JP7364993B1 - 鋼材 - Google Patents
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Abstract
高強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼材を提供する。本開示による鋼材は、質量％で、Ｃ：０．２０～０．３５％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．２５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｃｒ：０．２０～１．００％、Ｍｏ：０．１０～１．００％、Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなり、１１０ｋｓｉ級である場合、式（１）のＥＥが２．７５以上であり、式（２）のＦＮが０．１８５以上であり、１２５ｋｓｉ級である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上である。ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）（Ｄ：旧オーステナイト粒の平均円相当径（μｍ））
Description
本開示は、鋼材に関し、さらに詳しくは、サワー環境での使用に適した鋼材に関する。
油井及びガス井（以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という）の深井戸化により、油井用鋼管に代表される油井用途の鋼材の高強度化が要求されている。具体的には、８０ｋｓｉ級（降伏強度が８０～９５ｋｓｉ未満、つまり、５５２～６５５ＭＰａ未満）や、９５ｋｓｉ級（降伏強度が９５～１１０ｋｓｉ未満、つまり、６５５～７５８ＭＰａ未満）の油井用鋼材が広く利用されている。最近ではさらに、１１０ｋｓｉ級（降伏強度が７５８ＭＰａ～８６２ＭＰａ未満）、及び、１２５ｋｓｉ級（降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満）の油井用鋼材が求められ始めている。
さらに、深井戸の多くは、腐食性を有する硫化水素を含有するサワー環境である。本明細書において、サワー環境とは、硫化水素を含み、酸性化した環境を意味する。なお、サワー環境は、二酸化炭素を含む場合もある。このようなサワー環境で使用される鋼材は、高強度だけでなく、耐硫化物応力割れ性（耐Ｓｕｌｆｉｄｅ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｒａｃｋｉｎｇ性：以下、耐ＳＳＣ性という）も要求される。
油井用鋼管に代表される鋼材の耐ＳＳＣ性を高める技術が、特開２０００－２９７３４４号公報（特許文献１）、及び、国際公開第２００８／１２３４２２号（特許文献２）に提案されている。
特許文献１に開示されている鋼材は、質量％で、Ｃ：０．１５～０．３％、Ｃｒ：０．２～１．５％、Ｍｏ：０．１～１％、Ｖ：０．０５～０．３％、Ｎｂ：０．００３～０．１％を含有する。この鋼材は、析出している炭化物の総量が１．５～４質量％、炭化物の総量に占めるＭＣ型炭化物の割合が５～４５質量％、Ｍ２３Ｃ６型炭化物の割合が製品の肉厚をｔ（ｍｍ）とした時、（２００／ｔ）質量％以下である。この鋼材では、Ｍ２３Ｃ６型炭化物の割合を抑制することにより、耐ＳＳＣ性を高めている。
特許文献２に開示されている鋼材は、質量％で、Ｃ：０．１０～０．２０％、Ｓｉ：０．０５～１．０％、Ｍｎ：０．０５～１．５％、Ｃｒ：１．０～２．０％、Ｍｏ：０．０５～２．０％、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｔｉ：０．００２～０．０５％を含有し、かつ、Ｃｅｑ（＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５）が０．６５以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｂ：０．０００３％未満である。この鋼材は、粒径が１μｍ以上のＭ２３Ｃ６型析出物が０．１個／ｍｍ２以下である。この鋼材も、特許文献１と同様に、Ｍ２３Ｃ６型炭化物の割合を抑制することにより、耐ＳＳＣ性を高めている。
上述のとおり、最近では、油井環境の過酷化に伴い、１１０ｋｓｉ級以上（７５８ＭＰａ以上）の高強度と優れた耐ＳＳＣ性とを両立可能な鋼材が要求されつつある。上記特許文献１及び２では、析出物を制御することにより、高強度と耐ＳＳＣ性との両立を試みている。しかしながら、特許文献１及び２以外の他の手段により、高強度と優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる鋼材が得られてもよい。
本開示の目的は、高強度と、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼材を提供することである。
本開示による鋼材は、次の構成を有する。
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．２０～０．３５％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．２５％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：０．０１０～０．１００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．００％、
Ｍｏ：０．１０～１．００％、
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｂ：０～０．００３０％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
前記降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
前記降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、前記ＥＥが３．００以上であり、前記ＦＮが０．２００以上である、
鋼材。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、前記鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
Ｃ：０．２０～０．３５％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．２５％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：０．０１０～０．１００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．００％、
Ｍｏ：０．１０～１．００％、
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｂ：０～０．００３０％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
前記降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
前記降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、前記ＥＥが３．００以上であり、前記ＦＮが０．２００以上である、
鋼材。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、前記鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
本開示による鋼材は、高強度と、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性とを有する。
本発明者らは、高強度と、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼材について、調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。
まず本発明者らは、高強度と、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼材について、化学組成の観点から検討を行った。その結果、鋼材の化学組成が次の特徴１を満たせば、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度と、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性とが得られる可能性があると考えた。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．３５％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．２５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｃｒ：０．２０～１．００％、Ｍｏ：０．１０～１．００％、Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、Ｏ：０．００５０％以下、Ｚｒ：０～０．００４０％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｃａ：０～０．００４０％、Ｍｇ：０～０．００４０％、希土類元素：０～０．００４０％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～０．５００％、Ｂ：０～０．００３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．３５％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．２５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｃｒ：０．２０～１．００％、Ｍｏ：０．１０～１．００％、Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、Ｏ：０．００５０％以下、Ｚｒ：０～０．００４０％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｃａ：０～０．００４０％、Ｍｇ：０～０．００４０％、希土類元素：０～０．００４０％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～０．５００％、Ｂ：０～０．００３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
そこで、本発明者らは、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、耐ＳＳＣ性をさらに高める手段について検討を行った。
ＳＳＣは、次のプロセスにより、発生すると考えられる。図１は、鋼材の表面から鋼材の内部に水素が侵入するプロセスを説明するための模式図である。図１を参照して、初めに、鋼材１がサワー環境中で腐食すると、鋼材１の表面が電気化学的に活性状態となる。そして、鋼材１中のＦｅがＦｅ２＋となって、環境中に溶解する。このとき、電子ｅ－が鋼材１の外部に放出される（Ａ：腐食の発生）。環境中に存在する水素イオンＨ＋が、鋼材１から放出された電子ｅ－を受け取って還元され、吸着水素原子Ｈａｄとして鋼材１の表面に吸着する（Ｂ：水素イオンの吸着反応）。以上のメカニズムにより、鋼材１の表面には、複数の吸着水素原子Ｈａｄが存在する。これらの吸着水素原子Ｈａｄのほとんどは、吸着水素原子Ｈａｄ同士で結合して水素ガスＨ２となり、鋼材１の表面から環境中に離脱する。しかしながら、鋼材１の表面に存在する複数の吸着水素原子Ｈａｄのうち、ごく一部の吸着水素原子Ｈａｄは、鋼材１の表面から鋼材１の内部に侵入して、侵入水素原子Ｈａｂとなる（Ｃ：水素の侵入）。そして、侵入水素原子Ｈａｂにより、鋼材中でＳＳＣが発生及び伝播する。つまり、侵入水素原子Ｈａｂは、ＳＳＣの発生だけでなく、伝播も促進する。
以上のＳＳＣの発生のメカニズムを考慮して、本発明者らは、ＳＳＣの発生と伝播とを抑制し、優れた耐ＳＳＣ性を得るためには、鋼材表面からの水素の侵入を抑制することが有効であると考えた。そこで、本発明者らは、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する手段について、検討を行った。
本発明者らはまず、鋼材表面からの水素の侵入に影響を与える元素について、調査及び検討を行った。検討の結果、本発明者らは、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、次の知見を得た。
上述のとおり、鋼材表面が電気化学的に活性状態となった場合に（図１のＡ）、吸着水素原子Ｈａｄが鋼材表面に付着する（図１のＢ）。そして、吸着水素原子Ｈａｄが侵入水素原子Ｈａｂとなり、鋼材内部に侵入する（図１のＣ）。したがって、鋼材表面からの水素の侵入を抑制するには、鋼材表面での電気化学的な活性を抑制することが有効である。
Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、及び、Ｃｏは、サワー環境において、鋼材表面の電気化学的な活性を抑制する。その結果、これらの元素は、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する。一方、Ｃ及びＭｎは、サワー環境において、鋼材表面の電気化学的な活性を助長する。その結果、これらの元素は、鋼材表面からの水素の侵入を促進する。
以上の知見に基づいて、本発明者らは、これらの水素侵入抑制元素（Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、及び、Ｃｏ）の含有量と、水素侵入促進元素（Ｃ、Ｍｎ）の含有量とを適切に調整すれば、電気化学的な作用により、鋼材表面からの水素の侵入を抑制できると考えた。そこで、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、水素侵入抑制元素と、水素侵入促進元素と、耐ＳＳＣ性との関係を検討した。その結果、次の式（１）で定義される電気化学的要素ＥＥ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を高めることにより、高強度を有する鋼材において、サワー環境での優れた耐ＳＳＣ性が得られると考えた。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。
