GB/T 3098.2-2015は、炭素鋼および合金鋼製の粗目ねじナットの機械的特性を規定しており、一般工学用途に適用可能です。この規格は、ISO 898-2などの国際規格と密接に整合しており、締結システムにおける互換性を確保しています。性能等級は4から12までで、耐力、化学組成、硬度、ボルト、ねじ、スタッドとの適合性に重点を置いています。以下に、規格から抽出したデータを用いて、重要な側面を詳細に説明します。
粗目ねじナットの耐荷重値
耐力荷重とは、ナットが永久変形することなく耐えられる最大荷重、つまりナットが耐えなければならない最小引張強度を表します。単位はニュートン（N）です。以下の表は、さまざまなねじサイズと性能等級における耐力荷重の値を示しています。
| 糸 | ピッチ | グレード04（N） | グレード05（N） | 5年生（N） | 6年生（N） | 8年生（N） | 10年生（N） | 12年生（N） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 5400 | 7100 | 8250 | 9500 | 12140 | 14800 | 16300 |
| M6 | 1 | 7640 | 10000 | 11700 | 13500 | 17200 | 20900 | 23100 |
| M7 | 1 | 11000 | 14500 | 16800 | 19400 | 24700 | 30100 | 33200 |
| M8 | 1.25 | 13900 | 18300 | 21600 | 24900 | 31800 | 38100 | 42500 |
| M10 | 1.5 | 22000 | 29000 | 34200 | 39400 | 50500 | 60300 | 67300 |
| M12 | 1.75 | 32000 | 42200 | 51400 | 59000 | 74200 | 88500 | 100300 |
| M14 | 2 | 43700 | 57500 | 70200 | 80500 | 101200 | 120800 | 136900 |
| M16 | 2 | 59700 | 78500 | 95800 | 109900 | 138200 | 164900 | 186800 |
| M18 | 2.5 | 73000 | 96000 | 121000 | 138200 | 176600 | 203500 | 230400 |
| M20 | 2.5 | 93100 | 122500 | 154400 | 176400 | 225400 | 259700 | 294000 |
| M22 | 2.5 | 115100 | 151500 | 190900 | 218200 | 278800 | 321200 | 363600 |
| M24 | 3 | 134100 | 176500 | 222400 | 254200 | 324800 | 374200 | 423600 |
| M27 | 3 | 174400 | 229500 | 289200 | 330500 | 422300 | 486500 | 550800 |
| M30 | 3.5 | 213200 | 280500 | 353400 | 403900 | 516100 | 594700 | 673200 |
| M33 | 3.5 | 263700 | 347000 | 437200 | 499700 | 638500 | 735600 | 832800 |
| M36 | 4 | 310500 | 408500 | 514700 | 588200 | 751600 | 866000 | 980400 |
| M39 | 4 | 370900 | 488000 | 614900 | 702700 | 897900 | 1035000 | 1171000 |
これらの値は、構造アセンブリや機械など、耐荷重能力が最優先される用途においてナットを選定する際に非常に重要です。
化学組成要件
この規格では、炭素鋼ナットの適切な熱処理と性能を確保するために、化学組成の許容範囲を規定しています。炭素（C）、リン（P）、硫黄（S）の最大値、およびマンガン（Mn）の最小値は以下のとおりです。熱処理の種類としては、低グレードでは焼入れ焼戻しが任意、高グレードでは必須となっています。
| パフォーマンスグレード | 材料 | 熱処理 | C (%) 最大 | Mn (%) 最小 | P (%) 最大 | S (%) 最大 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | 炭素鋼 | オプション | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 5 | 炭素鋼 | 焼き入れと焼き戻し | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 5 | 炭素鋼 | オプション | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 6 | 炭素鋼 | オプション | 0.58 | – | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 背の高いナット（スタイル2） | オプション | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 標準ナット（スタイル1）D ≤ M16 | オプション | 0.58 | 0.25 | 0.060 | 0.150 | |
| 8 | 標準ナット（スタイル1）D > M16 | 焼き入れと焼き戻し | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 10 | 炭素鋼 | 焼き入れと焼き戻し | 0.58 | 0.30 | 0.048 | 0.058 | |
| 12 | 炭素鋼 | 焼き入れと焼き戻し | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 | |
注：焼入れ焼戻しが必要なグレードの場合、材料は焼戻し前にねじ部に約90%マルテンサイトを形成できるだけの十分な焼入れ性を備えている必要があります。化学組成の評価は、関連規格に従って行う必要があります。
