ステンレス鋼ねじの強度規格

ステンレス鋼ねじの性能規格の概要

ステンレス鋼ねじは、船舶、化学処理、食品機器など、耐腐食性が求められる産業において不可欠な締結部品です。この記事では、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304およびSUS316製のねじの機械的性能基準について詳しく説明します。ただし、寸法についてはISO 3506やGB/T 3098.6などの規格で規定されています。主な特性としては、材料組成、引張強度（引張力に対する耐性）、トルク（破壊前のねじり強度）、耐力（永久変形を起こさない荷重）、降伏強度（塑性変形点）、および関連する指標が挙げられます。

これらの規格は、ISO 3506や中国規格GB/T 3098.6などの国際規格を基に、エンジニア、調達担当者、および初心者向けに簡略化したものです。正確な試験手順については、GB/T 3098.6-2014などの公式文書を参照してください。冷間加工などの加工によって、原材料の値を超える特性向上が見られることにご注意ください。

性能はグレードとサイズによって異なります。例えば、小型のネジ（M4以下）は製造上の制約により、より高いグレードを満たせない場合があります。特注用途については、必ずサプライヤーにご確認ください。

材質構成：SUS304およびSUS316

SUS304とSUS316は、ねじに最もよく使用されるオーステナイト系ステンレス鋼で、優れた耐食性を備えています。SUS304は一般的な環境に適しており、SUS316はモリブデン添加により塩化物濃度の高い環境下で優れた耐食性を発揮します。304L（低炭素）や316Lなどの他の種類は溶接性を重視して使用されますが、標準的なねじにはあまり一般的ではありません。

201シリーズや668シリーズのような、真のオーステナイト系ステンレス鋼の耐食性を持たない紛らわしい材料は避けてください。SUS410のようなマルテンサイト系ステンレス鋼は、ステンレス鋼に分類されるため、ここでは取り上げません。

主な違いは、SUS316はニッケル（10-14%）、クロム（16-18%）の含有量が高く、モリブデン（2-3%）も含まれているため、耐孔食性が向上している点です。

SUS304の化学組成（GB/T 1220-2007および同等規格に基づく）

元素炭素（C）マンガン（Mn）ケイ素（Si）リン（P）硫黄（S）ニッケル（Ni）クロム（Cr）銅（Cu）モリブデン（Mo）標準範囲（%）≤0.08≤2.00≤1.00≤0.045≤0.0308.00-11.0018.00-20.00≤1.00-

加工済みSUS304ネジの代表的な機械的特性：最小引張強度515MPa、伸び40%、硬度最大HRB92。

加工されたSUS316ネジの典型的な機械的特性：最小引張強度515MPa、降伏強度205MPa、伸び40%。

成績評価と採点

ステンレス鋼製のねじには、ISO 3506規格に基づき、材質と強度等級を示すA2-50、A2-70、A4-70、A4-80などの等級が頭部に刻印されています。

• A2はSUS304材を表します。
• A4はSUS316材を表します。
• この数値（例：70）は、10MPaの倍数で表される最小引張強度を表します（例：70の場合は700MPa）。

すべてのサイズが最高グレードに達するわけではありません。例えば、SUS316六角ボルトは通常A4-70ですが、ナットはA4-80に達する場合があります。適用に関する業界ガイドライン：

材質等級適用サイズと種類SUS304A2-50M5以下の小ねじ、ボルトA2-70M24までのボルトとナットSUS316A4-70M24までのボルトA4-80M24までのボルトとナット

M24を超える直径については、規格で規定されていない場合があるため、供給業者との契約内容を確認してください。

機械的特性：引張強度、降伏強度、耐力、伸び

これらの特性は、荷重下でのねじの性能を定義します。引張強度は、破断前の最大応力です。降伏強度は、0.2%オフセット塑性変形時の応力です。耐力は、非比例伸長の場合と同様です。伸びは延性を表します。

