ねじ径M計算ツール｜M3〜M30の有効径・下穴径・ピッチ・ナット幅早見
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ISOメートルねじ(M3〜M30)の有効径・下穴径・ピッチ・ナット二面幅・呼び断面積・引張強度・締付トルクを一画面で確認。並目/細目、JIS B 0205/ISO 68準拠。ステンレス・アルミ・鉄への締結、タップ加工、工具選定の実務に対応します。
ねじ径M 寸法・トルク計算
計算式と用語定義
基本寸法の関係式
呼び径 d = 外径(おねじの山の頂を結ぶ円の直径)
ピッチ P = 隣接するねじ山の頂点間距離
有効径 d₂ = d − 0.6495 × P
谷径 d₁ = d − 1.0825 × P
下穴径 ≒ d − P（並目タップ用）
メートル並目ねじ(ISO M)はISO 68で規定される60°山角の三角ねじで、日本ではJIS B 0205として制定。M3・M6・M10のようにMに続く数字が呼び径(外径mm)を示します。同じM8でも並目(ピッチ1.25)と細目(1.0/0.75)があるため、注文・図面指示では「M8×1.25」のように併記します。
呼び断面積の計算
呼び断面積 As = π/4 × ((d₂ + d₃)/2)² （mm²）
d₃ = 谷径 = d - 1.226869 × P
呼び断面積は引張強度計算に用いる代表面積で、有効径と谷径の平均値を直径として算出します。M8のAsは36.6mm²、M10で58.0mm²、M16で157mm²など。
締付トルクと軸力の関係
締付トルク T = K × F × d （N·m）
K:トルク係数(乾燥0.20、油付0.15)、F:軸力(N)、d:呼び径(mm)
実務では規格値に依らずK=0.20を採用してカタログトルク値を計算するのが標準。本ツールの式（K=0.20・降伏点の70%）では強度区分8.8のM10で約52 N·m、M12で約91 N·m、M16で約225 N·mです。
M3〜M30寸法早見表(並目)
JIS B 0205「一般用メートルねじ」の並目寸法。プラス・マイナス誤差は6H/6g等の等級で規定されます。
| 呼び | 外径 d | ピッチ P | 有効径 d₂ | 谷径 d₁ | 下穴径 | 断面積 As mm² | ナット二面幅（JIS B 1181本体／附属書の旧JIS品） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 3.00 | 0.50 | 2.675 | 2.459 | 2.5 | 5.03 | 5.5 |
| M4 | 4.00 | 0.70 | 3.545 | 3.242 | 3.3 | 8.78 | 7 |
| M5 | 5.00 | 0.80 | 4.480 | 4.134 | 4.2 | 14.2 | 8 |
| M6 | 6.00 | 1.00 | 5.350 | 4.917 | 5.0 | 20.1 | 10 |
| M8 | 8.00 | 1.25 | 7.188 | 6.647 | 6.8 | 36.6 | 13 |
| M10 | 10.00 | 1.50 | 9.026 | 8.376 | 8.5 | 58.0 | 16／17 |
| M12 | 12.00 | 1.75 | 10.863 | 10.106 | 10.2 | 84.3 | 18／19 |
| M14 | 14.00 | 2.00 | 12.701 | 11.835 | 12.0 | 115 | 21／22 |
| M16 | 16.00 | 2.00 | 14.701 | 13.835 | 14.0 | 157 | 24 |
| M18 | 18.00 | 2.50 | 16.376 | 15.294 | 15.5 | 192 | 27 |
| M20 | 20.00 | 2.50 | 18.376 | 17.294 | 17.5 | 245 | 30 |
| M22 | 22.00 | 2.50 | 20.376 | 19.294 | 19.5 | 303 | 34／32 |
| M24 | 24.00 | 3.00 | 22.051 | 20.752 | 21.0 | 353 | 36 |
| M27 | 27.00 | 3.00 | 25.051 | 23.752 | 24.0 | 459 | 41 |
| M30 | 30.00 | 3.50 | 27.727 | 26.211 | 26.5 | 561 | 46 |
細目ねじピッチ表
細目(Fine)ねじは並目よりピッチが小さく、締結力が高い・振動でゆるみにくい・強度低下が少ないという特徴があります。自動車・航空機・精密機器で頻用。指示は「M8×1.0」のように呼び径×ピッチで書きます。