一般的に、鋼材の強度が高くなれば、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する傾向がある。そのため、本発明者らは、鋼材の強度が高い場合、水素侵入をより抑制する必要があると考えた。そこで、本発明者らは、鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の場合のＥＥと、鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の場合のＥＥとについて検討を行った。その結果、降伏強度が１１０ｋｓｉ級の場合のＥＥを２．７５以上とし、降伏強度が１２５ｋｓｉ級の場合のＥＥを３．００以上とすれば、高強度であっても優れた耐ＳＳＣ性が得られることが判明した。
しかしながら、上述の電気化学的要素の調整だけでは、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、１１０ｋｓｉ級～１２５ｋｓｉ級の高強度と、優れた耐ＳＳＣ性とが十分に得られない場合があった。そこで、本発明者はさらに検討を行った。
ここで、本発明者らは、化学組成が特徴１を満たす鋼材でのＳＳＣの発生及び伝播は、上述の電気化学的要素だけでなく、ミクロ組織による物理的要素も影響すると考えた。そこで、本発明者らはさらに、電気化学的要素の観点だけでなく、物理的要素の観点からも、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める手段について検討を行った。その結果、鋼材中の旧オーステナイト粒の平均円相当径（μｍ）が、上述の電気化学的要素と相乗的に作用して、鋼材の耐ＳＳＣ性に顕著に影響することを、本発明者らは見出した。
以上の知見に基づいて、本発明者らはさらに、上述の電気化学的要素（水素侵入抑制元素及び水素侵入促進元素）と、物理的要素（旧オーステナイト粒の平均円相当径）と、耐ＳＳＣ性との関係を検討した。その結果、ＥＥを上述の範囲に調整しつつ、さらに、以下の式（２）で定義されるＦＮを、強度に応じて調整することにより、１１０ｓｋｉ級～１２５ｋｓｉ級の高強度であっても、優れた耐ＳＳＣ性が得られることを、本発明者らは見出した。
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
ＦＮは、電気化学的要素（水素侵入抑制元素及び水素侵入促進元素）及び物理的要素（旧オーステナイト粒の平均円相当径）の耐ＳＳＣ性への影響の程度を示す指標である。化学組成が特徴１を満たす鋼材であって、降伏強度が１１０ｋｓｉ級である場合、ＥＥを２．７５以上とし、かつ、ＦＮを０．１８５以上とする。また、化学組成が特徴１を満たす鋼材であって、降伏強度が１２５ｋｓｉ級である場合、ＥＥを３．００以上とし、かつ、ＦＮを０．２００以上とする。この場合、１１０級～１２５ｋｓｉ級の高強度であっても、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。以下、この点について説明する。
図２Ａは、化学組成が特徴１を満たし、降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）であり、かつ、ＥＥが２．７５以上である鋼材での、ＦＮと、ＤＣＢ試験で得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）との関係を示す図である。図２Ａは後述の実施例１で得られたデータに基づいて作成した。
図２Ａを参照して、ＦＮが０．１８５以上であれば、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣは２５．０ＭＰａ√ｍ以上と高く、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。しかしながら、ＦＮが０．１８５未満であれば、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣは２５．０ＭＰａ√ｍ未満に顕著に低下する。したがって、ＦＮを０．１８５以上にすることで、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の鋼材において優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
図２Ｂは、化学組成が特徴１を満たし、降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）であり、かつ、ＥＥが３．００以上である鋼材での、ＦＮと、ＤＣＢ試験で得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）との関係を示す図である。図２Ｂは後述の実施例２で得られたデータに基づいて作成した。
図２Ｂを参照して、ＦＮが０．２００以上であれば、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣは２４．０ＭＰａ√ｍ以上と高く、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。しかしながら、ＦＮが０．２００未満であれば、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣは２４．０ＭＰａ√ｍ未満に顕著に低下する。したがって、ＦＮを０．２００以上にすることで、１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の鋼材において優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
上述の電気化学的要素及び物理的要素と耐ＳＳＣ性との関係は推定であり、上述と異なるメカニズムで優れた耐ＳＳＣ性が得られている可能性もある。しかしながら、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）である場合、ＥＥが２．７５以上であり、ＦＮが０．１８５以上であり、降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上であれば、１１０ｋｓｉ級～１２５ｋｓｉ級の高強度であっても優れた耐ＳＳＣ性が得られることは、後述の実施例でも証明されている。
以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材は、次の構成を有する。
［１］
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．２０～０．３５％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．２５％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：０．０１０～０．１００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．００％、
Ｍｏ：０．１０～１．００％、
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｂ：０～０．００３０％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
前記降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
前記降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、前記ＥＥが３．００以上であり、前記ＦＮが０．２００以上である、
鋼材。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、前記鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．２０～０．３５％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．２５％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：０．０１０～０．１００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．００％、
Ｍｏ：０．１０～１．００％、
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｂ：０～０．００３０％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
前記降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
前記降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、前記ＥＥが３．００以上であり、前記ＦＮが０．２００以上である、
鋼材。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、前記鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
［２］
［１］に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｚｒ：０．０００１～０．００４０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００４０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００４０％、
希土類元素：０．０００１～０．００４０％、
Ｎｂ：０．００１～０．１５０％、
Ｖ：０．００１～０．５００％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００３０％、
からなる群から選択される１種以上を含有する、
鋼材。
［１］に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｚｒ：０．０００１～０．００４０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００４０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００４０％、
希土類元素：０．０００１～０．００４０％、
Ｎｂ：０．００１～０．１５０％、
Ｖ：０．００１～０．５００％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００３０％、
からなる群から選択される１種以上を含有する、
鋼材。
［３］
［１］又は［２］に記載の鋼材であって、
前記鋼材は油井用鋼管である、
鋼材。
［１］又は［２］に記載の鋼材であって、
前記鋼材は油井用鋼管である、
鋼材。
以下、本実施形態の鋼材について詳述する。なお、元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。
［本実施形態の鋼材の特徴］
本実施形態の鋼材は、次の特徴１～特徴３を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．３５％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．２５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｃｒ：０．２０～１．００％、Ｍｏ：０．１０～１．００％、Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、Ｏ：０．００５０％以下、Ｚｒ：０～０．００４０％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｃａ：０～０．００４０％、Ｍｇ：０～０．００４０％、希土類元素：０～０．００４０％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～０．５００％、Ｂ：０～０．００３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満である。
（特徴３）
降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上である。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
以下、特徴１～特徴３について説明する。
本実施形態の鋼材は、次の特徴１～特徴３を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．２０～０．３５％、Ｓｉ：０．６０～１．３０％、Ｍｎ：０．０５～０．２５％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．０１０～０．１００％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｃｒ：０．２０～１．００％、Ｍｏ：０．１０～１．００％、Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、Ｏ：０．００５０％以下、Ｚｒ：０～０．００４０％、Ｓｂ：０～０．５０％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｃｏ：０～０．５０％、Ｃａ：０～０．００４０％、Ｍｇ：０～０．００４０％、希土類元素：０～０．００４０％、Ｎｂ：０～０．１５０％、Ｖ：０～０．５００％、Ｂ：０～０．００３０％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満である。
（特徴３）
