)
ここがすべての土台です。ISO 898-1:2013 表 3 の主要数値をまとめたもので、並目ねじ M1.6〜M39 と細目ねじ M8×1〜M39×3 を対象とします。いもねじは対象外で、ISO 898-5 が扱います。
| 特性 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 d≤16 | 8.8 d>16 | 9.8 | 10.9 | 12.9 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 引張強さ Rm 呼び(MPa) | 400 | 400 | 500 | 500 | 600 | 800 | 800 | 900 | 1,000 | 1,200 |
| 引張強さ Rm 最小(MPa) | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 800 | 830 | 900 | 1,040 | 1,220 |
| 下降伏点 ReL 最小(MPa) | 240 | — | 300 | — | — | — | — | — | — | — |
| 0.2% 耐力 Rp0.2 呼び(MPa) | — | — | — | — | — | 640 | 640 | 720 | 900 | 1,080 |
| Rp0.2 最小(MPa) | — | — | — | — | — | 640 | 660 | 720 | 940 | 1,100 |
| 実物耐力 Rpf 最小(MPa) | — | 340 | — | 420 | 480 | — | — | — | — | — |
| 保証応力 Sp 呼び(MPa) | 225 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 650 | 830 | 970 |
| 伸び A 最小、切削試験片(%) | 22 | — | 20 | — | — | 12 | 12 | 10 | 9 | 8 |
| 絞り Z 最小(%) | — | — | — | — | — | 52 | 52 | 48 | 48 | 44 |
| 伸び Af 最小、実物 | — | 0.24d | — | 0.22d | 0.20d | — | — | — | — | — |
| ビッカース HV 最小(F ≥ 98 N) | 120 | 130 | 155 | 160 | 190 | 250 | 255 | 290 | 320 | 385 |
| ビッカース HV 最大 | 220 | 220 | 220 | 220 | 250 | 320 | 335 | 360 | 380 | 435 |
| ロックウェル HRB | 67–95 | 71–95 | 79–95 | 82–95 | 89–99.5 | — | — | — | — | — |
| ロックウェル HRC | — | — | — | — | — | 22–32 | 23–34 | 28–37 | 32–39 | 39–44 |
読む際に押さえるべき点がいくつかあります。
- 3.6 級は 2009 年版で削除されました。現行は 4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 の 9 つです。図面に 3.6 が残っているなら、非常に古い規格を引用しています。
- 4.8、5.8、6.8 級は加工硬化形です。強度は冷間圧造時の加工硬化で得られ、焼入れ焼戻しを行いません。そのため規格は切削試験片の伸びを規定せず、実物の伸び Af(原長の 0.24d、0.22d、0.20d)と実物の 0.0048d 耐力 Rpf で判定します。伸びの行のダッシュは省略ではなく、評価方法が異なることを示しています。
- 9.8 級は見落とされやすい区分です。引張最小値は 8.8 を上回る水準(830 MPa に対し 900 MPa)ですが、耐力は明確に高く(660 MPa に対し 720 MPa)、表示の 9 は Rp0.2,nom = 900 MPa を意味します。10.9 のような極端な降伏比を必要とせず、焼入れ性への要求もやや緩い締結に適します。
- 8.8、9.8、10.9 には 12.9 に対する隠れた条件があります。これらの区分は焼戻し温度 425 °C 以上で焼入れ焼戻しを行う必要があります。12.9 ではさらに、表面に金属組織的に認められる白リン濃化層を禁止し、その除去は熱処理前に行わなければなりません。
3. 強度区分の表示を読む