| 呼び径 | 並目P | 細目P(第1) | 細目P(第2) |
|---|---|---|---|
| M8 | 1.25 | 1.0 | 0.75 |
| M10 | 1.50 | 1.25 | 1.0/0.75 |
| M12 | 1.75 | 1.50 | 1.25/1.0 |
| M14 | 2.00 | 1.50 | 1.25 |
| M16 | 2.00 | 1.50 | 1.0 |
| M18 | 2.50 | 2.00 | 1.50/1.0 |
| M20 | 2.50 | 2.00 | 1.50/1.0 |
| M24 | 3.00 | 2.00 | 1.50/1.0 |
| M30 | 3.50 | 2.00 | 1.50/1.0 |
細目はタップ折れリスクが並目より高く、下穴精度・切削油の管理が重要です。
締付トルク早見(強度区分別)
ボルトの降伏点の70%を締付軸力とし、トルク係数K=0.20(乾燥)で計算した推奨値です。実務では対象材質・座面状態で調整してください。
| 呼び | 4.8 N·m | 8.8 N·m | 10.9 N·m | 12.9 N·m | SUS304(A2-70) |
|---|---|---|---|---|---|
| M3 | 0.7 | 1.4 | 2.0 | 2.3 | 0.9 |
| M4 | 1.6 | 3.1 | 4.6 | 5.4 | 2.1 |
| M5 | 3.2 | 6.4 | 9.3 | 10.9 | 4.2 |
| M6 | 5.4 | 10.8 | 15.8 | 18.5 | 7.1 |
| M8 | 13.1 | 26.2 | 38.4 | 45.0 | 17.2 |
| M10 | 26.0 | 52.0 | 76.0 | 89.2 | 34.1 |
| M12 | 45.3 | 90.6 | 133 | 156 | 59.5 |
| M14 | 72.1 | 144 | 211 | 247 | 94.7 |
| M16 | 113 | 225 | 329 | 386 | 148 |
| M20 | 220 | 439 | 642 | 753 | 288 |
| M24 | 380 | 759 | 1,110 | 1,302 | 498 |
| M30 | 754 | 1,508 | 2,205 | 2,587 | 990 |
油付・二硫化モリブデン塗布ではK=0.15になり、トルク値は約25%低下します。トルクレンチのcal(校正)期限にも注意。
下穴径・タップ選定表
タップ加工での下穴径選定表。かかり率75%(強度重視)と50%(切削抵抗低減)を併記。
| 呼び | ピッチ | 下穴(75%) | 下穴(50%) | ドリル選定 |
|---|---|---|---|---|
| M3 | 0.50 | 2.5 | 2.7 | 2.5mmキリ |
| M4 | 0.70 | 3.3 | 3.5 | 3.3mmキリ |
| M5 | 0.80 | 4.2 | 4.4 | 4.2mmキリ |
| M6 | 1.00 | 5.0 | 5.2 | 5.0mmキリ |
| M8 | 1.25 | 6.8 | 7.1 | 6.8mmキリ |
| M10 | 1.50 | 8.5 | 8.9 | 8.5mmキリ |
| M12 | 1.75 | 10.2 | 10.6 | 10.2mmキリ |
| M14 | 2.00 | 12.0 | 12.5 | 12.0mmキリ |
| M16 | 2.00 | 14.0 | 14.5 | 14.0mmキリ |
| M20 | 2.50 | 17.5 | 18.1 | 17.5mmキリ |
| M24 | 3.00 | 21.0 | 21.7 | 21.0mmキリ |
ステンレス・チタンなど加工性の悪い材料には、切削油(タッピングオイル)使用が必須。折れ防止に50%かかり率も選択肢です。
強度区分と材質
ボルトの強度は2桁数字(4.8/8.8/10.9/12.9)で表示。1桁目×100=引張強度(MPa)、2桁目÷10=降伏比。ステンレスはA2/A4-70/80のようにオーステナイト系記号と引張強度で表記します。
| 強度区分 | 引張強度 MPa | 降伏点 MPa | 典型材質 |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | SS400 一般構造用 |
| 4.8 | 400 | 320 | 低炭素鋼 標準ボルト |
| 8.8 | 800 | 640 | 中炭素鋼焼入れ(高強度) |
| 10.9 | 1,040 | 940 | 合金鋼(超高強度) |
| 12.9 | 1,220 | 1,100 | クロムモリブデン鋼(最高強度) |
