너트에는 숫자가 하나뿐이며, 그것은 너트의 강도가 아닙니다

각 숫자가 실제로 말하는 것

볼트의 경우 ISO 898-1은 재료의 두 가지 특성으로 등급 표기를 만듭니다. 왼쪽 숫자에 100을 곱하면 MPa 단위의 호칭 인장 강도이고, 오른쪽 숫자를 10으로 나누면 항복 강도와 인장 강도의 호칭 비입니다. 따라서 8.8은 호칭 인장 강도 800 MPa, 호칭 항복비 0.8을 뜻하며 호칭 항복 강도는 640 MPa입니다.

그래서 숫자가 서로 맞는 것처럼 보입니다. 한쪽이 다른 쪽을 기준으로 정의되었기 때문에 맞는 것입니다.

완전 하중 능력 등급은 5, 6, 8, 10, 12입니다. 현행판에는 등급 4가 없습니다. 얇은 너트에는 별도의 등급인 04와 05가 있으며, 앞의 0은 버튼 헤드 나사에서와 같은 뜻입니다. 08.8 표시를 참고하십시오.

스테인리스 너트는 또 다른 체계로 ISO 3506-2:2020을 따르며 A2-70 등으로 표시합니다. 이 표기에는 등급 8 / 등급 10의 의미가 이어지지 않습니다.

규격은 어느 부품이 파괴되어야 하는지 말합니다

ISO 898-2:2022 부속서 B.1은 가장 낮은 값이 되기 위해 경쟁하는 세 가지 하중을 제시합니다.

1. 너트 암나사가 파손되는 하중
2. 볼트의 최대 인장 하중
3. 볼트 수나사가 파손되는 하중

체결부는 이 중 가장 낮은 하중에서 파괴됩니다. 그리고 규격은 의도를 분명히 밝힙니다. 볼트와 너트 조립체가 과부하를 받을 때 자유 나사부에서 신장한 뒤 볼트가 파단되는 것이 예상 파괴 모드입니다. 폐지된 ISO/TR 16224:2012를 대체한 ISO 16224:2026도 5.1항에서 같은 원칙을 유지합니다.

왜 볼트 파단이 더 바람직할까요? ISO 16224 5.1항은 이를 신중하게 표현합니다. 신장 후 파단은 조립체가 완전한 하중 능력에 도달했음을 보여 주지만, 체결 중 국부적으로 일어난 나사산 파손은 발견하기 어려울 수 있으며 체결부에 감소한 체결 축력이나 감소한 사용 중 하중 능력을 남길 수 있습니다. 이전 판인 ISO 898-2:2012 부속서 A.1은 더 직설적이었습니다. 과도하게 조였을 때 하중을 받는 나사부가 파단되면 체결이 실패했음을 분명히 알 수 있다는 것입니다.

너트가 아니라 모재에 낸 나사산에 대한 같은 논리는 설계 목표: 약한 고리를 나사 쪽에 두기에 있습니다.

메커니즘은 저희가 가정한 것과 달랐습니다

쉽게 떠오르는 추측은 규격이 너트의 보증 하중을 볼트의 최대 인장 하중보다 높게 정해 두어 항상 볼트가 먼저 진다는 것입니다. 저희도 그렇게 쓰려 했습니다. 사실이 아닙니다.

그런데도 원리가 성립하는 이유는 보증 하중이 나사산 파손 하중이 아니기 때문입니다. 보증 하중은 비파괴 합격 기준입니다. 너트를 경화된 시험 맨드릴(45~50 HRC, 나사산 5h6g)에 끼워 축 방향으로 하중을 가하고 15초간 유지한 뒤, 손으로 풀 수 있어야 합니다. 풀기 시작할 때 스패너로 최대 반 바퀴까지만 허용됩니다. 의미 있는 소성 변형, 나사산 파손, 균열이나 파단이 없어야 합니다. 나사산이 실제로 파손되는 하중은 보통 이 기준보다 높습니다.