降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上である。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
以下、特徴１～特徴３について説明する。
［（特徴１）化学組成について］
本実施形態の鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
本実施形態の鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
Ｃ：０．２０～０．３５％
炭素（Ｃ）は鋼材の焼入れ性を高めたり、炭化物を形成したりすることにより、鋼材の強度を高める。Ｃはさらに、製造工程中の焼戻しにおいて、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃ含有量が０．２０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
Ｃ含有量が０．３５％を超えれば、粗大な炭化物が過剰に生成する。また、Ｃは水素侵入促進元素である。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃ含有量は０．２０～０．３５％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．２２％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２４％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．３２％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２８％であり、さらに好ましくは０．２７％である。
炭素（Ｃ）は鋼材の焼入れ性を高めたり、炭化物を形成したりすることにより、鋼材の強度を高める。Ｃはさらに、製造工程中の焼戻しにおいて、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃ含有量が０．２０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
Ｃ含有量が０．３５％を超えれば、粗大な炭化物が過剰に生成する。また、Ｃは水素侵入促進元素である。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃ含有量は０．２０～０．３５％である。
Ｃ含有量の好ましい下限は０．２２％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２４％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．３２％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２８％であり、さらに好ましくは０．２７％である。
Ｓｉ：０．６０～１．３０％
シリコン（Ｓｉ）は、水素侵入抑制元素であり、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｓｉ含有量が０．６０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が１．３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、旧オーステナイト粒が粗大化する。この場合、Ｓｉの電気化学的作用により鋼材表面からの水素侵入量は抑制されるものの、物理的作用により、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．６０～１．３０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．６２％であり、さらに好ましくは０．６５％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．７２％であり、さらに好ましくは０．７５％であり、さらに好ましくは０．８０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．２８％であり、さらに好ましくは１．２５％であり、さらに好ましくは１．２０％である。
シリコン（Ｓｉ）は、水素侵入抑制元素であり、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｓｉ含有量が０．６０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が１．３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、旧オーステナイト粒が粗大化する。この場合、Ｓｉの電気化学的作用により鋼材表面からの水素侵入量は抑制されるものの、物理的作用により、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．６０～１．３０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．６２％であり、さらに好ましくは０．６５％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．７２％であり、さらに好ましくは０．７５％であり、さらに好ましくは０．８０％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．２８％であり、さらに好ましくは１．２５％であり、さらに好ましくは１．２０％である。
Ｍｎ：０．０５～０．２５％
マンガン（Ｍｎ）は鋼を脱酸する。Ｍｎはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｎ含有量が０．０５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎは水素侵入促進元素である。Ｍｎ含有量が０．２５％を超えれば、Ｍｎ硫化物が過剰に生成してしまう。Ｍｎ硫化物は孔食の起点となる。そのため、Ｍｎ硫化物が過剰に生成すれば、腐食速度が速まり、水素の鋼材への侵入が促進される。その結果、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｍｎ含有量は０．０５～０．２５％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．２４％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２２％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１８％である。
マンガン（Ｍｎ）は鋼を脱酸する。Ｍｎはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｎ含有量が０．０５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎは水素侵入促進元素である。Ｍｎ含有量が０．２５％を超えれば、Ｍｎ硫化物が過剰に生成してしまう。Ｍｎ硫化物は孔食の起点となる。そのため、Ｍｎ硫化物が過剰に生成すれば、腐食速度が速まり、水素の鋼材への侵入が促進される。その結果、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｍｎ含有量は０．０５～０．２５％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．２４％であり、さらに好ましくは０．２３％であり、さらに好ましくは０．２２％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１８％である。
Ｐ：０．０５０％以下
燐（Ｐ）は不純物である。すなわち、Ｐ含有量は０％超である。Ｐ含有量が０．０５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｐが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％である。
燐（Ｐ）は不純物である。すなわち、Ｐ含有量は０％超である。Ｐ含有量が０．０５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｐが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０５０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１５％である。
Ｓ：０．０１００％以下
硫黄（Ｓ）は不純物である。すなわち、Ｓ含有量は０％超である。Ｓ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｓが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０１００％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
硫黄（Ｓ）は不純物である。すなわち、Ｓ含有量は０％超である。Ｓ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｓが粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０１００％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
Ａｌ：０．０１０～０．１００％
アルミニウム（Ａｌ）は鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．０１０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物系介在物が生成する。そのため、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ａｌ含有量は０．０１０～０．１００％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１２％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０２５％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％であり、さらに好ましくは０．０６０％である。
本明細書にいう「Ａｌ」含有量は「酸可溶Ａｌ」、つまり、「ｓｏｌ．Ａｌ」の含有量を意味する。
アルミニウム（Ａｌ）は鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が０．０１０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物系介在物が生成する。そのため、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ａｌ含有量は０．０１０～０．１００％である。
Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１２％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０２５％である。
Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７０％であり、さらに好ましくは０．０６０％である。
本明細書にいう「Ａｌ」含有量は「酸可溶Ａｌ」、つまり、「ｓｏｌ．Ａｌ」の含有量を意味する。
Ｎ：０．０１００％以下
窒素（Ｎ）は不可避に含有される。すなわち、Ｎ含有量の下限は０％超である。ＮはＴｉと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。
しかしながら、Ｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が形成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％である。
窒素（Ｎ）は不可避に含有される。すなわち、Ｎ含有量の下限は０％超である。ＮはＴｉと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。
しかしながら、Ｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な窒化物が形成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％である。
Ｃｒ：０．２０～１．００％
クロム（Ｃｒ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｃｒはさらに、水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｒは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｒ含有量が０．２０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の硬さが過度に高くなる。そのため、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃｒ含有量は０．２０～１．００％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．５５％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．９８％であり、さらに好ましくは０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％である。