| A2-70 | 700 | 450 | SUS304 ステンレス |
| A4-80 | 800 | 600 | SUS316 高耐食ステンレス |
業界での応用
機械設計・機構部品
M6-M16が汎用寸法。強度区分8.8ボルトが標準。降伏点70%締付が業界慣行で、トルクレンチによる管理が主流。振動環境ではダブルナット・スプリングワッシャ・緩み止めナット併用。
自動車・二輪整備
エンジンヘッドボルトM10-M12、ホイールナットM12/M14、キャリパーボルトM10。細目ねじ多用。締付トルクはメーカー整備マニュアル参照必須。塑性域締付(角度法)も採用される。
建築・鉄骨工事
摩擦接合用の高力六角ボルト（JIS B 1186、F10T など）や、ピンテールの破断で締付けを管理するトルシア形高力ボルト（S10T、国土交通大臣認定品）でM16〜M24が多く使われます。締付けは設計図書・JASS 6 の施工管理に従います。
プラント・配管
フランジ用スタッドボルトM12-M64。ASME B16.5規格。締付順序(星型)・トルク段階(30%→60%→100%)必須。潤滑剤の種類(グラファイト・二硫化モリブデン)でトルク係数変わる。
精密機器・電子部品
M2-M4の極小ねじ多用。真鍮・アルミ材への締結で潰れ・穴つぶれ注意。トルクドライバー(0.1-3 N·m)で管理。細目化・低頭・皿・トリロバなどバリエーション豊富。
DIY・家具組立
M4-M8がホームセンター標準。IKEA・カラーボックスに多用。ドライバー・六角レンチで手締めが基本、締めすぎで木材割れ注意。鬼目ナット・爪付きナットで木部強化。
よくある間違い・注意点
- 並目と細目を間違える — 同じM8でも並目P1.25と細目P1.0があります。ナットとボルトのピッチ違いは絶対に噛み合いません。図面指示は「M8×1.25」のように必ずピッチ併記が安全。
- 下穴径を呼び径と同じにする — M8の下穴は8.0mmではなく6.8mm(呼び径-ピッチ)。ドリル選定を間違えるとねじが切れず、材料廃棄になります。
- 締めすぎで塑性域に入る — 推奨値を大きく超えて締めると、ボルトが降伏して伸び、軸力が保てなくなります。「固く締めれば安全」は誤り。トルクレンチ校正が定期的に必要。
- ステンレスにステンレスをかじらせる — SUS同士の締結は焼付き(かじり)発生率が高い。二硫化モリブデン・グリスなど滑り剤塗布か、ボルト・ナット材質を変える(SUSボルト+スチールナット等)。
- インチねじ(UNC/UNF)と互換と思う — メートルねじ(ISO M)とインチねじは互換性なし。米国機械の補修部品調達時にM10とUNC 3/8"の混同でトラブル多発。
- ピッチ違いを目視判定 — M10並目1.5とM10細目1.25は素人目にはほぼ同じ。ねじピッチゲージ(1本100円台)を工具箱に常備しましょう。
- 再使用で軸力低下 — 塑性域締結ボルト・キャップスクリューは再使用不可。特に自動車エンジンヘッドボルトは必ず新品交換。
関連規格・法令
- JIS B 0205 ― 一般用メートルねじ。M0.25〜M300までの並目・細目寸法を規定。
- JIS B 0209 ― メートル並目ねじ-許容限界寸法及び公差。等級6H/6gの詳細。
- JIS B 1180 ― 六角ボルト。呼び径・長さ・材質・許容差の規格。
- JIS B 1181 ― 六角ナット。1種2種3種・スタイル1/スタイル2の区分。
- JIS B 1186 ― 摩擦接合用高力六角ボルト・ナット・平座金のセット。F8T/F10T/F11T。
- JIS B 1051 ― 炭素鋼及び合金鋼製締結用部品の機械的性質。強度区分4.6〜12.9の定義。
- JIS B 1054 ― ステンレス鋼製ねじ部品の機械的性質。A2-70/A4-80等。
- ISO 68-1 ― ISO general purpose screw threads - Basic profile。メートルねじ基本山形。
- ISO 261 ― ISO general purpose metric screw threads - General plan。標準呼び径系列。
- ISO 898-1 ― Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel。国際強度区分。
- 建築基準法・鉄骨工事仕様書 ― 高力ボルト摩擦接合の設計・施工基準（日本建築学会 JASS 6 など）。
参考文献・公的資料
ねじ・締結技術に関する詳細資料は、以下の公的機関・学協会で参照可能です。
- 日本産業標準調査会(JISC) ― JIS規格の公式索引。B 0205・B 1180・B 1186等の全文検索・閲覧。