表示は恣意的なものではありません。2 つの規則で生成されます。小数点前の数 × 100 = 呼び引張強さ Rm,nom、小数点後の数 ÷ 10 = 呼び降伏比 Rp0.2,nom / Rm,nom です。
| 表示 | 小数点前 | 小数点後 | Rm,nom | Rp0.2,nom |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 4 × 100 = 400 MPa | 0.6 — 破断前に降伏するため ReL で評価します | 400 MPa | ReL,nom = 240 MPa |
| 8.8 | 8 × 100 = 800 MPa | 0.8 | 800 MPa | 640 MPa |
| 9.8 | 9 × 100 = 900 MPa | 0.8 | 900 MPa | 720 MPa |
| 10.9 | 10 × 100 = 1,000 MPa | 0.9 | 1,000 MPa | 900 MPa |
| 12.9 | 12 × 100 = 1,200 MPa | 0.9 | 1,200 MPa | 1,080 MPa |
| O8.8 | 接頭辞 O は、頭部形状やくびれ軸のために耐荷重が低下していることを示します — 低頭、内部駆動付きの低い円筒頭、内部駆動付きの皿頭 | 同じ区分で耐荷重は低下 | 同じ区分で耐荷重は低下 | |
2 桁の数字以外にも、製品や包装に付される追加表示がいくつかあります。
- 左ねじは強度区分の後に LH を付けます(8.8 LH など)。
- ナットは小数点のない 1 桁の数字、8、10、12 で表示します。
- ステンレスはまったく別の体系で、鋼種群+強度区分(A2-70、A4-80 など)で表し、第 9 節で扱います。
強度区分を判別する最も直接的な方法は、頭部の表示を見ることです。鋼ボルトは通常、六角頭なら頭部頂面、六角穴付きなら側面に区分の数字が刻印されます。「時計の文字盤」の約束は製造者識別のために用い、メーカーの記号が文字盤上の定められた位置に入り、区分の数字と合わせて完全な識別情報になります。図面での指定は「強度区分+規格番号」が最も安全で、例えば ISO 4017-M12×40-8.8 と書きます。
4. 応力断面積 As と最小引張荷重
強度計算はすべて 1 つの量から始まります。ねじの呼び応力断面積 As です。外径の円ではなく、ピッチと内径から導かれる等価面積で、呼び径の円より 20–25% 小さい値です。As が決まれば、最小引張荷重は 1 行で求まります。
一般的な並目ねじの応力断面積と、よく使う 4 区分の最小引張荷重(100 N 単位に丸め)を示します。
| ねじ | As(mm²) | Fmin 4.6 級(N) | Fmin 8.8 級(N) | Fmin 10.9 級(N) | Fmin 12.9 級(N) |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 5.03 | 2,010 | 4,020 | 5,230 | 6,140 |
| M4 | 8.78 | 3,510 | 7,020 | 9,130 | 10,710 |
| M5 | 14.2 | 5,680 | 11,360 | 14,770 | 17,320 |
| M6 | 20.1 | 8,040 | 16,080 | 20,900 | 24,520 |
| M8 | 36.6 | 14,640 | 29,280 | 38,060 | 44,650 |
| M10 | 58.0 | 23,200 | 46,400 | 60,320 | 70,760 |
| M12 | 84.3 | 33,720 | 67,440 | 87,670 | 102,850 |
| M14 | 115 | 46,000 | 92,000 | 119,600 | 140,300 |
| M16 | 157 | 62,800 | 125,600 | 163,280 | 191,540 |
| M18 | 192 | 76,800 | 153,600 | 199,680 | 234,240 |
| M20 | 245 | 98,000 | 196,000 | 254,800 | 298,900 |
| M22 | 303 | 121,200 | 242,400 | 315,120 | 369,660 |
| M24 | 353 | 141,200 | 282,400 | 367,120 | 430,660 |
| M27 | 459 | 183,600 | 367,200 | 477,360 | 559,980 |
| M30 | 561 | 224,400 | 448,800 | 583,440 | 684,420 |
