ガイド / 強度区分と材質
ファスナーの強度区分と等級の意味
2026年9月27日
ボルトの頭やナットの面に刻印された数字は、材質名ではなく、強度の表示です。正しく読めば、引張強さと降伏点、おおよその熱処理の方法、そして安全に施せるめっきが分かります。このガイドでは、特注ファスナーの図面でバイヤーが最もよく指定する強度区分と等級を扱います。
8.8、10.9、12.9の読み方 (ISO 898-1)
ISO 898-1は、メートルねじの炭素鋼および合金鋼ファスナーの強度区分を定めています。区分は、8.8のように、ドットで区切った2つの数字で書かれます。1つ目の数字を100倍すると、メガパスカルで表した呼び引張強さになります。2つ目の数字を10で割ると、その区分の引張強さに対する降伏点の比率になります。
| 区分 | 呼び引張強さ | 呼び降伏点 | 一般的な硬さ | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 | 800 MPa | 640 MPa | 22から32 HRC | 一般機械と構造用の接合部 |
| 10.9 | 1,000 MPa | 900 MPa | 32から39 HRC | エンジン、重機、高荷重の接合部 |
| 12.9 | 1,200 MPa | 1,080 MPa | 39から44 HRC | 軽量化が重要な高荷重の接合部 |
3つの区分はいずれも、冷間圧造または切削の後に、焼入れ焼戻しを行います。区分が高いほど、熱処理業者が守るべき炉の許容範囲は狭くなり、その工程管理が、完成品が仕様を満たすかどうかを左右する度合いも大きくなります。
SAE J429 Grade 5とGrade 8
北米の慣行で作られた機器や車両では、通常、ISOの強度区分ではなく、インチサイズのSAE J429のグレードを指定します。バイヤーから求められるもののほとんどは、2つのグレードでカバーできます。
- Grade 5: 最小引張強さはおよそ120 ksi。頭部に3本の放射状の線があります。強度はISO強度区分8.8に近いものの、2つの規格は同一ではなく、図面を確認せずにメーカーが一方を他方に置き換えてはいけません。
- Grade 8: 最小引張強さはおよそ150 ksi。6本の放射状の線があります。強度は強度区分10.9に匹敵し、電気めっき後には同じ水素脆化の注意が必要です。
お客様の仕様書でSAEグレードを指定している場合は、図面をインチ寸法のまま、該当する頭部刻印とともに維持してください。紙の上でメートルの強度区分に換算すると、強度は同等でも、お客様の図面が求める刻印が頭部にないために、受入検査で不合格となる部品ができることがあります。
ステンレス: A2-70、A4-80 (ISO 3506)
ISO 3506は、ステンレスのファスナーを、2つの一般的な系統で扱っています。
- A2は304系で、汎用の耐食性があります。焼なまし状態では非磁性で、冷間加工後はわずかに磁性を帯びます。
- A4は316系で、モリブデンを加えて耐塩化物性を高めたものです。船舶や屋外の部品に通常選ばれます。
文字の後の数字、多くは50、70、80は、熱処理ではなく、成形時の冷間加工で得られる強度区分です。A4-80がA4-70より強いのは、合金が変わったからではなく、線材をより強く加工したからです。
ステンレスのねじは、鋼のねじよりかじりやすく、熱や圧力のもとで組立中に固着することがあります。コーティング、乾燥潤滑剤、相手ナットに別の材質を使うことが、いずれもリスクを減らします。部品をインパクト工具や高速で組み立てる場合は、かじりが最も多く現れるため、見積依頼に記載してください。
強度区分のない材料
チタン、真ちゅう、銅、アルミのファスナーはISO 898-1の対象外のため、区分の番号はありません。その代わり、図面には、Ti-6Al-4V焼なまし品、半硬質の真ちゅうのように、材質とその状態を直接指定します。これらの材料の強度と硬さは、合金と、その加工や時効のされ方で決まるため、メーカーが何を求められているかを知るには、区分ではなく材料仕様が必要です。
ナットとワッシャーも合わせる
高い強度区分のボルトと低い区分のナットを組み合わせると、ボルトが定格の締付け力に達する前に、ナットのねじ山がなめることがあります。ISO 898-2は、ナットの強度区分を04、05、8、10、12と定め、対応するボルトの区分と組み合わせられるようにしています。硬化ワッシャーも同じ理由で重要です。柔らかいワッシャーは、高強度ボルトの締付け力で潰れたりたわんだりして、接合部の寿命の間に静かに張力を失います。図面には、ボルトの強度区分だけでなく、ナットの区分とワッシャーの硬さも記載し、メーカーにセットとして成立するかを確認してもらってください。