- ISO/TC 1 Screw threads ― ISOねじ専門委員会。国際ねじ規格の一次資料。
- 産業技術総合研究所 計量標準総合センター(NMIJ) ― ねじゲージの国家標準。校正サービス。
- 国土交通省 建築基準法 ― 鉄骨工事・高力ボルトの建築規制。
- 日本材料学会 ― ねじ・締結の材料工学研究。
- 一般社団法人 日本鉄鋼連盟 ― 鋼材強度・成分の業界標準。
- 日本ファスナー工業会 技術情報 ― ねじの技術資料集(ボルト・ナット・座金)。
- 公益社団法人 自動車技術会 ― 自動車用ボルト・締結技術の学術団体。
- 日本製鉄 鋼材データベース ― 主要鋼材の機械的性質・化学成分。
よくある質問（FAQ）
M8の下穴径は？
並目(P1.25)の場合6.8mmが標準。かかり率75%相当。切削抵抗を下げたい場合は7.0mm(かかり率60%程度)まで拡大することもありますが、ねじ山のかかりが減るぶん強度は下がります。ステンレス・チタンなど硬い材料は7.0mmが推奨されることも。
細目ねじとは何が違う？
ピッチが並目より小さいねじ。M8並目1.25に対して細目は1.0または0.75。ゆるみにくく・強度低下が少ない・微調整可能などの利点があり、自動車・精密機器で多用。ただしタップ折れリスク・かじり発生率は上がります。
ステンレスとアルミで締付トルクは違う？
ボルト自体の強度で決まるため、ボルト材質が同じなら基本同じ。ただし相手材が柔らかい(アルミ・真鍮)場合は座面つぶれの限界が下がるため、規格値の70-80%に減らします。アルミ相手のSUSボルトは焼付きも要注意。
強度区分8.8と10.9の違いは？
1桁目×100=引張強度(MPa)。8.8は800MPa、10.9は1,040MPa。本ツールの計算では、同じM10でも10.9の軸力・トルクは8.8の約1.5倍になります。10.9は高張力ボルト(HTB)と呼ばれ、機械設計・建設機械で多用。ボルト頭に「10.9」刻印があります。
M10の推奨締付トルクは？
本ツールの式（K=0.20・降伏点の70%）で、強度区分8.8は約52 N·m(乾燥)、10.9で約76 N·m、SUS304(A2-70)で約34 N·m。潤滑剤付きなら約25%減。実務ではメーカー整備マニュアル指定値を最優先で参照してください。
ナット二面幅は呼び径の何倍？
おおむね呼び径×1.5〜1.75倍。JIS B 1181本体（ISO系）ではM6=10mm、M8=13mm、M10=16mm、M12=18mm、M16=24mm。附属書の旧JIS品はM10=17mm、M12=19mm、M14=22mm、M22=32mmで、手持ちのナットの規格を確認します。工具(スパナ・ソケット)選定の基準。二面幅寸法違いのメガネレンチ・ソケットセットを工具箱に用意。
タップ折れを防ぐには？
①下穴径を正確に開ける、②切削油(タッピングオイル)を必ず使う、③加工中は逆転で切り屑を排出、④2〜3回転進めて半回転戻す動作、⑤ハンドタップは必ず先端タップ→中タップ→上げタップの順で使う。折れた場合はタップ除去工具(タップ抜き)使用。
再使用可能なボルトの見分け方は？
塑性域締結・エンジンヘッド用は原則使い捨て(オーバートルクで伸びる)。標準ボルト(強度区分8.8以下)は変形・傷なし・ねじ山正常を目視確認できれば再使用可能。ステンレス・キャップスクリューでも損傷なければ数回まで可。
インチねじ(UNC/UNF)とメートルの互換性は？
互換性なし。ISO M系(60°山)と米国UNC/UNF(60°山だがピッチ違う)は寸法が全く異なります。M8とUNC 5/16"は近似寸法ですがピッチが違い噛み合いません。米国機械の補修は必ずインチ工具・インチ部品を使ってください。
油付きと乾燥でトルク値が違うのはなぜ？
締付トルクはねじ摩擦・座面摩擦を含めた合計で、潤滑があると摩擦低下でトルク係数Kが下がります(乾燥K=0.20→油付K=0.15)。同じ軸力を得るには油付でトルク約25%減。潤滑指定を守らないと過大軸力→ボルト破断につながります。
高力ボルトF10Tとは？
建築鉄骨の摩擦接合用の高力六角ボルト（JIS B 1186）。F10T は引張強さ1,000〜1,200N/mm²（100kgf/mm²級）の等級です。ピンテールを専用締付機で破断させて締付けを管理するのはトルシア形高力ボルト（S10T）で、F10T とは別の製品（国土交通大臣認定品）です。
ねじピッチゲージの使い方は？
複数枚の刃先(0.5・0.75・1.0・1.25・1.5・1.75・2.0mm等)から、ねじ山にピタリと重なる刃を探すだけ。M10で並目1.5か細目1.25かを目視判別できる工具。1本100〜500円で工具箱の必需品。中華製の低価格品でも実用性は十分。