クロム（Ｃｒ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｃｒはさらに、水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｒは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｒ含有量が０．２０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が１．００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の硬さが過度に高くなる。そのため、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃｒ含有量は０．２０～１．００％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．２５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．４５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．５５％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は０．９８％であり、さらに好ましくは０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％である。
Ｍｏ：０．１０～１．００％
モリブデン（Ｍｏ）は、水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｍｏは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｏはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏ含有量が０．１０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が１．００％を超えれば、上記効果が飽和する。
したがって、Ｍｏ含有量は０．１０～１．００％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．２０％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％であり、さらに好ましくは０．８５％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％である。
モリブデン（Ｍｏ）は、水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｍｏは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｏはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏ含有量が０．１０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が１．００％を超えれば、上記効果が飽和する。
したがって、Ｍｏ含有量は０．１０～１．００％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．２０％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．３５％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は０．９５％であり、さらに好ましくは０．９０％であり、さらに好ましくは０．８５％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％である。
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％
チタン（Ｔｉ）はＮと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｔｉ含有量が０．００３％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｔｉ含有量が０．０３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＴｉ窒化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｔｉ含有量は０．００３～０．０３０％である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．００４％であり、さらに好ましくは０．００５％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０２８％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２２％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
チタン（Ｔｉ）はＮと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｔｉ含有量が０．００３％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｔｉ含有量が０．０３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＴｉ窒化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｔｉ含有量は０．００３～０．０３０％である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．００４％であり、さらに好ましくは０．００５％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０２８％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２２％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ｏ：０．００５０％以下
酸素（Ｏ）は不純物である。すなわち、Ｏ含有量の下限は０％超である。Ｏ含有量が０．００５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の低温靭性及び耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｏ含有量は０．００５０％以下である。
Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｏ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｏ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｏ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
酸素（Ｏ）は不純物である。すなわち、Ｏ含有量の下限は０％超である。Ｏ含有量が０．００５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の低温靭性及び耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｏ含有量は０．００５０％以下である。
Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｏ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｏ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｏ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、意図的に含有されるものではなく、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
［任意元素（Ｏｐｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）］
本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、及び、
Ｂ：０～０．００３０％、
からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。
以下、これらの任意元素について説明する。
本実施形態の鋼材の化学組成はさらに、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、及び、
Ｂ：０～０．００３０％、
からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。
以下、これらの任意元素について説明する。
［第１群：Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素（ＲＥＭ）について］
本実施形態による鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素（ＲＥＭ）からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。
本実施形態による鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｍｇ及び希土類元素（ＲＥＭ）からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。
Ｚｒ：０～０．００４０％
ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。
Ｚｒが含有される場合、つまり、Ｚｒ含有量が０％超である場合、Ｚｒは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｚｒは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｚｒ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｚｒ含有量は０～０．００４０％である。
Ｚｒ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．００３８％であり、さらに好ましくは０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３２％である。
ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。
Ｚｒが含有される場合、つまり、Ｚｒ含有量が０％超である場合、Ｚｒは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｚｒは、サワー環境において、鋼材表面に形成される腐食生成物皮膜を安定化して、水素が鋼材に侵入するのを抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｚｒ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｚｒ含有量は０～０．００４０％である。
Ｚｒ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．００３８％であり、さらに好ましくは０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３２％である。
Ｓｂ：０～０．５０％
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
Ｓｂが含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｓｂは、サワー環境下において、水素の鋼材への侵入を抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．５０％である。
Ｓｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
Ｓｂが含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｓｂは、サワー環境下において、水素の鋼材への侵入を抑制する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．５０％である。
Ｓｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２５％である。
Ｃｕ：０～０．５０％
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
Ｃｕが含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、Ｃｕは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｕは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｕはさらに、鋼材に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えれば、Ｃｕが鋼材中に析出する。析出したＣｕは水素をトラップしやすい。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
Ｃｕが含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、Ｃｕは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｕは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｕはさらに、鋼材に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｕ含有量が０．５０％を超えれば、Ｃｕが鋼材中に析出する。析出したＣｕは水素をトラップしやすい。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
Ｎｉ：０～０．５０％
ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。