| M33 | 694 | 277,600 | 555,200 | 721,760 | 846,680 |
| M36 | 817 | 326,800 | 653,600 | 849,680 | 996,740 |
| M39 | 976 | 390,400 | 780,800 | 1,015,040 | 1,190,720 |
注意点が 2 つあります。
- 16 mm を超える 8.8 級では、Rm,min は 800 MPa ではなく 830 MPa です。上の 8.8 の列は 800 MPa で計算しているため保守的で、大径の実際値はもう少し高くなります。
- 溶融亜鉛めっき品は低減が必要です。ISO 965-4 の 6az ねじ公差を持つ溶融亜鉛めっき締結部品は、ISO 10684 により最小引張荷重が低減されます。上の表はこれらには適用できません。
5. ナットの保証荷重と等級の組み合わせ
ナットは引張強さではなく保証荷重で試験します。規定の保証応力の下で、ナットは破断もねじ山のせん断も起こしてはなりません。目的はナットがせん断する前にボルトが破断する関係を保ち、破損を予測可能にすることです。
| ボルト等級 | 推奨ナット等級 | 組み合わせの規則 |
|---|---|---|
| 4.6 / 4.8 | 4 | ナット等級 ≥ ボルト等級。高さ m ≥ 0.8d でスタイル 1 ナットになります |
| 5.6 / 5.8 | 5 | 上に同じ |
| 6.8 | 6 | 上に同じ |
| 8.8 | 8 | 8.8 には m ≥ 0.8d のスタイル 1 ナットで十分です |
| 9.8 | 9 または 10 | 9 級は高さのあるスタイル 2 ナットです |
| 10.9 | 10 | 10 級はスタイル 2 ナットです |
| 12.9 | 12 | 12 級はスタイル 2 ナットです。高等級ボルトに低等級ナットを組み合わせてはいけません |
覚えておきたい規則が 2 つあります。
- ナットはボルトより高等級でもよいが、低くはできない。低い場合、破損モードはボルトの破断からねじ山のせん断に変わり、突然、しかも多くの場合ねじ山全長を巻き込んで破壊し、予兆がありません。
- 薄ナットは低減された保証応力を用います。呼び高さが 0.5d〜0.8d のナットには独自の表示体系と保証応力があり、例えば 04 級は 380 MPa、05 級は 500 MPa です。標準高さのナットの値を流用できず、軽荷重かスペースに制約のある用途に限られます。
6. 硬さ:比較できない 3 つの尺度
締結部品で使う硬さ尺度は 3 つです。ビッカース HV は全範囲をカバーし、ブリネル HBW は軟質材に、ロックウェル HRB/HRC は軟質に HRB、硬質に HRC を用います。ISO 18265 は換算を示していますが、その適用範囲は炭素鋼、低合金鋼、鋳鋼の熱間成形または熱処理状態に限ると明記しています。高合金鋼や加工硬化した鋼、例えば 6.8 級、A2、A4 は大きく外れます。
| 引張強さ(参考、MPa) | ビッカース HV(F ≥ 98 N) | ブリネル HBW | ロックウェル HRC | HRA |
|---|---|---|---|---|
| 400 | 125 | 119 | — | — |
| 480 | 150 | 143 | — | — |
| 560 | 175 | 166 | — | — |
| 640 | 200 | 190 | — | — |
| 720 | 225 | 214 | — | — |
| 800 | 250 | 238 | 22.2 | 61.6 |
| 900 | 280 | 266 | 27.1 | 63.8 |
| 1,000 | 310 | 295 | 31.0 | 65.8 |
| 1,100 | 340 | 323 | 34.3 | 67.6 |
| 1,200 | 370 | 353 | 37.5 | 69.4 |
| 1,300 | 400 | 383 | 40.5 | 71.0 |
| 1,400 | 430 | 413 | 43.5 | 72.5 |
ISO 18265 の関係式から作成し、丸めたものです。引張強さの列は参考であり、判定には用いません。
実務的な要点:ISO 898-1 は区分ごとに HV の上下限を定め、対応する HRB・HRC の範囲も示しています。受入判定には最も広い範囲をカバーする HV を優先します。HRB や HRC を使う場合は、その尺度の妥当な帯に収まっているか確認します。12.9 級は HRB では測れません。規格はさらに、表面硬さが中心硬さをどれだけ上回ってよいかを HV0.3 の差として上限を設けており、浸炭や脱炭の検出に用います。
