ナットの強度区分ごとの硬度や材質｜JISにおける強度区分4,5, 6, 8, 9, 10, 12等表示の定義

ナットの強度区分は、JIS規格において炭素鋼や合金鋼などの鉄鋼製のものと、ステンレス鋼のものの２つの系統の規格があります。したがって、ナットに表示されている強度区分を正しく調べるには、「材質」と「採用されている規格の種類」の双方の情報が必要です。

新旧規格が入り乱れるナットやボルトの強度区分規定

また、ボルトやナットの強度を定めた強度区分の規格は、「附属書品」とよばれる附属書（１９８５年のJIS改正による）に沿った製品と、「本体規格品」（国際規格であるISOに準拠して定められたJISによる）と呼ばれる製品との２種に分かれ、どの時点の改訂内容を反映したものかによって、実務や図面表記でも新旧の規格が入り乱れた複雑な様相を呈しています。

端的に言えば、4T, 5T, 6T, 8T, 10T, 12Tのように最後にTがついた強度区分表示がされているものが、附属書品です。5, 6, 8, 9, 10, 12のように数字のみの表記が新しい規格に盛り込まれた区分となります。

ナットの強度はさらに、ナットの高さによっても違いが出てきます。このため、穴径（一緒に使われるボルトの有効径）によって違いが出てきます。

強度区分は何を意味しているか

強度区分とは、ナットにどのくらいまでの力がかかっても壊れないかを示す数字で、例えば鉄鋼製のナットであれば、最新の規格で5、6、8、9、10、12の6段階が設定されています。

以前は強度区分4も使われていました。数字が大きいほどより強い荷重がかかっても持ちこたえられる製品であることを示しています。旧規格では、これが4T、5T、6T、8T、10Tとなります。正式な規格ではありませんが、7Tや9Tといった表記を行う製品もありました。

ナットのサイズによって耐えられる力、つまり保証荷重応力は変わってきます。保証荷重応力というのは、単位面積あたりにかかる力で見ますので、N/mm2の単位が使われますが、保証荷重試験力は新しい規格ではNと表記され、旧規格はkNが使われています。ナットやボルトはサイズが違えば、直径が違い、それに伴って断面積が違いますので、耐えられる力もそれに応じて変わってきます。

したがって、強度を見るための指標となる「保証荷重応力」の計算式は、保証荷重試験力を、おねじの有効断面積で割った式となります。

強度区分ごとのナットの材質

強度の強いものはボルトでも合金鋼を用いるものが多いですが、鋼製ナットのJIS規格において強度区分ごとにナットの材質を規定した表では、炭素鋼か、焼入れ焼戻しをした炭素鋼かの違いしか明記されてはいません。また熱処理の指定がない強度区分であっても、製造者の判断で焼入れ焼戻しを行ってもよいことになっています。

規格は、鋼材の強度や脆さに影響してくる化学成分の最大と最小を規定しており、炭素の最大値、マンガンの最小値、リンの最大値、硫黄の最大値のみについて決められています。

また、ステンレス鋼を用いたナットについては、オーステナイト系5種、マルテンサイト系3種、フェライト系1種の合計9種類の鋼種が指定されており、これらはISOのステンレス鋼材の規格と呼応しています。

ナットは高さによって3種類に分類

先にも述べた通り、ナットは呼び径と高さによって強度が変わり、規格では以下の3種類のナットに分類されています。下図のように、ボルトが挿入される直径となる呼び径Dに、数字を掛け合わせた値を基準に分類しています。例えば、M5のボルトは呼び径が5mmとなり、このボルトにつけようとするナットの高さが、5 x 0.9 = 4.5mm以上ある場合は、高ナット（スタイル2）ということになります。

高ナット（スタイル２）の定義

ナットの高さが約0.9D以上
強度区分	ねじの呼び径Dの範囲
8	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
9	M5≦D≦M39
10	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
12	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M16 x 1.5

並高さナット（スタイル１）の定義

ナットの高さの最小値が0.8D以上のもの
強度区分	ねじの呼び径Dの範囲
5	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
6	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
8	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
9	-
10	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M16 x 1.5
12	M5≦D≦M16

低ナット（スタイル0）の定義

ナットの高さの最小値が0.45D以上0.8D未満のもの
強度区分	ねじの呼び径Dの範囲
04	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3
05	M5≦D≦M39, M8 x 1 ≦D≦M39 x 3

ナットの強度区分の表示方法

ナットの強度区分は、ナット自体にも刻印などで表示されており、いくつか表示方法があります。下図のような方法の場合、aやcの部分にメーカーの名称やロゴ、識別記号などを刻印で入れている企業もあります。bの部分に数字で強度区分が表示されていることがあります。

ナットの強度区分とボルトの組み合わせ

ナットはボルトと組み合わせて使われますので、ナットの強度区分は、セット使われる対となるボルトの強度区分の組み合わせも決まっています。

並高さナット（スタイル１）と高ナット（スタイル２）に限定されますが、これらで規定されているナットの強度区分ごとに、組み合わせることができるボルト（おねじ）の最大強度区分の対応表は下表の通りです。