파괴 모드를 실제로 결정하는 것은 규격이 설계 기준으로 삼는 조합, 즉 너트 높이, 유효 물림, 경도, 피치, 지름과 공차이며, 부속서 B의 Alexander 모델로 평가합니다. 보증 하중은 납품된 너트를 확인하는 방법이지 결과를 설계하는 방법이 아닙니다.

규격이 스스로 붙인 각주

이 보증 하중을 호칭 유효 단면적으로 나누면 등급 8은 약 856~871 MPa, 등급 10은 약 1,040, 등급 12는 1,149~1,161이 됩니다. 그러나 같은 규격의 부속서 C는 계산용으로 다른 값을 제시합니다. M5~M7은 860 / 1,040 / 1,150 MPa, M8~M10은 885 / 1,040 / 1,180 MPa입니다.

높이, 그리고 세 번째 스타일

ISO 898-2는 나사 지름 D에 대한 높이로 너트를 분류합니다.

• 스타일 0, 얇은 너트: 0.45D ≤ m_min < 0.80D
• 스타일 1, 보통 너트: 0.80D ≤ m_min < 0.89D
• 스타일 2, 높은 너트: m_min ≥ 0.89D

스타일 2 너트라고 같은 등급에서 더 높은 보증 하중을 받는 것은 아닙니다. 보증 하중은 같은 표 5에서 나옵니다. 늘어난 높이는 유효 물림과 나사산 전단 면적을 늘려 주며, 그 덕분에 일부 고강도·대형 치수 조합은 더 낮은 경도나 다른 열처리에서도 나사산 파손을 피할 수 있습니다. 그 결과는 적용 범위에서 보입니다. 굵은 나사산에서 등급 12는 스타일 1에서 M16까지만 수록되지만 스타일 2는 M39까지 수록됩니다.

얇은 너트, 즉 ISO 4035:2023 스타일 0은 등급 04와 05를 가지며 앞의 0으로 하중 능력이 감소했음을 나타냅니다. 얇은 너트는 풀림 방지 너트도 아니고 더 싼 보통 너트도 아닙니다.

대체, 그리고 예외

ISO 898-2 6항은 낮은 등급 대신 높은 등급의 너트를 쓰는 것을 허용합니다. 이는 안전한 방향이며 현장 관습이 아니라 규격에 쓰여 있습니다.

반대 방향, 즉 높은 등급 볼트에 낮은 등급 너트를 쓰는 것은 표 2에 규정된 조합이 아닙니다. 규격은 나사산이 파손된다고 말하지 않습니다. 설계 가정의 바탕이 된 조합을 벗어났으며, 그 결과 볼트가 아니라 나사산이 세 하중 중 가장 낮은 값이 될 위험이 커진다고 말합니다.

그리고 둘 다 한 등급씩 올린다고 체결부가 그만큼 강해지지는 않습니다. 볼트의 보증 응력, 항복 강도와 인장 능력이 올라가 더 높은 초기 체결력이 가능할 수 있지만, 조립체가 더 강해지는지는 모재 나사산, 지압, 미끄럼, 피로, 형상, 그리고 체결을 얼마나 잘 관리하는지에 달려 있습니다. ISO 898-1의 적용 범위 자체가 전단, 토크·체결 축력 특성과 피로 성능을 제외합니다. 체결 방법이 기여하는 부분은 체결 방법이 초기 체결력을 얼마나 부정확하게 관리하는가에 있습니다.

이 글을 너트에 관한 일반 규칙으로 쓰기 전에 알아 둘 경계가 하나 더 있습니다. 이 모든 내용은 너트가 ISO 898-2 범위 안에 있다고 전제하는데, 용접용 너트는 그렇지 않습니다. 적용 범위가 용접성을 제외하며, 용접 너트 규격은 등급이 아니라 보증 하중을 제시합니다. 용접 너트에는 강도 등급이 없습니다에서 무엇이 그 자리를 대신하는지 다룹니다. 2022년 판은 또한 등급 9를 완전히 삭제하고 그 대체로 등급 10을 지정했습니다.