Ｎｉが含有される場合、つまり、Ｎｉ含有量が０％超である場合、Ｎｉは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｎｉは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｎｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、局部腐食が進行しやすくなり、鋼材の耐水素脆化特性が低下する。
したがって、Ｎｉ含有量は０～０．５０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３２％である。
ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。
Ｎｉが含有される場合、つまり、Ｎｉ含有量が０％超である場合、Ｎｉは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｎｉは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｎｉが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｉ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、局部腐食が進行しやすくなり、鋼材の耐水素脆化特性が低下する。
したがって、Ｎｉ含有量は０～０．５０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０７％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３２％である。
Ｃｏ：０～０．５０％
コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。
Ｃｏが含有される場合、つまり、Ｃｏ含有量が０％超である場合、Ｃｏは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｏは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｏ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の焼入れ性が低下して、鋼材の強度が低下する。
したがって、Ｃｏ含有量は０～０．５０％である。
Ｃｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｃｏ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。
コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。
Ｃｏが含有される場合、つまり、Ｃｏ含有量が０％超である場合、Ｃｏは水素侵入抑制元素として機能する。具体的には、Ｃｏは、サワー環境下において、腐食生成物皮膜と母材との界面に濃化する。これにより、母材の表面活性が抑制され、水素の鋼材への侵入が抑制される。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｏ含有量が０．５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の焼入れ性が低下して、鋼材の強度が低下する。
したがって、Ｃｏ含有量は０～０．５０％である。
Ｃｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０３％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｃｏ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。
Ｃａ：０～０．００４０％
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。
Ｃａが含有される場合、つまり、Ｃａ含有量が０％超である場合、Ｃａは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃａ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃａ含有量は０～０．００４０％である。
Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００１２％である。
カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃａ含有量は０％であってもよい。
Ｃａが含有される場合、つまり、Ｃａ含有量が０％超である場合、Ｃａは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃａ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｃａ含有量は０～０．００４０％である。
Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００１２％である。
Ｍｇ：０～０．００４０％
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。
Ｍｇが含有される場合、つまり、Ｍｇ含有量が０％超である場合、Ｍｇは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｍｇ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｍｇ含有量は０～０．００４０％である。
Ｍｇ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。
Ｍｇが含有される場合、つまり、Ｍｇ含有量が０％超である場合、Ｍｇは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｍｇ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｍｇ含有量は０～０．００４０％である。
Ｍｇ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
希土類元素：０～０．００４０％
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。
ＲＥＭが含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。ＲＥＭはさらに、鋼材中のＰと結合して、結晶粒界におけるＰの偏析を抑制する。そのため、Ｐの偏析に起因した鋼材の耐ＳＳＣ性の低下が抑制される。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．００４０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。
ＲＥＭが含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。ＲＥＭはさらに、鋼材中のＰと結合して、結晶粒界におけるＰの偏析を抑制する。そのため、Ｐの偏析に起因した鋼材の耐ＳＳＣ性の低下が抑制される。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．００４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．００４０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
なお、本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１種以上の元素を意味する。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これら元素の合計含有量を意味する。
［第２群：Ｎｂ、Ｖ及びＢについて］
本実施形態による鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ、Ｖ及びＢからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の強度を高める。
本実施形態による鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｎｂ、Ｖ及びＢからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の強度を高める。
Ｎｂ：０～０．１５０％
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
Ｎｂが含有される場合、Ｎｂは、Ｃ及び／又はＮと結合してＮｂ炭窒化物等を形成する。これらのＮｂ炭窒化物等は、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が０．１５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＮｂ炭窒化物等が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１５０％である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．０１２％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．１００％であり、さらに好ましくは０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
Ｎｂが含有される場合、Ｎｂは、Ｃ及び／又はＮと結合してＮｂ炭窒化物等を形成する。これらのＮｂ炭窒化物等は、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が０．１５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＮｂ炭窒化物等が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～０．１５０％である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．０１２％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は０．１００％であり、さらに好ましくは０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。
Ｖ：０～０．５００％
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
Ｖが含有される場合、Ｖは、Ｃ及び／又はＮと結合してＶ炭窒化物等を形成する。これらのＶ炭窒化物等は、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｖ含有量が０．５００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Ｖ含有量は０～０．５００％である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｖ含有量の好ましい上限は０．３００％であり、さらに好ましくは０．２５０％であり、さらに好ましくは０．２００％であり、さらに好ましくは０．１５０％であり、さらに好ましくは０．１２０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
Ｖが含有される場合、Ｖは、Ｃ及び／又はＮと結合してＶ炭窒化物等を形成する。これらのＶ炭窒化物等は、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｖ含有量が０．５００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Ｖ含有量は０～０．５００％である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｖ含有量の好ましい上限は０．３００％であり、さらに好ましくは０．２５０％であり、さらに好ましくは０．２００％であり、さらに好ましくは０．１５０％であり、さらに好ましくは０．１２０％であり、さらに好ましくは０．１００％である。
Ｂ：０～０．００３０％
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
Ｂが含有される場合、Ｂは鋼材に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．００３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＢ窒化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．００３０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００２８％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２３％である。
ボロン（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
Ｂが含有される場合、Ｂは鋼材に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．００３０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大なＢ窒化物が生成する。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．００３０％である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００２８％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２３％である。
［（特徴２）降伏強度について］
本実施形態による鋼材の降伏強度は７５８～９６５ＭＰａ未満（１１０ｋｓｉ級～１２５ｋｓｉ級）である。本実施形態の鋼材は、特徴１及び特徴３を満たした場合に、降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満の高強度であっても、優れた耐ＳＳＣ性を有する。