硬度要件
硬度はビッカース硬度（HV）、ブリネル硬度（HB）、ロックウェルC硬度（HRC）で測定され、その範囲はナットのサイズとグレードによって異なります。これらは、荷重がかかった際のナットの変形に対する耐性を保証するものです。
| ねじサイズ | 4年生 | 5年生 | 5年生 | 小学6年生 | 8年生 | 10年生 | 12年生 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 規模 | 分 | マックス | 分 | マックス | 分 | マックス | 分 | マックス | 分 | マックス | 分 | マックス | 分 | マックス | |
| M5 ≤ D ≤ M16 | 高電圧 | 188 | 302 | 272 | 353 | 130 | 302 | 150 | 302 | 200 | 302 | 272 | 353 | 295 | 353 |
| M16 < D ≤ M39 | 高電圧 | 188 | 302 | 272 | 353 | 146 | 302 | 170 | 302 | 233 | 353 | 272 | 353 | 272 | 353 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 124 | 287 | 143 | 287 | 190 | 287 | 259 | 336 | 280 | 336 |
| M16 < D ≤ M39 | HB | 179 | 287 | 259 | 336 | 139 | 287 | 162 | 287 | 221 | 336 | 259 | 336 | 259 | 336 |
| M5 ≤ D ≤ M16 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 30 | 26 | 36 | 29 | 36 |
| M16 < D ≤ M39 | HRC | – | 30 | 26 | 36 | – | 30 | – | 30 | – | 36 | 26 | 36 | 26 | 36 |
注記：グレード8の背の高いナット（スタイル2）の場合、最小硬度は180 HV（171 HB）です。グレード8の背の高いナットの場合、最大硬度は302 HV（287 HB、30 HRC）です。グレード12の背の高いナットの場合、最小硬度は272 HV（259 HB、26 HRC）です。
ボルト、ネジ、スタッドとの互換性
接合部の完全性を確保するためには、ナットはボルトの等級に適合している必要があります。下の表は、ナットの種類、公称直径、および適合するボルトの等級を示しています。
| ナッツスタイル | 4年生 | 5年生 | 5年生 | 小学6年生 | 8年生 | 10年生 | 12年生 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 標準（スタイル1） | – | – | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 | M5 ≤ D ≤ M16 |
| 背の高いタイプ（スタイル2） | – | – | – | – | M16 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | M5 ≤ D ≤ M39 / M8x1 ≤ D ≤ M16x1.5 |
| 薄型（スタイル0） | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | M5≦D≦M39 / M8x1≦D≦M39x3 | – | – | – | – | – |
| 適合ボルトグレード（最大） | – | – | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 |
この互換性により、ナットがボルトよりも先に張力によって破損することがなくなり、組み立ての安全性が維持されます。
トルクに関する考慮事項
GB/T 3098.2-2015では、ナットの破壊トルクは規定されていません。これは、トルク値が摩擦、潤滑、および組み立て条件によって影響を受けるためです。代わりに、設計においては耐力荷重と予荷重に注目してください。実際には、ナットに加えるトルクは、表面仕上げなどの要因に応じて、部分的に締め付け力に変換され、多くの場合、約20%の効率となります。参考として、GB/T 3098.1などの規格から対応するボルトトルク値を参照してください。ただし、特定の用途については、必ず試験によって確認してください。
よくある質問（FAQ）
- 1. GB/T 3098.2-2015における耐力荷重とは何ですか？
- 耐力荷重とは、ナットが永久変形することなく耐えなければならない軸方向の引張力のことであり、ナットの耐荷重能力の指標となる。
- 2. 熱処理はナッツの性能にどのような影響を与えますか？
- より高いグレード（例えば、D > M16、10、12の場合は8）では、必要な硬度と強度を得るために焼入れと焼き戻しが必要であり、焼き戻し前に少なくとも90%マルテンサイト組織を確保する必要があります。
- 3. グレード8のナットはグレード10.9のボルトに使用できますか？
- はい、グレード8のナットはグレード8.8までのボルトと互換性がありますが、グレード10.9の場合は、強度を合わせ、ナットの破損を防ぐためにグレード10のナットを使用してください。
- 4. なぜ高品位の製品ほどリンと硫黄の許容濃度が厳しくなるのですか？
- リンと硫黄の含有量を低くする（例えば、グレード10ではリンの含有量を最大0.048%とする）ことで脆化のリスクが低減され、高応力用途における靭性と信頼性が向上する。
- 5．ナッツの硬度はどのように検査すべきですか？
- 硬度は通常、ナットの接触面または断面でHV、HB、またはHRC法を用いて測定され、値はサイズによって異なります（例えば、一部のグレードでは、直径が小さいほど最小値が高くなる）。
- 6. ナットが最大硬度を超えた場合はどうなりますか？
- 硬度が高すぎると脆くなるため、強度と延性のバランスを取るために、ナットは規定の範囲内（例：グレード10の場合は最大353HV）に収まるようにする必要があります。