도면에 적어야 할 것

1. “맞는 너트”가 아니라 너트 등급. 등급 8, 10 또는 12가 조합을 정합니다.
2. 중요하다면 스타일. 스타일 1과 스타일 2는 높이가 다른 별개의 부품이며, 굵은 나사산의 등급 12에서는 치수 범위도 다릅니다.
3. 프리베일링 토크 너트가 필요한지 여부. 이 너트는 상위 등급으로 대체할 수 없다는 점을 기억해야 합니다.
4. 스테인리스라면 탄소강 등급 숫자가 아니라 ISO 3506-2 표기.
5. 누군가 보증 하중이 아니라 보증 응력으로 계산한다면, 규격의 두 숫자 세트 중 어느 것을 썼는지.

연결되는 글

너트 대신 탭 구멍에 대한 같은 설계 의도는 나사산 물림 길이에, 나사산 파손이 실제로 어떤 모습인지는 세 가지 고장, 하나의 단어에 있습니다. 볼트의 두 숫자가 무엇을 뜻하는지는 강도 등급의 숫자에 있습니다. 더블 너트 체결에서 왜 얇은 너트가 사용 하중을 지지하지 않게 되는지, 그리고 ISO가 왜 한때 체결 순서를 규정했다가 지금은 규정하지 않는지는 어느 너트를 먼저 조이는가에 있습니다.

참고 자료

• ISO 898-2:2022, 제4판 — 1항(적용 범위, 굵은 나사산 M5–M39, 스타일 0/1/2, s ≥ 1.45D), 5.1(높이별 스타일), 5.2.1(등급 숫자의 의미), 6항과 표 2(조합과 대체, 프리베일링 토크 너트 제외), 8.2와 표 5(보증 하중), 10.1.3–10.1.6(보증 하중 시험), 표 3(스타일별 치수 범위), 부속서 B.1(경쟁하는 세 하중, 예상 파괴 모드), 부속서 C와 표 C.1(계산 응력과 명시된 불일치)
• ISO 898-1:2013, 제5판 — 5항과 표 1(등급 표기), 표 3(인장 강도), 표 4(유효 단면적과 F_m,min). 1항은 전단, 토크·체결 축력 특성과 피로를 제외
• ISO 16224:2026 5.1항 — 폐지된 ISO/TR 16224:2012를 대체. 이전 표현은 ISO 898-2:2012 부속서 A.1
• ISO 4032:2023(육각 보통 너트, 스타일 1), ISO 4033:2023(육각 높은 너트, 스타일 2), ISO 4035:2023(육각 얇은 너트, 스타일 0)
• ISO 3506-2:2020(스테인리스 너트), ISO 2320:2015(프리베일링 토크 너트, 기능 특성)
• ISO 898-3:2018 + Amd 1:2020(와셔), ISO 898-5:2012(멈춤 나사), ISO 898-7:1992(비틀림 시험). ISO 898-6:1994는 폐지되어 2012년에 ISO 898-2로 통합되었습니다.

특정 체결부의 합격 여부는 여러분의 도면과 자체 계산이 정합니다.

이 글은 2단계: 나사산를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

볼트에는 숫자가 두 개인데 너트에는 왜 하나뿐입니까?

볼트의 두 숫자는 재료를 나타냅니다. 왼쪽 숫자에 100을 곱하면 메가파스칼 단위의 호칭 인장 강도이고, 오른쪽 숫자를 10으로 나누면 항복 강도와 인장 강도의 호칭 비입니다. 너트의 숫자 하나는 너트 자체의 강도가 전혀 아닙니다. ISO 898-2는 이를 너트와 조합할 수 있는 가장 높은 볼트 등급의 왼쪽 숫자로 정의하므로, 등급 8 너트는 8.8까지의 볼트와, 등급 10 너트는 10.9까지의 볼트와 조합합니다.