本実施形態による鋼材の降伏強度は７５８～９６５ＭＰａ未満（１１０ｋｓｉ級～１２５ｋｓｉ級）である。本実施形態の鋼材は、特徴１及び特徴３を満たした場合に、降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満の高強度であっても、優れた耐ＳＳＣ性を有する。
［降伏強度の測定方法］
降伏強度は、次の方法で測定する。ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して、引張試験を行う。具体的には、鋼材から、引張試験片を採取する。引張試験片のサイズは特に限定されない。引張試験片は例えば、平行部直径が６．０ｍｍ、標点距離が３０．０ｍｍの丸棒引張試験片とする。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から引張試験片を採取する。この場合、引張試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から引張試験片を採取する。この場合、引張試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部から引張試験片を採取する。本明細書において、丸鋼とは、軸方向に垂直な断面が円形状の棒鋼を意味する。Ｒ／２部とは、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面における半径Ｒの中心部を意味する。引張試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。
採取した引張試験片を用いて、常温（２４±３℃）、大気中で引張試験を実施する。得られた０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を、降伏強度（ＭＰａ）と定義する。
降伏強度は、次の方法で測定する。ＡＳＴＭ Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して、引張試験を行う。具体的には、鋼材から、引張試験片を採取する。引張試験片のサイズは特に限定されない。引張試験片は例えば、平行部直径が６．０ｍｍ、標点距離が３０．０ｍｍの丸棒引張試験片とする。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から引張試験片を採取する。この場合、引張試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から引張試験片を採取する。この場合、引張試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部から引張試験片を採取する。本明細書において、丸鋼とは、軸方向に垂直な断面が円形状の棒鋼を意味する。Ｒ／２部とは、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面における半径Ｒの中心部を意味する。引張試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。
採取した引張試験片を用いて、常温（２４±３℃）、大気中で引張試験を実施する。得られた０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を、降伏強度（ＭＰａ）と定義する。
［ミクロ組織］
本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上である。ミクロ組織の残部は例えば、フェライト、及び／又は、パーライトである。
本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上である。ミクロ組織の残部は例えば、フェライト、及び／又は、パーライトである。
化学組成が特徴１を満たし、降伏強度が特徴２を満たす鋼材のミクロ組織では、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上となる。したがって、鋼材の化学組成が特徴１を満たし、かつ、降伏強度が特徴２を満たせば、当該鋼材のミクロ組織では、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上であるとみなすことができる。
［ミクロ組織観察方法］
焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率は、次の方法で求めることができる。初めに、鋼材から試験片を採取する。
鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向１０ｍｍ、板厚方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が板厚１０ｍｍ未満の鋼板の場合、圧延方向１０ｍｍ、板厚方向に鋼板の厚さの観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が丸鋼の場合、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面から試験片を採取する。具体的には、Ｒ／２部を中央に含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面における径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。断面の直径が１０ｍｍ未満の場合、Ｒ／２部を含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面の径方向が直径の観察面を有する試験片を採取する。
焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率は、次の方法で求めることができる。初めに、鋼材から試験片を採取する。
鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向１０ｍｍ、板厚方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が板厚１０ｍｍ未満の鋼板の場合、圧延方向１０ｍｍ、板厚方向に鋼板の厚さの観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が丸鋼の場合、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面から試験片を採取する。具体的には、Ｒ／２部を中央に含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面における径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。断面の直径が１０ｍｍ未満の場合、Ｒ／２部を含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面の径方向が直径の観察面を有する試験片を採取する。
試験片の観察面を鏡面に研磨する。研磨後の観察面をナイタール腐食液に１０秒程度浸漬して、エッチングする。エッチングした観察面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、二次電子像にて１０視野観察する。視野面積は、例えば、１００００μｍ２（倍率１０００倍）である。
各視野において、コントラストから焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトを特定する。各視野において、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトと、その他の組織（フェライト、パーライト等）とは、形態から区別できる。具体的には、ラメラを有する組織はパーライトと特定できる。ラスやレンズを含む組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトと特定できる。粒内に下部組織がない組織はフェライトと特定できる。
特定した焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率を求める。総面積率を求める方法は特に限定されず、周知の方法でよい。例えば、画像解析によって、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率を求めることができる。本実施形態では、全ての視野（１０視野）で求めた、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率の算術平均値を、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）と定義する。
［（特徴３）電気化学的要素ＥＥ及びＦＮについて］
本実施形態の鋼材ではさらに、降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満（１１０ｋｓｉ級）である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満（１２５ｋｓｉ級）である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上である。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
［（特徴３）電気化学的要素ＥＥ及びＦＮについて］
本実施形態の鋼材ではさらに、降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満（１１０ｋｓｉ級）である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満（１２５ｋｓｉ級）である場合、ＥＥが３．００以上であり、ＦＮが０．２００以上である。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。
［式（１）で定義されるＥＥについて］
ＥＥにおいて、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、及び、Ｃｏは、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する元素（水素侵入抑制元素）である。ＥＥにおいて、Ｃ及びＭｎは、鋼材表面からの水素の侵入を促進する元素（水素侵入促進元素）である。ＥＥは、鋼材において、電気化学的な水素侵入抑制効果の指標である。
ＥＥにおいて、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、及び、Ｃｏは、鋼材表面からの水素の侵入を抑制する元素（水素侵入抑制元素）である。ＥＥにおいて、Ｃ及びＭｎは、鋼材表面からの水素の侵入を促進する元素（水素侵入促進元素）である。ＥＥは、鋼材において、電気化学的な水素侵入抑制効果の指標である。
鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）である場合、ＥＥが２．７５以上であれば、水素侵入促進元素に対して、水素侵入抑制元素が十分に多い。そのため、電気化学的に、鋼材表面からの水素の侵入が抑制される。その結果、特徴１、特徴２を満たし、さらに、ＦＮが０．１８５以上であることを前提として、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
降伏強度が１１０ｋｓｉ級である場合のＥＥの好ましい下限は２．７８であり、さらに好ましくは２．８０であり、さらに好ましくは２．８５であり、さらに好ましくは２．９０であり、さらに好ましくは２．９５であり、さらに好ましくは３．００である。
ＥＥの上限は特に限定されないが、ＥＥの好ましい上限は６．６０であり、さらに好ましくは６．００であり、さらに好ましくは５．８０であり、さらに好ましくは５．５０である。
ＥＥの上限は特に限定されないが、ＥＥの好ましい上限は６．６０であり、さらに好ましくは６．００であり、さらに好ましくは５．８０であり、さらに好ましくは５．５０である。
鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）である場合、１１０ｋｓｉ級よりも強度が高いため、耐ＳＳＣ性を高めるためには、水素侵入をより抑制する必要がある。ＥＥが３．００以上であれば、降伏強度が１２５ｋｓｉ級の鋼材において、電気化学的に、鋼材表面からの水素の侵入が抑制される。その結果、特徴１及び特徴２を満たし、さらに、ＦＮが０．２００以上であることを前提として、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
降伏強度が１２５ｋｓｉ級である場合のＥＥの好ましい下限は３．１０であり、さらに好ましくは３．１５であり、さらに好ましくは３．２０であり、さらに好ましくは３．２５であり、さらに好ましくは３．３０であり、さらに好ましくは３．３５である。
ＥＥの上限は特に限定されないが、ＥＥの好ましい上限は６．６０であり、さらに好ましくは６．００であり、さらに好ましくは５．８０であり、さらに好ましくは５．５０である。
ＥＥの上限は特に限定されないが、ＥＥの好ましい上限は６．６０であり、さらに好ましくは６．００であり、さらに好ましくは５．８０であり、さらに好ましくは５．５０である。
［式（２）で定義されるＦＮについて］
上述のとおり、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、鋼材表面からの水素の侵入を抑制するためには、式（１）で定義される電気化学的要素ＥＥと、物理的要素との相乗作用が有効である。
上述のとおり、化学組成が特徴１を満たす鋼材において、鋼材表面からの水素の侵入を抑制するためには、式（１）で定義される電気化学的要素ＥＥと、物理的要素との相乗作用が有効である。
化学組成が特徴１を満たす鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）である場合、ＥＥが２．７５以上であり、かつ、ＦＮが０．１８５以上であれば、図２Ａに示すとおり、耐ＳＳＣ性が顕著に高まる。
降伏強度が１１０ｋｓｉ級である場合のＦＮの好ましい下限は０．１８７であり、さらに好ましくは０．１９０であり、さらに好ましくは０．１９２であり、さらに好ましくは０．１９５である。ＦＮの上限は特に限定されないが、ＦＮの好ましい上限は０．５８０であり、さらに好ましくは０．５５０であり、さらに好ましくは０．５００であり、さらに好ましくは０．４５０である。
