六角ボルトの頭頂部に刻印された「8.8」「10.9」——この数字は強度区分（プロパティクラス）と呼ばれ、ボルトの引張強さと降伏点を表しています。読み方を理解すると、ボルトの強度・材質・適用範囲が一気に見えるようになります。図面に「強度区分10.9以上」と指定する根拠、市販の8.8と10.9をどう使い分けるか、ステンレスのA2-70とA4-80はどう違うか——機械設計の基礎として整理します。
「8.8」「10.9」の数字の読み方
ISO 898-1（JIS B 1051）が定める強度区分は2つの数字をピリオドで区切った形式（X.Y）で表されます。それぞれが意味するのは引張強さと降伏比です。
1つ目の数字（X）× 2つ目の数字（Y）×10 ＝ 降伏点（または0.2%耐力）の最小値〔MPa〕
つまり「Y/10」は降伏比（降伏点 / 引張強さ）を示している。
例：強度区分 10.9 のボルトは引張強さ 10×100 = 1,000 MPa 以上、降伏点 10×9×10 = 900 MPa 以上という意味です。
強度区分の一覧と使われる材料
| 強度区分 | 引張強さ〔MPa〕 | 降伏点〔MPa〕 | 主な材質 | 製造方法 |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400以上 | 240以上 | 低炭素鋼（SS400・S20C） | 冷間圧造（焼入れなし） |
| 4.8 | 400以上 | 320以上 | 低炭素鋼 | 冷間圧造（加工硬化） |
| 5.6 | 500以上 | 300以上 | 低〜中炭素鋼 | 冷間圧造または焼鈍 |
| 5.8 | 500以上 | 400以上 | 低炭素鋼（加工硬化） | 冷間圧造 |
| 6.8 | 600以上 | 480以上 | 低炭素鋼・中炭素鋼 | 冷間圧造または焼入れ焼戻し |
| 8.8 | 800以上 | 640以上 | 中炭素鋼（S35C・S45C）または合金鋼（M16以上） | 焼入れ焼戻し |
| 9.8 | 900以上 | 720以上 | 中炭素鋼（小径用） | 焼入れ焼戻し |
| 10.9 | 1,000以上 | 900以上 | 合金鋼（SCM435・SCr435） | 焼入れ焼戻し |
| 12.9 | 1,200以上 | 1,080以上 | 合金鋼（SCM440・SNCM439） | 焼入れ焼戻し |
ステンレスボルトの強度区分（A2-70・A4-80など）
ステンレスボルトはISO 3506（JIS B 1054）の別体系で表記されます。「A2-70」「A4-80」のように、英字＋数字＋数字（ハイフン）＋数字の形式です。
| 記号 | 意味 | 具体例 |
|---|---|---|
| A1〜A5 | オーステナイト系ステンレス（A1〜A5の番号は組成範囲） | A2 ≒ SUS304系、A4 ≒ SUS316系 |
| C1〜C4 | マルテンサイト系 | C1 ≒ SUS410系 |
| F1 | フェライト系 | F1 ≒ SUS430系 |
| -50/-70/-80 | 引張強さ区分（×10 = MPa） | -70 = 700 MPa、-80 = 800 MPa |
| 強度区分 | 引張強さ〔MPa〕 | 降伏点〔MPa〕 | 備考 |
|---|---|---|---|
| A2-50（SUS304・固溶化） | 500以上 | 210以上 | 軟質。汎用ボルト。 |
| A2-70（SUS304・冷間加工） | 700以上 | 450以上 | 市販品の主流。耐食用途の標準。 |
| A2-80（SUS304・強冷間加工） | 800以上 | 600以上 | 強度重視のSUS304ボルト。 |
| A4-70（SUS316・冷間加工） | 700以上 | 450以上 | 海岸・薬品環境向け。Mo含有で耐孔食性高い。 |
| A4-80（SUS316・強冷間加工） | 800以上 | 600以上 | 耐食＋強度両立。化学プラント標準。 |
高強度ボルト（10.9・12.9）の落とし穴
強度区分10.9以上の高強度ボルトには、扱いに注意すべき特性があります。「強いから安心」とは言えない理由を整理します。
①水素脆性（遅れ破壊）のリスク
引張強さ1,000MPaを超える高強度鋼は、わずかな水素の侵入で延性を失い、応力下で時間をかけてき裂が進んで破断する「遅れ破壊」が起きます。一般的なユニクロめっき（電気亜鉛めっき）の工程で水素が鋼中に侵入するため、めっき後の脱水素処理（ベーキング）が必須です。