볼트와 나사산 중 어느 쪽이 먼저 파괴되어야 합니까?

볼트입니다. ISO 898-2:2022 부속서 B는 너트 나사산 파손, 볼트 인장 파단, 볼트 나사산 파손이라는 세 가지 경쟁 하중을 제시하고, 조립체가 과부하를 받을 때 자유 나사부에서 신장한 뒤 볼트가 파단되는 것이 예상 파괴 모드라고 밝힙니다. ISO 16224:2026도 같은 원칙을 유지합니다. 다만 이 부속서는 참고 부속서이며 올바르게 조합된 적합 조립체를 설명할 뿐, 모든 실제 체결부를 보증하지는 않습니다.

너트의 보증 하중은 볼트의 인장 강도보다 높습니까?

항상 그렇지는 않으며, 흔한 설명이 무너지는 지점이 바로 여기입니다. 등급 8과 8.8 볼트의 비는 약 1.07~1.09, 등급 10과 10.9는 M6, M8, M10에서 정확히 1.000, 등급 12와 12.9는 약 0.94~0.95로 너트의 보증 하중이 더 낮습니다. 보증 하중은 나사산 파손 하중이 아니라 비파괴 합격 기준이며, 파괴 모드는 높이, 물림, 경도, 피치, 지름과 공차로 관리합니다.

보증 하중 시험은 실제로 무엇을 합니까?

너트를 45~50 HRC, 나사산 5h6g인 경화 시험 맨드릴에 끼우고 ISO 898-2 표 5의 값까지 축 방향으로 하중을 가해 15초간 유지합니다. 하중을 제거한 뒤 손으로 풀 수 있어야 하며 풀기 시작할 때 스패너로 최대 반 바퀴까지만 허용됩니다. 의미 있는 소성 변형, 나사산 파손, 균열이나 파단이 없어야 합니다. 이 시험은 너트가 그 하중에서 계속 사용할 수 있는지를 확인하며, 결국 나사산이 파손되는 하중을 확인하는 것이 아닙니다.

낮은 등급 대신 높은 등급의 너트를 써도 됩니까?

일반 너트라면 됩니다. ISO 898-2 6항은 상위 등급으로의 대체를 허용합니다. 예외는 프리베일링 토크 너트로, 같은 항이 명시적으로 제외하며 해당 등급이어야 합니다. 기계적 성질과 등급 표시는 여전히 ISO 898-2를 따르고 ISO 2320은 프리베일링 토크의 기능 요구 사항을 다룹니다. 즉 표시 체계가 다른 것이 아니라 대체 규칙만 다릅니다.

스타일 1 너트와 스타일 2 너트는 무엇이 다릅니까?

높이입니다. ISO 898-2는 스타일 1을 최소 높이가 나사 지름의 0.80배 이상 0.89배 미만, 스타일 2를 0.89배 이상으로 정의합니다. M6, M8, M10의 최소 높이는 ISO 4032 스타일 1에서 4.90, 6.44, 8.04밀리미터이고 ISO 4033 스타일 2에서 5.40, 7.14, 8.94밀리미터입니다. 같은 등급의 보증 하중은 둘이 같습니다. 늘어난 높이는 물림과 나사산 전단 면적을 늘려 주며, 그래서 굵은 나사산의 등급 12는 스타일 1에서 M16까지만 수록되지만 스타일 2에서는 M39까지 수록됩니다.

얇은 너트는 그냥 더 싼 보통 너트입니까?

아닙니다. 얇은 너트는 ISO 898-2의 스타일 0이며 ISO 4035:2023이 다루고 등급 04와 05를 가집니다. 앞의 0은 버튼 헤드 나사와 같은 규칙으로 하중 능력이 감소했음을 나타냅니다. 풀림 방지 너트도 아니며 같은 호칭 치수의 보통 너트를 대신할 수도 없습니다.