7. ねじの限界寸法と公差等級
おねじは通常 6g 公差等級(以前は 6h と表示)、めねじは 6H を用います。以下の外径と有効径はおねじの限界寸法で、ISO 965-1 および -2 に基づき、図面や検査にそのまま使えます。
| ねじ | 外径 d 最大(mm) | 外径 d 最小(mm) | 有効径 d₂ 最大(mm) | 有効径 d₂ 最小(mm) | 谷底半径(mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 2.980 | 2.874 | 2.655 | 2.580 | 0.063 |
| M4 | 3.978 | 3.838 | 3.523 | 3.433 | 0.088 |
| M5 | 4.976 | 4.826 | 4.456 | 4.361 | 0.100 |
| M6 | 5.974 | 5.794 | 5.324 | 5.212 | 0.125 |
| M8 | 7.972 | 7.760 | 7.160 | 7.042 | 0.156 |
| M10 | 9.968 | 9.732 | 8.994 | 8.862 | 0.188 |
| M12 | 11.966 | 11.701 | 10.829 | 10.679 | 0.219 |
| M14 | 13.962 | 13.682 | 12.663 | 12.503 | 0.250 |
| M16 | 15.962 | 15.682 | 14.663 | 14.503 | 0.250 |
| M18 | 17.958 | 17.623 | 16.334 | 16.164 | 0.313 |
| M20 | 19.958 | 19.623 | 18.334 | 18.164 | 0.313 |
| M24 | 23.952 | 23.577 | 22.003 | 21.803 | 0.375 |
| M30 | 29.947 | 29.522 | 27.674 | 27.462 | 0.438 |
| M36 | 35.940 | 35.465 | 33.342 | 33.118 | 0.500 |
皮膜は公差を消費します。電気めっきには厚さがあり、6g 帯の上限まで加工したねじは、めっき後に相手と嵌合しないことがあります。逆に厚すぎる皮膜は、めねじを固着させます。ISO 4042 が、皮膜厚さに応じてめっき前の基礎偏差をずらすことを求めているのはこのためで、第 12 節で扱います。めっき前にどれだけ余裕を確保するかは、皮膜記号として図面に記載し、供給者が規格に従って配分します。これを省略すると、生産で問題が起きたときに責任の所在が決まりません。
8. 下穴と通し穴
下穴径とボルトの通し穴径は、設計と組立で最もよく引かれる 2 つの数値です。下穴径はピッチとねじ形状で決まり、強度区分には依存しません。ボルトの等級から導いてはいけません。
一般的な並目ねじの下穴径
| ねじ | ピッチ(mm) | ドリル(mm) | ねじ | ピッチ(mm) | ドリル(mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 0.5 | 2.5 | M10 | 1.5 | 8.5 |
| M4 | 0.7 | 3.3 | M12 | 1.75 | 10.2 |
| M5 | 0.8 | 4.2 | M14 | 2.0 | 12.0 |
| M6 | 1.0 | 5.0 | M16 | 2.0 | 14.0 |
| M8 | 1.25 | 6.8 | M20 | 2.5 | 17.5 |
⚠ これらの数値は、そのままのねじ立てにのみ適用されます。ワイヤスレッドインサートなどのインサートを入れる場合、穴は専用の STI 値まで広げ、専用タップで加工します。M6 × 1.0 の下穴は 5.0 mm ですが、インサート用の穴は約 6.3 mm です。両者を混同してはいけません。
ISO 273 の通し穴
| ねじ | 精級 H12(mm) | 中級 H13(mm) | 粗級 H14(mm) |
|---|---|---|---|
| M3 | 3.2 | 3.4 | 3.6 |
| M4 | 4.3 | 4.5 | 4.8 |
| M5 | 5.3 | 5.5 | 5.8 |
| M6 | 6.4 | 6.6 | 7.0 |
| M8 | 8.4 | 9.0 | 10.0 |
| M10 | 10.5 | 11.0 | 12.0 |
| M12 | 13.0 | 13.5 | 14.5 |
| M16 | 17.0 | 17.5 | 19.0 |