GB/T 3098.6に基づく最小値：

• A2-50：引張強度500MPa、耐力210MPa、伸び0.6d（d＝直径）。
• A2-70：引張強度700MPa、耐力450MPa、伸び0.4d。
• A4-70：引張強度700MPa、耐力450MPa、伸び0.4d。
• A4-80：引張強度800MPa、耐力600MPa、伸び0.3d。

冷間成形により、これらの値は原材料レベルから増加します（例えば、原材料の304鋼の約500MPaが、ねじでは700MPaに増加します）。

トルク規格と故障基準

トルク（破壊トルク）は、確実に設置するために非常に重要です。GB/T 3098.6規格では、様々なサイズとグレードにおける最小破壊トルク値が規定されています。

例：M6 A2-70六角ねじの場合、最小破壊トルクは約13 N·mです。ねじの種類と長さによって値が異なるため、正確な値については詳細な表を参照してください。

適用方法：まずグレードを確認し、次にトルク表を参照してください。締め付けすぎると、ねじ山が破損したり、ねじ山が潰れたりする恐れがあります。

有効応力断面積の計算

応力面積 (As) は実際の荷重を計算するために使用されます。As = π/4 * (d – 0.9382*p)^2、ここで d は公称直径、p はピッチ (メートルねじの近似値) です。

一般的な値（mm²単位）：

公称直径M3M4M5M6M8M10M12M16M20応力面積（mm²）5.038.7814.220.136.658.084.3157245

As を使用して引張荷重を計算します: 荷重 = 引張強度 * As (N 単位)。

一般的なサイズにおける詳細な性能パラメータ

A2-70サイズ（例）の計算パラメータ：

サイズ応力面積（mm²）最小引張荷重（kN）最小耐力（kN）M620.114.19.0M836.625.616.5M1058.040.626.1

A4-80についても同様：800 MPaの引張強度により、より高い荷重がかかる。

A4-70およびA4-80については、グレード乗数に基づいて調整してください。

アプリケーションと業界ガイドライン

実際には、環境に応じてグレードを選択してください。屋内/乾燥環境にはSUS304、海洋/酸性環境にはSUS316を使用します。ガルバニック腐食を防ぐため、接合部品のグレードが一致していることを確認してください。確実な接合のためには、予荷重計算において70～80%の耐力を考慮する必要があります。

試験方法：規格に従って直接引張試験またはくさび試験を実施してください。業界規則では、繰り返し荷重や高温（オーステナイト鋼は400℃以上で軟化する）に対しては定格荷重の低減を推奨しています。

調達にあたっては、等級、サイズ、規格（例：ISO 3506 A2-70）を指定してください。航空宇宙や圧力容器などの重要用途については、認証を確認してください。

よくある質問（FAQ）

なぜSUS304の生の引張強度は約500MPaなのに、ネジは700MPaに達するのでしょうか？

製造工程における冷間加工は、熱処理を行わなくても加工硬化を引き起こし、強度と硬度を高める。

ネジに関して、SUS304とSUS316の主な違いは何ですか？

SUS316は、塩化物環境における耐食性を向上させるために2-3%モリブデンを含み、ニッケル含有量をわずかに高め、クロム含有量を調整しています。

特定のネジのサイズに対する引張荷重はどのように計算すればよいですか？

最小引張強度（例：A2-70の場合は700MPa）に応力面積（As）（mm²）を掛け、kNに変換します（1000で割ります）。

SUS316製のネジはすべてA4-80規格に適合していますか？

いいえ。標準的な六角ボルトはA4-70（700MPa）ですが、ナットはA4-80（800MPa）まで対応可能です。サイズと種類を確認してください。

ステンレス鋼ねじのトルク規格の出典は何ですか？

GB/T 3098.6またはISO 3506に基づき、安全な設置を保証するための最小破壊トルク値を提供します。

ステンレス鋼製のネジは高温用途に使用できますか？

はい、短時間であれば800℃まで耐えられますが、強度が低下します。長時間の暴露には、321のような安定化グレードを使用してください。