| 表面処理 | 水素脆性リスク | 10.9・12.9での適否 |
|---|---|---|
| 電気亜鉛めっき（ユニクロ・三価クロメート） | あり（ベーキング必須） | 使用可だが脱水素処理を確実に |
| 溶融亜鉛めっき（ドブめっき） | 原則不可 | 10.9以上は使用しない（高温脆化リスク） |
| ジオメット・ダクロ・ラフレ | なし（水素を侵入させない） | 10.9・12.9に推奨 |
| 黒染め（四三酸化鉄） | 低い | 使用可 |
| 無処理（油塗布） | なし | 屋内・短期使用なら可 |
②応力腐食割れ（SCC）の感受性
強度区分が高くなるほど応力腐食割れの感受性が増えます。特に12.9は塩化物環境（海岸・温泉・冬期凍結防止剤）でSCCを起こしやすい。屋外暴露・腐食環境での12.9使用は避けるか、ジオメット系の高耐食コーティングを併用します。
③切欠き感受性が高い
高強度ボルトはネジ底のRが小さいと応力集中で疲労破壊しやすくなります。ISO標準の転造ねじでは適切なR形状が確保されていますが、ねじ底に傷をつけたり、加工で切削ねじを使ったりすると疲労寿命が大幅に低下します。
締付トルクと軸力（プリロード）の関係
ボルト締結の本質は「軸力（プリロード）を発生させること」で、トルクはその手段にすぎません。同じトルクをかけても、潤滑状態・座面状態・ねじ汚れによって発生軸力は±30%以上変動します。重要部位ではトルク管理ではなく軸力管理（角度法・伸び量法・超音波法）が望ましい。
| 呼び径 | 強度区分 | 推奨軸力（降伏点の70%）〔kN〕 | 締付トルク目安〔N·m〕 |
|---|---|---|---|
| M8 | 8.8 | 約16 | 約23 |
| M8 | 10.9 | 約23 | 約32 |
| M10 | 8.8 | 約26 | 約46 |
| M10 | 10.9 | 約36 | 約64 |
| M12 | 8.8 | 約37 | 約79 |
| M12 | 10.9 | 約53 | 約110 |
| M16 | 8.8 | 約70 | 約195 |
| M16 | 10.9 | 約99 | 約280 |
| M20 | 8.8 | 約110 | 約385 |
| M20 | 10.9 | 約155 | 約540 |
強度区分の選定 典型トラブル
強度区分の選び方——判断フロー
家具・装飾・低応力部品・組立治具なら4.8で十分。機械の構造ボルト・フランジ締結は8.8が標準。市場流通量も多くコストパフォーマンスが良い。
自動車・産業機械の主要構造、エンジンボルト、コンプレッサーケース。ボルト本数・サイズを減らしてコンパクトに収めたい場面で選ぶ。表面処理は脱水素処理またはジオメット系。
金型クランプボルト・精密機械の高荷重接合。屋内・乾燥環境での使用に限定。屋外・塩害環境では応力腐食割れリスクから推奨されない。
屋外・湿潤・塩害・薬品環境ではステンレスを選ぶ。SUS316相当のA4系は塩化物環境で必須。強度的には鋼の8.8相当以下なので設計時に余裕を見る。
- 必要な軸力から逆算して強度区分を選んだ（過剰スペックを避ける）
- 使用環境（屋内・屋外・塩害・薬品）を確認した
- 10.9・12.9に対応した表面処理（ジオメット等）を指定した（ドブめっきは原則不可）
- 異種金属接触（SUS×Al・鉄×Cu）の可能性を確認し絶縁対策を検討した
- 12.9を屋外塩害環境で使用していないか確認した
- 重要部位はトルク管理だけでなく軸力管理（角度法等）を検討した
まとめ
- 強度区分「X.Y」は X×100 = 引張強さ〔MPa〕、X×Y×10 = 降伏点〔MPa〕を意味する。8.8 = 引張強さ800MPa・降伏点640MPa。
- 市場流通の主流は4.8・8.8・10.9。12.9は特殊用途・屋内乾燥環境向け。
- 10.9以上は水素脆性感受性が高く、ドブめっき不可。ジオメット等の水素フリー処理を選ぶ。
- ステンレスはA2-80でも800MPa相当（鋼の8.0級程度）。鋼の10.9・12.9と同等強度はステンレスでは出ない。
- 締付は本質的には軸力管理。トルク値は潤滑状態などで±30%変動するため、重要部位は角度法・伸び量法を併用する。
コメント