改訂前にはあった強度区分4が姿を消していますが、低ナットは並高さナット（スタイル１）と高ナット（スタイル２）に比べて、負荷能力が減少し、ねじ山のせん断破壊を防止する設計にはなっていないナットとなります。

ナットの強度区分とボルトの組み合わせ

ナットの強度区分	組み合わせる「ねじ」（おねじ）の最大強度区分
5	5.8
6	6.8
8	8.8
9	9.8
10	10.9
12	12.9

ナットの強度区分の一覧

前述の通り、強度区分の規定は時代とともに変わってきています。最新の規格では、低ナットの強度区分が別途設けられ、これに伴い、低ナット以外は5から12の6区分が正式に規定されています。とはいえ、改訂前の強度区分4を使うケースもまだあります。実際の保証荷重を確認する際には、そのナットがどの規格に依拠した強度区分を採用しているのかをまず調べる必要があります。

鉄鋼製のナット強度区分

低ナットの強度区分04, 05の一覧

ナットの強度区分	呼び保証荷重応力（N/mm2）	実保証荷重応力（N/mm2）
04	400	380
05	500	500

ナットの強度区分の一覧

ナットの強度区分	保証荷重応力（N/mm2）
4	510
5	520から630
6	600から720
8	800から920
9	900から920
10	1040から1060
12	1140から1200

並目ねじ、細目ねじの保証荷重

以下は、並目ねじのナットにおける保証荷重試験力の一覧です。ナットの大きさによって荷重は変わりますので、「保証荷重応力」を算出するには、下表の保証荷重試験力を「おねじの有効断面積」で割る必要があります。

実保証荷重応力と同じ力をかけた際に、ナットのねじ山がつぶれたり、ナットが割れたりといった破壊がおきないことが条件となります。またこの力をかけるのをやめたあと、試験用のマンドレルから指でナットを外せることも条件の一つです。

並目ねじのナットの強度区分ごとの保証荷重試験力

ねじの呼び （D）	ピッチ （P）	保証荷重試験力（N）
		強度区分
		04	05	5	6	8	9	10	12
M5	0.8	5400	7100	8250	9500	12140	13000	14800	16300
M6	1	7640	10000	11700	13500	17200	18400	20900	23100
M7	1	11000	14500	16800	19400	24700	26400	30100	33200
M8	1.25	13900	18300	21600	24900	31800	34400	38100	42500
M10	1.5	22000	29000	34200	39400	50500	54500	60300	67300
M12	1.75	32000	42200	51400	59000	74200	80100	88500	100300
M14	2	43700	57500	70200	80500	101200	109300	120800	136900
M16	2	59700	78500	95800	109900	138200	149200	164900	186800
M18	2.5	73000	96000	121000	138200	176600	176600	203500	230400
M20	2.5	93100	122500	154400	176400	225400	225400	259700	294000
M22	2.5	115100	151500	190900	218200	278800	278800	321200	363600
M24	3	134100	176500	222400	254200	324800	324800	374200	423600
M27	3	174400	229500	289200	330500	422300	422300	486500	550800
M30	3.5	213200	280500	353400	403900	516100	516100	594700	673200
M33	3.5	263700	347000	437200	499700	638500	638500	735600	832800
M36	4	310500	408500	514700	588200	751600	751600	866000	980400
M39	4	370900	488000	614900	702700	897900	897900	1035000	1171000

細目ねじのナットの強度区分ごとの保証荷重試験力

ねじの呼び （D x P）	保証荷重試験力（N）
	強度区分
	04	05	5	6	8	10	12
M8 x 1	14900	19600	27000	30200	37400	43100	47000
M10 x 1.25	23300	30600	44200	47100	58400	67300	73400
M10 x 1	24500	32200	44500	49700	61600	71000	77400
M12 x 1.5	33500	44000	60800	68700	84100	97800	105700
M12 x 1.25	35000	46000	63500	71800	88000	102200	110500
M14 x 1.5	47500	62500	86300	97500	119400	138800	150000
M16 x 1.5	63500	83500	115200	130300	159500	185400	200400
M18 x 2	77500	102000	146900	177500	210100	220300	-
M18 x 1.5	81700	107500	154800	187000	221500	232200	-
M20 x 2	98000	129000	185800	224500	265700	278600	-
M20 x 1.5	103400	136000	195800	236600	280200	293800	-
M22 x 2	120800	159000	229000	276700	327500	343400	-
M22 x 1.5	126500	166500	239800	289700	343000	359600	-
M24 x 2	145900	192000	276500	334100	395500	414700	-
M27 x 2	188500	248000	351100	431500	510900	535700	-
M30 x 2	236000	310500	447100	540300	639600	670700	-
M33 x 2	289200	380500	547900	662100	783800	821900	-
M36 x 3	328700	432500	622800	804400	942800	934200	-
M39 x 3	391400	515000	741600	957900	1123000	1112000	-