強度区分はめっきと熱処理を変える
強度区分は、頭部に刻まれた数字にとどまりません。その後にどの表面処理を安全に行えるかも決めます。
水素脆化。 電気めっきでは、被膜の金属と一緒に水素が鋼に入り込みます。強度の低い部品では、水素は害を及ぼさずに抜けます。10.9、12.9、SAE Grade 8のような、高強度で熱処理された部品では、閉じ込められた水素が、荷重下で部品を割ることがあり、組立の数日後、数週間後になることもあります。ISO 4042は、電気めっきしたファスナーが破断に至る前に水素を追い出すためのベーキングの要件を定めています。高強度の強度区分に電気めっきを指定する図面では、めっき業者の標準工程に任せず、ベーキングの工程を図面そのものに記載してください。
代わりにジンクフレーク。 多くの技術者は、ISO 10683のジンクフレークを指定して、脆化の問題そのものを避けます。ジンクフレークは、槽内でのめっきではなく、浸漬と焼付けで施すため、部品に水素を加えません。1個あたりの価格は電気めっきより高くなりますが、検査だけでは見つけにくい破損モードを排除できます。
ステンレスの不動態化処理。 A2とA4の部品は、通常は無処理か、めっきではなく不動態化処理を行います。ASTM A967に従って行われることが多い不動態化処理は、成形や切削の後に表面に残った遊離鉄を取り除きます。これこそが、ステンレスの耐食性の源です。これは被膜ではなく化学処理のため、部品の寸法はほとんど増えません。
強度区分の選び方: 強いほど良いとは限らない
高い強度区分が、自動的に正しい選択になるわけではありません。上位の区分を指定する前に、次の3つのトレードオフを検討する価値があります。
- 強度が上がると靭性は下がります。 12.9のボルトは、同じサイズの8.8のボルトより硬くて脆くなります。衝撃荷重を受ける接合部や、わずかな過負荷がかかるかもしれない接合部では、延性の高い低い区分の方が、降伏せずに割れる高い区分より長持ちすることがあります。
- 区分が上がると脆化のリスクも上がります。 前述のとおり、高強度の区分は、低い区分では生じないめっきの判断を迫ります。
- 区分が1段上がるごとに費用が上がります。 高い区分は、熱処理でより厳密な炉の管理、より綿密な検査、めっきの場合は追加のベーキング時間が必要になります。数万個単位で発注する部品では、接合部が使わないかもしれない強度のために、かなりの金額になります。
適切な強度区分とは、そのサイズで入手できる最高のものではなく、接合部に必要な締付け力と疲労寿命を、妥当な余裕を持って満たす最も低いものです。
特殊な強度区分やめっきの見積りを出すメーカーにも、価格を適切に決めるために、図面の残りの情報が必要です。特注ファスナー見積依頼のチェックリストで、含めるべきその他の項目を扱い、特注ファスナーの調達方法では、部品に合う製造ルートの選び方を説明しています。
強度区分とめっきが決まりましたら、見積依頼を送ることができます。その強度区分を扱う最大3社のメーカーをご紹介します。
よくある質問
強度区分は高いほど、常に強い選択といえますか。
高い区分ほど呼び引張強さは高くなりますが、重要なのは強度だけではありません。区分が上がると靭性は下がり、めっき後の脆化のリスクも高まります。適切な区分とは、そのサイズで入手できる最高の区分ではなく、接合部が必要とする締付け力と疲労寿命を満たす最も低い区分です。
同じ図面で、ISO強度区分8.8の代わりにSAE Grade 5を使えますか。
2つの強度は近いものの、規格が異なり、頭部の刻印やインチ寸法とメートル寸法も異なります。お客様の了承なしに、メーカーが一方を他方に置き換えてはいけません。お客様の受入検査では、図面が求める刻印のない部品が不合格になることがあるためです。
ステンレスのボルトが、同サイズの鋼製ボルトより弱く感じられるのはなぜですか。
A2とA4のステンレスは、熱処理ではなく成形時の冷間加工で強度を得るため、呼び引張強さと降伏点は、8.8や10.9のような熱処理した鋼の区分より低くなります。A4-80は一般的なステンレスの区分で最も強いものですが、それでも10.9をかなり下回ります。
チタンや真ちゅうのファスナーにも強度区分はありますか。
ありません。ISO 898-1は炭素鋼と合金鋼のみを対象としているため、チタン、真ちゅう、銅、アルミのファスナーは、区分の番号ではなく、たとえばTi-6Al-4Vのように、材質と状態で指定します。