| M20 | 21.0 | 22.0 | 24.0 |
| M24 | 25.0 | 26.0 | 28.0 |
どの帯を使うかは、組立精度と被締結材で決まります。精級はすきまを管理した位置決めに、粗級は穴位置の誤差を吸収する必要がある溶接構造物や塗装部品に適します。
9. ステンレス締結部品:別の体系
ステンレスは鋼の強度区分で引くことはできません。ISO 3506 は鋼種群+強度区分の 2 部構成で、A2-70 や A4-80 のように表します。群は成分系統を、数字は強度水準を示します。
| 鋼種群 | 強度区分 | Rm,min(MPa) | Rp0.2,min(MPa) | 伸び(実物) | ねじ範囲 |
|---|---|---|---|---|---|
| A1、A2 オーステナイト系 | 50 | 500 | 210 | 0.6d | ≤ M39 |
| A3、A4 耐食オーステナイト系 | 70 | 700 | 450 | 0.4d | ≤ M39 |
| A5 特殊オーステナイト系 | 80 | 800 | 600 | 0.3d | ≤ M39 |
ステンレスの伸びは実物の値で、切削試験片ではなく d の倍数で表します。炭素鋼の A 値とは意味が異なり、直接比較してはいけません。
小径のステンレスねじでは、ISO 3506 の最小破壊トルク MB,min で受け入れることも一般的です。
| ねじ | 50 級(N·m) | 70 級(N·m) | 80 級(N·m) | ねじ | 50 級(N·m) | 70 級(N·m) | 80 級(N·m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M1.6 | 0.15 | 0.2 | 0.24 | M6 | 9.3 | 13 | 15 |
| M2 | 0.3 | 0.4 | 0.48 | M8 | 23 | 32 | 37 |
| M2.5 | 0.6 | 0.9 | 0.96 | M10 | 46 | 65 | 74 |
| M3 | 1.1 | 1.6 | 1.8 | M12 | 80 | 110 | 130 |
| M4 | 2.7 | 3.8 | 4.3 | M16 | 210 | 290 | 330 |
| M5 | 5.5 | 7.8 | 8.8 | — | — | — | — |
群の選び方の第一原則は強度ではなく環境です。A2 と A4 の違いは主にモリブデンで、A4 はこれを含み、塩化物による孔食や酸に対する抵抗が明確に優れます。海岸部、化学薬品、塩化物を含む洗浄環境では 316 系の A4 を選びます。強度だけで A2-70 を選ぶと、数か月で錆が出ることがあります。
10. 非鉄締結部品
アルミねじは、重量が問題になる場合、異種金属接触腐食を避けたい場合、締結部品を被締結材に合わせたい場合に用います。強度は鋼よりはるかに低いため、設計は実際のアルミの Rp0.2 を使う必要があり、鋼のトルク値を流用できません。
| 材料(EN AW) | 調質 | Rp0.2(MPa) | Rm(MPa) | サイズ範囲 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
| Al Mg5(5019) | 軟質または加工硬化 | ≥ 200 | 280 | M14 / M20 | 耐食性良好、強度は低い |
| Al Si1 Mg Mn(6082) | T6 | ≥ 260 | 310 | M6 未満 / M6–M20 | 一般的な構造用合金 |
| Al Mg1 Si 0.8 Cu Mn(6013) | T8 | ≥ 220 | 370 | M20 未満 | 高強度 |
| Al Cu4 Mg Si(2017A) | T6 | ≥ 220 | 290 | M20 未満 | 高銅で SCC の危険 |
| Al Zn6 Cu Mg Zr(7050) | T73 | ≥ 430 | 400 | M30 未満 | 超高強度。SCC 抵抗には T73 が必要 |
| Al Zn5.5 Mg Cu(7075) | T73 | ≥ 430 | 440 | M30 未満 | 超高強度。SCC 抵抗には T73 が必要 |
安全上の注意が 2 点あります。2017A のような高銅の 2xxx 系合金は応力腐食割れに敏感で、湿潤環境や塩化物環境では注意が必要です。7xxx 系は T73 のような過時効状態で使う必要があり、過少時効の T6 は高応力下で SCC の危険があります。アルミの縦弾性係数は鋼の約 3 分の 1、およそ 70 GPa なので、同じトルクでもはるかに大きくたわみます。アルミでは勘による締め付けが特に危険です。