また、化学組成が特徴１を満たす鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）である場合、ＥＥが３．００以上であり、かつ、ＦＮが０．２００以上であれば、図２Ｂに示すとおり、耐ＳＳＣ性が顕著に高まる。
降伏強度が１２５ｋｓｉ級である場合のＦＮの好ましい下限は０．２０５であり、さらに好ましくは０．２１０であり、さらに好ましくは０．２１５であり、さらに好ましくは０．２２０である。ＦＮの上限は特に限定されないが、ＦＮの好ましい上限は０．５８０であり、さらに好ましくは０．５５０であり、さらに好ましくは０．５００であり、さらに好ましくは０．４５０である。
［旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄの求め方］
本実施形態による鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）は次の方法で求める。最初に、鋼材から試験片を採取する。
本実施形態による鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）は次の方法で求める。最初に、鋼材から試験片を採取する。
鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向１０ｍｍ、板厚方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が板厚１０ｍｍ未満の鋼板の場合、圧延方向１０ｍｍ、板厚方向に鋼板の厚さの観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が丸鋼の場合、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面から試験片を採取する。具体的には、Ｒ／２部を中央に含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面における径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。断面の直径が１０ｍｍ未満の場合、Ｒ／２部を含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面の径方向が直径の観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から圧延方向１０ｍｍ、板厚方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。鋼材が板厚１０ｍｍ未満の鋼板の場合、圧延方向１０ｍｍ、板厚方向に鋼板の厚さの観察面を有する試験片を採取する。
鋼材が丸鋼の場合、丸鋼の軸方向（圧延方向）に垂直な断面から試験片を採取する。具体的には、Ｒ／２部を中央に含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面における径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取する。断面の直径が１０ｍｍ未満の場合、Ｒ／２部を含み、軸方向１０ｍｍ、当該断面の径方向が直径の観察面を有する試験片を採取する。
試験片を樹脂に埋め込み、観察面を鏡面に研磨する。研磨後の試験片を、ピクリン酸飽和水溶液に６０秒程度浸漬する。これにより、観察面がエッチングされて、観察面に旧オーステナイト粒界が現出する。エッチングした観察面を、光学顕微鏡を用いて、４２０倍で１０視野観察する。各視野の視野面積は４５０μｍ×４５０μｍの矩形とする。ＪＩＳ Ｇ ０５５１（２０２０）に準拠して、切断法により、各視野での旧オーステナイト粒の粒度番号をそれぞれ求める。このとき、格子線同士の交点である格子点数を１６個とする。１０視野において求めた旧オーステナイト粒の粒度番号の算術平均値を求める。旧オーステナイト粒の粒度番号の算術平均値に基づいて、旧オーステナイト粒の平均面積を算出する。算出した旧オーステナイト粒の平均面積から円相当径を算出する。ここで、円相当径とは、旧オーステナイト粒の平均面積と同じ面積である円の直径である。算出した円相当径を、旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）と定義する。平均円相当径Ｄは、算出した値の小数第一位を四捨五入して得られた整数とする。
なお、旧オーステナイト粒の平均円相当径の好ましい上限は４０μｍであり、さらに好ましくは３５μｍであり、さらに好ましくは３０μｍであり、さらに好ましくは２５μｍである。
旧オーステナイト粒の平均円相当径の好ましい下限は１０μｍであり、さらに好ましくは１５μｍであり、さらに好ましくは１７μｍである。
旧オーステナイト粒の平均円相当径の好ましい下限は１０μｍであり、さらに好ましくは１５μｍであり、さらに好ましくは１７μｍである。
［鋼材の形状］
本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。鋼材は例えば、鋼管、鋼板、又は、丸鋼である。
本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。鋼材は例えば、鋼管、鋼板、又は、丸鋼である。
好ましくは、本実施形態の鋼材は、油井用鋼管である。油井用鋼管は例えば、油井又はガス井の掘削、原油又は天然ガスの採取等に用いられるケーシング、チュービング、ドリルパイプ等である。鋼材が油井用鋼管である場合、肉厚は例えば、９～６０ｍｍである。
［本実施形態の鋼材の効果について］
本実施形態の鋼材は上述の特徴１～特徴３を満たす。そのため、本実施形態の鋼材では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度であるにも関わらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
本実施形態の鋼材は上述の特徴１～特徴３を満たす。そのため、本実施形態の鋼材では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度であるにも関わらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。
［耐ＳＳＣ性評価方法］
耐ＳＳＣ性は、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験と、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに準拠したＤＣＢ試験とにより評価する。
耐ＳＳＣ性は、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験と、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに準拠したＤＣＢ試験とにより評価する。
［常温耐ＳＳＣ性評価試験］
常温耐ＳＳＣ性評価試験では、５．０質量％塩化ナトリウムと０．５質量％酢酸との混合水溶液（ＮＡＣＥ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａ）を、試験溶液とする。鋼材から丸棒試験片を採取する。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。丸棒試験片の大きさは、例えば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。鋼材から丸棒試験片を３本採取する。
常温耐ＳＳＣ性評価試験では、５．０質量％塩化ナトリウムと０．５質量％酢酸との混合水溶液（ＮＡＣＥ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａ）を、試験溶液とする。鋼材から丸棒試験片を採取する。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部から丸棒試験片を採取する。この場合、丸棒試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。丸棒試験片の大きさは、例えば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。鋼材から丸棒試験片を３本採取する。
丸棒試験片に対し、実降伏応力の９０％に相当する応力を負荷する。応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように、２４℃の試験溶液を試験容器に注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、Ｈ２Ｓガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。具体的には、試験浴に１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込む。Ｈ２Ｓガスを吹き込んだ試験浴を、２４℃で７２０時間、保持する。
［低温耐ＳＳＣ性評価試験］
低温耐ＳＳＣ性評価試験では、常温耐ＳＳＣ性評価試験と同様に、ＮＡＣＥ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａを、試験溶液とする。常温耐ＳＳＣ性評価試験と同様に、鋼材から３本の丸棒試験片を採取する。丸棒試験片の大きさは、例えば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。なお、丸棒試験片の長手方向は、常温耐ＳＳＣ性評価試験の場合と同様である。
低温耐ＳＳＣ性評価試験では、常温耐ＳＳＣ性評価試験と同様に、ＮＡＣＥ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａを、試験溶液とする。常温耐ＳＳＣ性評価試験と同様に、鋼材から３本の丸棒試験片を採取する。丸棒試験片の大きさは、例えば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。なお、丸棒試験片の長手方向は、常温耐ＳＳＣ性評価試験の場合と同様である。
丸棒試験片に対し、実降伏応力の８５％に相当する応力を負荷する。応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように、４℃の試験溶液を試験容器に注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、Ｈ２Ｓガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。具体的には、試験浴に１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込む。Ｈ２Ｓガスを吹き込んだ試験浴を、４℃で７２０時間、保持する。
常温耐ＳＳＣ性評価試験、及び、低温耐ＳＳＣ性評価試験において、７２０時間保持後、丸棒試験片での硫化物応力割れ（ＳＳＣ）の発生の有無を観察する。具体的には、７２０時間保持後の丸棒試験片を、肉眼及び倍率１０倍の投影機を用いて観察する。
本実施形態の鋼材では、観察の結果、常温耐ＳＳＣ性評価試験の３本全ての丸棒試験片に割れが確認されず、かつ、低温耐ＳＳＣ性評価試験の３本全ての丸棒試験片に割れが確認されない。
本実施形態の鋼材では、観察の結果、常温耐ＳＳＣ性評価試験の３本全ての丸棒試験片に割れが確認されず、かつ、低温耐ＳＳＣ性評価試験の３本全ての丸棒試験片に割れが確認されない。
［ＤＣＢ試験］
ＤＣＢ試験を次の方法で実施する。５．０質量％塩化ナトリウム水溶液を、試験溶液とする。鋼材から、図３Ａに示すＤＣＢ試験片を採取する。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。鋼材からさらに、図３Ｂに示すクサビを採取する。クサビの厚さｔは、３．１０（ｍｍ）とする。
ＤＣＢ試験を次の方法で実施する。５．０質量％塩化ナトリウム水溶液を、試験溶液とする。鋼材から、図３Ａに示すＤＣＢ試験片を採取する。
鋼材が鋼管である場合、肉厚中央部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が鋼板である場合、板厚中央部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２部からＤＣＢ試験片を採取する。この場合、ＤＣＢ試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。鋼材からさらに、図３Ｂに示すクサビを採取する。クサビの厚さｔは、３．１０（ｍｍ）とする。
図３Ａを参照して、ＤＣＢ試験片のアームの間に、上記クサビを打ち込む。クサビが打ち込まれたＤＣＢ試験片を、試験容器に封入する。その後、試験容器に試験溶液を、気相部を残して注入して、試験浴とする。試験浴の量は、試験片１つあたり１Ｌとする。続いて、試験浴にＮ２ガスを３時間吹き込み、試験浴の溶存酸素が２０ｐｐｂ以下になるまで脱気する。
脱気した試験浴に、Ｈ２Ｓガスを吹き込み、試験浴を腐食環境とする。具体的には、試験浴に５ａｔｍ（０．５ＭＰａ）のＨ２Ｓガスを吹き込む。試験浴のｐＨは、浸漬中を通して３．５～４．０の範囲とする。試験浴を撹拌しながら、試験容器内を２４±３℃で１４日間（３３６時間）保持する。保持後の試験容器からＤＣＢ試験片を取り出す。
取り出したＤＣＢ試験片のアーム先端に形成された孔にピンを差し込み、引張試験機で切欠部を開口して、クサビ解放応力Ｐを測定する。さらに、ＤＣＢ試験片の切欠きを液体窒素中で解放させて、試験浴に浸漬中のＤＣＢ試験片の割れ進展長さａを測定する。割れ進展長さａは、ノギスを用いて目視で測定できる。測定したクサビ解放応力Ｐと、割れ進展長さａとに基づいて、次式を用いて破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を求める。
上記式において、ｈ（ｍｍ）はＤＣＢ試験片の各アームの高さである。Ｂ（ｍｍ）はＤＣＢ試験片の厚さである。Ｂｎ（ｍｍ）はＤＣＢ試験片のウェブ厚さである。これらは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに規定されている。
