SUS製ボルトの締付けについて

仕事の関係でボルトの"トルクー軸力試験"をよくやってます。
SUSのボルトはバラツキがひどく、この事をご存知の方は、ステンレスでドライ状態でのトルク計算がアテにならない事をご存知です。

ヨーロッパでは第3社機関でボルトジョイントの研究が行われてきており、そういったところでSUSの話をすると、一般常識の話として知られています。
原因は材料特性によるもので、SUSという材料が所謂、特殊材になっているからだそうです。

改善策は潤滑剤を使用して下さい。

ただし、一般的なエンジンオイル系(5-56など)のものではなく、最低モリブデン入りのもの。できればグラファイト系のものが良いです。
テストをしてみれば、明らかになりますが、グラファイト系やモリブデン系のものだと摩擦係数が低くかつ安定しますが、エンジンオイル系のものは、ドライよりバラツキがひどくなる事があります。

SCM435でめっき付きという事は、強度区分10.9だと推測しますが、これも材料特性上、試験結果はSUSに似ています。
この場合の対処はエンジンオイル系の物でもドライよりはバラツキが抑えられます。

以上のことから、SCMでもSUSでもモリブデン系かグラファイト系の潤滑剤を使用すると同じトルクでも高い軸力が得られ、且つバラツキが最小限になります。

しかし、ここで考えておかないといけないのは、回転緩みについてです。
もし実用的な事を検討されての試験であれば、
ノルトロックワッシャーの様な潤滑剤に影響されない緩み止め対策を検討してみて下さい。

他の回答者さんも記載していますが、SUSは粘りがあり焼付き易い特徴を有しています。

と云うことは、摩擦係数が高くなる要因を有していることになります。

さて、ボルト締め付けの際に掛けるトルクは、

? ボルト頭部座面の摩擦損失となる

? ボルトねじ部の摩擦損失となる

? ボルト軸の軸力となる

となり、その内訳はURLの如くで、その計算式もURLの如くです。

以上から、同じトルクをボルトに掛けると、

ア）摩擦係数が高い方が、ボルトの軸力が低くなる

イ）摩擦係数が高い方が、摩擦係数のバラツキが大きく、ボルト軸力のバラツキも大きくなる

ウ）焼付き易いので、微小異物を挟んだ場合、その部分が焼付き摩擦係数が総合的に増加した
　　ことになり、ボルトの軸力が減ることになる
　　また、摩擦係数のバラツキも大きくなり、ボルト軸力のバラツキも大きくなる

傾向となります。

SUSでも粘りの少ない物もあり、例えばSUS303は粘りが少ないので、サクサクと削れる材料

(快削鋼)のボルトを使用する。<SUS303は、耐食性が劣りますが、…>

それか、A2-50ではなく、A2-70用の(強度区分が高い)ボルトを使用して、微小異物に対して、
傷付き難い材料を選ぶかです。

ねじ部への使用は感心できませんが、ボルト頭部やナット座面へのモリブデン配合のグリース
を使用し、焼付き防止させ、摩擦係数を安定化させる。

少し効果ですが、低発塵の粘りがあまりない、グリース使用でも可だと思います。

ねじ部分の摩擦係数は仕方がありませんが、ボルト頭部やナットの座面の摩擦は、
その部分にグリースを塗布すれば、焼付き難くなり、バラツキは緩和します。

上記回答の最初のURLと２番目のURLを確認すれば、効果的な理由が判りますよ。

ＳＵＳボルトネジ部の加工粗さが原因。
軸力はネジ部、ボルト頭部の下面の面粗さに起因する摩擦係数に大きく影響されます。
摩擦係数を小さくする手段。
１、ボルト部、頭部の下面への潤滑剤塗布。
塗布材料としては油、グリース等々。
塗布すると軸力はアップします。
しかし、軸力アップする分ばらつきも大きくなります。
２、締め付け速度アップ
手締めよりインパクトレンチ使用時の方が軸力がアップします。
注意点
軸力アップはボルトの引っ張り強度以内であること。
提案
ＳＣＭ４５、ＳＳ４００はﾒｯｷ付。ﾒｯｷ厚さはいくら。
同じ条件でＳＵＳにﾒｯｷしたらどうなるか確認してみては如何か。
宜しく。

下記、ＨＰを参照ください。
http://tohnichi.jp/technical/pdf/02_bolt_tightening_J.pdf

【軸力ばらつき要因】
●潤滑剤
●被締結材の機械的要因
●環境
●締め付け速度
●ねじ繰り返し使用等

私の経験からは、ねじー比締結材間の座面の摩擦係数が大きく軸力に関係し、面が粗いと軸力を食ってしまうので、これ（面精度のばらつき）が一番の要因かと思われます。また、締め付け速度もなるべく同じ条件にしてください。

なお実際にねじに生じる軸力は、ねじと被締結体間の荷重分担で決まるものなので、ねじ材の弾性率に違いがあれば多少の差異はでてしまうでしょう。
ご参考まで。