11. 化学成分の規制
強度区分は機械的等級であるだけでなく、化学成分の制約も含んでいます。出荷品が本当に 8.8 級かを裏付ける材料にもなります。ISO 898-1 表 2 より。
| 区分 | 材料と熱処理 | C 最小(%) | C 最大(%) | P 最大(%) | S 最大(%) | 最小焼戻し温度(°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 炭素鋼または添加元素入り炭素鋼 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | — |
| 4.8 | 炭素鋼または添加元素入り炭素鋼 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | — |
| 5.6 | 炭素鋼または添加元素入り炭素鋼 | 0.13 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | — |
| 5.8 | 炭素鋼または添加元素入り炭素鋼 | — | 0.55 | 0.05 | 0.06 | — |
| 6.8 | 炭素鋼または添加元素入り炭素鋼 | 0.15 | 0.55 | 0.05 | 0.06 | — |
| 8.8 | 添加元素(B、Mn、Cr)入り炭素鋼 | 0.15 | 0.40 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 8.8 | 炭素鋼、焼入れ焼戻し | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 8.8 | 合金鋼、焼入れ焼戻し | 0.20 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 10.9 | 添加元素(B、Mn、Cr)入り炭素鋼 | 0.20 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 10.9 | 炭素鋼、焼入れ焼戻し | 0.25 | 0.55 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 12.9 | 合金鋼、焼入れ焼戻し | 0.30 | 0.50 | 0.025 | 0.025 | 425 |
| 12.9 | 添加元素(B、Mn、Cr)入り炭素鋼 | 0.28 | 0.50 | 0.025 | 0.025 | 380 |
見落としやすい制約があります。
- 8.8 級以上では P と S の上限が 0.05/0.06 から 0.025/0.025 に下がります。普通品質の炭素構造鋼では満たせないことが多く、「45 鋼で作った 8.8 級ボルト」の多くが成分だけで不適合になる理由がここにあります。
- ホウ素は 0.003% 以下に制限されます(8.8、9.8、10.9、12.9 級)。
- 合金鋼には定義があります。Cr 0.30%、Ni 0.30%、Mo 0.20%、V 0.10% のうち少なくとも 1 つを含む必要があり、複数を添加する場合は合金元素の合計が各最小値の合計の 70% 以上でなければなりません。
- 10.9 級は低炭素鋼を制限します。焼戻し温度 425 °C 以上という条件により、20MnTiB のように低い焼戻し温度でしか 10.9 級に到達しない低炭素合金鋼は排除されます。
12. 皮膜厚さの上限と水素脆性の境界線
皮膜は厚ければよいというものではありません。ISO 4042 はねじ公差位置から皮膜厚さの上限を定め、めっき後も嵌合できるようにしています。6g の並目おねじの一般的な上限は次のとおりです。
| ピッチ(mm) | 呼びねじ(mm) | おねじ 6g、公称皮膜厚さ上限(μm) |
|---|---|---|
| 0.35 | M1.6 | 8 |
| 0.45 | M2.5 | 8 |
| 0.5 | M3 | 8 |
| 0.7 | M4 | 8 |
| 0.8 | M5 | 8 |
| 1.0 | M6 | 10 |
| 1.25 | M8 | 10 |
| 1.5 | M10 | 10 |
| 1.75 | M12 | 12 |
抜粋であり、実際の値は公差位置と公称長さで変わります。加工前に ISO 4042 の表を確認してください。f や e の公差等級では、より厚い皮膜が許容されます。
水素脆性は、めっきを施した高強度部品の最大の敵です。ISO 4042 は次のように明確に定めています。