ステンレス製のナットの強度区分

鉄鋼製のナットとは異なる表記方法が採用されています。ステンレス製のナットについては、強度区分が例えば、A2-70と表記されていた場合、前半のアルファベットの数字の組み合わせであるA2がステンレス鋼材の種類を表しており、後半の70の数字が、保証荷重応力の最小値である700MPaを意味しています。

ステンレスナットの強度区分

ステンレスの種類	鋼種区分	強度区分		保証荷重応力（最小）MPa		硬度
		m≧0.8Dのナット	0.5D≦m＜0.8Dのナット	m≧0.8Dのナット	0.5D≦m＜0.8Dのナット	HBW	HRC	HV
オーステナイト系	A1, A2, A3, A4, A5	50	025	500	250	-	-	-
		70	035	700	350	-	-	-
		80	040	800	400	-	-	-
マルテンサイト系	C1	50	025	500	250	147から209	-	155から220
		70	-	700	-	209から314	16から34	220から330
		110	055	1100	550	-	36から45	350から440
	C3	80	040	800	400	228から323	21から35	240から340
	C4	50	-	500	-	147から209	-	155から220
		70	035	700	350	209から314	16から34	220から330
フェライト系	F1	45	020	450	200	128から209	-	135から220
		60	030	600	300	171から271	-	180から285

F1のねじの呼び径は24�o以下、C1-110, C1-055については、最低焼き戻し温度275℃での焼入れ焼戻しを行うと規定されています。

ナットの強度区分ごとの硬度

ボルトと同様に、ナットについても強度区分によって硬さの範囲が定められています。

並目ねじのナットの強度区分ごとの硬度

ねじの呼び （D）		強度区分
		04	05	5	6	8	9	10	12
M5≦D≦M16	ビッカース硬さ（HV）	188から302	272から353	130から302	150から302	200から302	188から302	272から353	295（注３）から353
	ブリネル硬さ（HBW）	179から287	259から336	124から287	143から287	190から287	179から287	259から336	280（注３）から336
	ロックウェル硬さ（HRC）	最大30	26から36	最大30	最大30	最大30	最大30	26から36	29（注３）から36
M16＜D≦M39	ビッカース硬さ（HV）	188から302	272から353	146から302	170から302	233（注１）から353（注２）	188から302	272から353	272から353
	ブリネル硬さ（HBW）	179から287	259から336	139から287	162から287	221（注１）から336（注２）	179から287	259から336	259から336
	ロックウェル硬さ（HRC）	最大30	26から36	最大30	最大30	最大36（注２）	最大30	26から36	26から36

• 注１：高ナット（スタイル２）の最小値は180HV（171HBW）
• 注２：高ナット（スタイル２）の最大値は302HV（287HBW, 30HRC）
• 注３：高ナット（スタイル２）の最小値は272HV（259HBW, 26HRC）

細目ねじのナットの強度区分ごとの硬度

ねじの呼び （D x P）		強度区分
		04	05	5	6	8	10	12
M8 x 1 ≦D ≦ M16 x 1.5	ビッカース硬さ（HV）	188から302	272から353	175から302	188から302	250（注１）から353（注２）	295（注３）から353	295から353
	ブリネル硬さ（HBW）	179から287	259から336	166から287	179から287	238（注１）から336（注２）	280（注３）から336	280から336
	ロックウェル硬さ（HRC）	最大30	26から36	最大30	最大30	22.2（注１）から36（注２）	29（注３）から36	29から36
M16 x 1.5 ＜ D ≦ M39 x 3	ビッカース硬さ（HV）	188から302	272から353	190から302	233から302	295から353	260から353	−
	ブリネル硬さ（HBW）	179から287	259から336	181から287	221から287	280から336	247から336	−
	ロックウェル硬さ（HRC）	最大30	26から36	最大30	最大30	29.2から36	24から36	−

• 注１：高ナット（スタイル２）の最小値は195HV（185HBW）
• 注２：高ナット（スタイル２）の最大値は302HV（287HBW, 30HRC）
• 注３：高ナット（スタイル２）の最小値は250HV（238HBW, 22.2HRC）

旧規格のナットの強度区分｜4T, 5T, 6T, 8T, 10T, 12T

JIS B 1052-91の頃は、4T, 5T, 6T, 8T, 10T, 12Tの6段階の強度区分がナットにも規定されていました。附属書JBにおける鋼製ナット（並目ねじと細目ねじで、ねじの呼び径2mmから39�o）の機械的性質は、強度区分4Tから10Tについて規定されています。

旧規格でのナットの強度区分ごとの機械的性質

強度区分		4T	5T	6T	8T	10T	12T
保証荷重応力 N/mm2 （kgf/mm2)		392（40）	490（50）	588（60）	785（80）	981（100）	1177（120）
硬度	ブリネル硬さ（HB）	302				353
	ロックウェル硬さ（HRC）	30				36

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