- 危険のしきい値:Rm ≥ 1,000 MPa、およそ 320 HV 以上の材料から作られ、引張応力を受け、電気めっきされた締結部品には水素脆性破壊の危険があります。
- 危険の低減:酸洗やめっき後の熱処理(ベーキング)は破壊の危険を下げますが、完全に排除できるものではありません。そのため 10.9 級以上、320 HV 以上では、水素を発生しない無機ジンクリッチコーティングやメカニカル亜鉛めっきが規格として推奨されます。
- めっきを避けられない場合:めっき後できるだけ早く、通常は 4 時間以内に、焼戻し温度を超えない 200–230 °C で、通常 4–24 時間ベーキングします。
つまり、高強度部品では水素を発生しない工程を選ぶべきで、めっきしてから後で直そうとするべきではありません。これは設計段階の判断であり、生産側で救えるものではありません。
13. 単位換算
| 量 | 換算 | 補足 |
|---|---|---|
| 応力 | 1 N/mm² = 1 MPa = 145.03 psi | ISO は MPa、インチ系は psi または ksi |
| 応力 | 1 kgf/mm² = 9.807 MPa | 古い図面では kgf/mm² がよく使われています |
| 力 | 1 kgf = 9.807 N; 1 lbf = 4.448 N | 引張荷重の換算 |
| トルク | 1 N·m = 8.851 in·lbf; 1 kgf·m = 9.807 N·m | トルクの換算 |
| 長さ | 1 in = 25.4 mm; 1 mm = 0.03937 in | インチサイズの換算 |
| ねじ山数 | UNC/UNF ではピッチ P(mm)= 25.4 ÷ TPI | 1/4-20 UNC なら P = 1.27 mm |
14. 本早見表の 5 つの落とし穴
| # | 落とし穴 | 結果 | 正しい運用 |
|---|---|---|---|
| 1 | 呼び値を合格判定値として使う | 12.9 級を 1,200 MPa で判定すると、不適合品が通ってしまいます | 常に最小値の列で判定します |
| 2 | 4.8、5.8、6.8 の伸びが「規格から抜け落ちた」と考える | 良品を不適合と判定してしまいます | これらの区分は実物の Af(0.24d、0.22d、0.20d)と Rpf で評価します |
| 3 | HV・HBW・HRC の数値を直接比較する | 適合品を不合格にしたり、その逆をしたりします | ISO 18265 で換算します。高合金鋼や加工硬化鋼では差が大きいため、実測値を用います |
| 4 | ステンレスを鋼の等級で引く | 強度や耐食性の誤った鋼種を選んでしまいます | ISO 3506 の群+区分(A2-70 など)を用い、群は環境から先に選びます |
| 5 | 皮膜は厚いほど耐食性が高いという原則で指定する | めっき後に嵌合せず、公差を広げて強度が落ちます | ISO 4042 の上限を守り、高強度部品では水素を発生しない工程を優先します |
15. 出典と規格
- ISO 898-1:2013、炭素鋼・合金鋼製締結部品の機械的性質 第 1 部:規定の強度区分をもつボルト、ねじ、スタッド — 並目ねじおよび細目ねじ:9 区分の機械的・物理的性質(表 3)、材料と化学成分(表 2)、応力断面積と最小引張荷重、保証荷重、マーキング体系。
- ISO 898-2、締結部品の機械的性質 第 2 部:規定の強度区分をもつナット:ナットの保証荷重、スタイル 1・2 ナット、薄ナットの保証応力。
- ISO 3506-1 および -2、耐食ステンレス鋼締結部品の機械的性質:A1〜A5 の群、50・70・80 の強度区分、最小破壊トルク。
- ISO 965-1、-2、-4、ISO 一般用メートルねじ — 公差:6g・6H 公差等級と限界寸法、溶融亜鉛めっき用の 6az。
- ISO 4042、締結部品 — 電気めっき皮膜システム:ねじ公差に対する皮膜厚さの上限、水素脆性の危険しきい値とベーキングの要件。
- ISO 18265、金属材料 — 硬さ値の換算:ビッカース、ブリネル、ロックウェルの対応と、適用材料に関する記述。
- ISO 273、締結部品 — ボルト・ねじ用の通し穴:精級 H12、中級 H13、粗級 H14 の通し穴径。
- ISO 10684、締結部品 — 溶融亜鉛めっき皮膜:溶融亜鉛めっき品の最小引張荷重の補正。
- ISO 898-5、いもねじおよび類似のねじ付き締結部品:ISO 898-1 の対象外となるねじ付き締結部品。
- ISO 724 および ISO 262、ISO 一般用メートルねじ — 基本寸法 および ねじ、ボルト、ナットの選定サイズ:ねじの基本寸法と並目・細目の選定系列。