本実施形態の鋼材では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の場合、ＤＣＢ試験で求めた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ以上であれば、ＤＣＢ試験において、優れた破壊靭性が得られたと判断する。１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の場合、ＤＣＢ試験で求めた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ以上であれば、ＤＣＢ試験において、優れた破壊靭性が得られたと判断する。
以上をまとめると、次のとおりである。
１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の場合の「優れた耐ＳＳＣ性が得られる」とは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した２４℃での常温耐ＳＳＣ性評価試験及び４℃での低温耐ＳＳＣ性評価試験において割れが確認されず、かつ、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに準拠したＤＣＢ試験で得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ以上であることを意味する。
１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の場合の「優れた耐ＳＳＣ性が得られる」とは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した２４℃での常温耐ＳＳＣ性評価試験及び４℃での低温耐ＳＳＣ性評価試験において割れが確認されず、かつ、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに準拠したＤＣＢ試験で得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ以上であることを意味する。
１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の場合の「優れた耐ＳＳＣ性が得られる」とは、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した２４℃での常温耐ＳＳＣ性評価試験及び４℃での低温耐ＳＳＣ性評価試験において割れが確認されず、かつ、ＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄに準拠したＤＣＢ試験で得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ以上であることを意味する。
［製造方法］
本実施形態による鋼材の製造方法の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。以降に説明する鋼材の製造方法は、本実施形態の鋼材を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼材の製造方法の好ましい一例である。
本実施形態による鋼材の製造方法の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。以降に説明する鋼材の製造方法は、本実施形態の鋼材を製造するための一例である。したがって、上述の構成を有する鋼材は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の鋼材の製造方法の好ましい一例である。
本実施形態の継目無鋼管の製造方法の一例は、次の工程を含む。
（工程１）素材準備工程
（工程２）熱間加工工程
（工程３）焼入れ工程
（工程４）焼戻し工程
（工程１）素材準備工程
（工程２）熱間加工工程
（工程３）焼入れ工程
（工程４）焼戻し工程
上記製造方法での主な製造条件は、次のとおりである。
（条件１）工程４において、製造される鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）である場合、式（Ａ）で定義されるＦＡを２５００以下とする。また、工程４において、製造される鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）である場合、式（Ａ）で定義されるＦＡを２４００以下とする。
ＦＡ＝Ｔ×（－３．０Ｃ＋４．７Ｓｉ－４．４Ｍｎ－２．４Ｃｒ＋２．２Ｍｏ－２．２Ｃｕ－３．２Ｎｉ）×（ｔ／６０）０．５ （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の各元素記号には、鋼材中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。Ｔには、焼戻し温度（℃）が代入される。ｔには、焼戻し温度Ｔでの保持時間ｔ（分）が代入される。
（条件１）工程４において、製造される鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）である場合、式（Ａ）で定義されるＦＡを２５００以下とする。また、工程４において、製造される鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）である場合、式（Ａ）で定義されるＦＡを２４００以下とする。
ＦＡ＝Ｔ×（－３．０Ｃ＋４．７Ｓｉ－４．４Ｍｎ－２．４Ｃｒ＋２．２Ｍｏ－２．２Ｃｕ－３．２Ｎｉ）×（ｔ／６０）０．５ （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の各元素記号には、鋼材中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。Ｔには、焼戻し温度（℃）が代入される。ｔには、焼戻し温度Ｔでの保持時間ｔ（分）が代入される。
以下、各工程について説明する。
［（工程１）素材準備工程］
素材準備工程では、化学組成が特徴１を満たす溶鋼を用いて素材を製造する。素材の製造方法は特に限定されず、周知の方法でよい。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造してもよい。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。以上の工程により素材（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。
素材準備工程では、化学組成が特徴１を満たす溶鋼を用いて素材を製造する。素材の製造方法は特に限定されず、周知の方法でよい。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造してもよい。溶鋼を用いて造塊法によりインゴットを製造してもよい。以上の工程により素材（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。
［（工程２）熱間加工工程］
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。中間鋼材を製造する熱間加工の方法は、特に限定されない。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。
熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。中間鋼材を製造する熱間加工の方法は、特に限定されない。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。
鋼材が鋼管である場合、熱間加工工程は例えば、次のとおりである。素材としてブルーム又はインゴットを用いる場合、初めに、分塊圧延機を用いて、素材に対して分塊圧延を実施し、ビレットを製造する。分塊圧延前の加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１００～１３５０℃である。
分塊圧延により製造されたビレット、又は、素材準備工程の連続鋳造法により製造されたビレットを用いて、マンネスマン法による穿孔圧延を実施する。この場合、初めに、ビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１００～１３５０℃である。加熱炉から抽出されたビレットに対して穿孔圧延を実施して、中間鋼材（素管）を製造する。穿孔圧延における、穿孔比は特に限定されないが、例えば、１．０～４．０である。穿孔圧延後のビレットに対して、マンドレルミルを用いた延伸圧延を実施する。さらに、必要に応じて、延伸圧延後のビレットに対して、レデューサ又はサイジングミルを用いた定径圧延を実施する。以上の工程により、中間鋼材（素管）を製造する。熱間加工工程での累積の減面率は特に限定されないが、例えば、２０～７０％である。
鋼材が鋼管である場合、マンネスマン法による穿孔圧延に代えて、ビレットに対して、ユジーン・セジュルネ法、又は、エルハルトプッシュベンチ法（すなわち、熱間押出）を実施して中間鋼材（素管）を製造してもよい。
鋼材が鋼板である場合、熱間加工工程は例えば、次のとおりである。リバース式の圧延機を用いて、スラブに対して粗圧延を実施して、粗バーを製造する。粗圧延前の加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１００～１３５０℃である。さらに、タンデム式の圧延機を用いて、粗バーに対して仕上げ圧延を実施して、中間鋼材（鋼板）を製造する。
鋼材が丸鋼である場合、熱間加工工程は例えば、次のとおりである。素材としてブルーム又はインゴットを用いる場合、初めに、分塊圧延機を用いて、素材に対して分塊圧延を実施し、ビレットを製造する。分塊圧延前の加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１００～１３５０℃である。
分塊圧延により製造されたビレット、又は、素材準備工程の連続鋳造法により製造されたビレットを加熱する。加熱温度は特に限定されないが、例えば、１１００～１３５０℃である。連続圧延機を用いて、加熱されたビレットに対して仕上げ圧延を実施して、中間鋼材（丸鋼）を製造する。連続圧延機は、上下方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する水平スタンドと、水平方向に並んで配置された一対の孔型ロールを有する垂直スタンドとが交互に配列されている。
以上の熱間加工により製造された中間鋼材は、空冷されてもよい。熱間加工により製造された中間鋼材はまた、常温まで冷却せずに、熱間加工後に直接焼入れを実施してもよく、熱間加工後に補熱（再加熱）した後、焼入れを実施してもよい。熱間加工後に直接焼入れ、又は、熱間加工後に補熱した後焼入れを実施した場合、残留応力を除去することを目的として、次工程の焼入れ工程の前に、応力除去焼鈍（ＳＲ処理）を実施してもよい。
［（工程３）焼入れ工程］
焼入れ工程では、熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して、焼入れを実施する。焼入れは周知の方法で実施する。具体的には、熱間加工工程後の中間鋼材を熱処理炉に装入し、焼入れ温度で保持する。焼入れ温度はＡＣ３変態点以上とする。しかしながら、焼入れ温度が高すぎれば、旧オーステナイト粒が粗大になる場合がある。したがって、焼入れ温度は例えば、８００～９５０℃である。中間鋼材を焼入れ温度で保持した後、急冷（焼入れ）する。焼入れ温度での保持時間は特に限定されないが、例えば、１０～６０分である。
焼入れ工程では、熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して、焼入れを実施する。焼入れは周知の方法で実施する。具体的には、熱間加工工程後の中間鋼材を熱処理炉に装入し、焼入れ温度で保持する。焼入れ温度はＡＣ３変態点以上とする。しかしながら、焼入れ温度が高すぎれば、旧オーステナイト粒が粗大になる場合がある。したがって、焼入れ温度は例えば、８００～９５０℃である。中間鋼材を焼入れ温度で保持した後、急冷（焼入れ）する。焼入れ温度での保持時間は特に限定されないが、例えば、１０～６０分である。
焼入れ方法は例えば、水冷又は油冷である。焼入れ方法は特に制限されない。例えば、水槽又は油槽に浸漬して中間鋼材を急冷してもよい。中間鋼材が鋼管である場合、シャワー冷却又はミスト冷却により、鋼管の外面及び／又は内面に対して冷却水を注いだり、噴射したりして、鋼管を急冷してもよい。
中間鋼材が素管（継目無鋼管）である場合、熱間加工工程後、素管を常温まで冷却することなく、熱間加工直後に焼入れ（直接焼入れ）を実施してもよい。また、熱間加工後の素管の温度が低下する前に補熱炉に装入して焼入れ温度に保持した後、焼入れを実施してもよい。
本明細書において、焼入れ温度とは、熱間加工後に直接焼入れを実施する場合、最終の熱間加工を実施する装置の出側に設置された温度計で測定された、中間鋼材の表面温度に相当する。焼入れ温度とはさらに、熱間加工後に補熱又は再加熱した後、焼入れを実施する場合、補熱又は再加熱を実施する炉の温度に相当する。
［（工程４）焼戻し工程］
焼戻し工程では、焼入れ後の中間鋼材に対してさらに、焼戻しを実施する。焼戻し工程では、化学組成に応じて焼戻し温度を適宜調整することにより、鋼材の降伏強度を調整することができる。具体的には、鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）となるように、焼戻し条件を調整する。
焼戻し工程では、焼入れ後の中間鋼材に対してさらに、焼戻しを実施する。焼戻し工程では、化学組成に応じて焼戻し温度を適宜調整することにより、鋼材の降伏強度を調整することができる。具体的には、鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）となるように、焼戻し条件を調整する。
焼戻し工程では、焼戻し温度Ｔを６６０～７４０℃とし、焼戻し温度Ｔでの保持時間ｔを２０～１８０分とする。焼戻し工程ではさらに、式（Ａ）で定義されるＦＡを強度に応じて調整する。具体的には、製造される鋼材の降伏強度が１１０ｋｓｉ級である場合、ＦＡを２５００以下とする。製造される鋼材の降伏強度が１２５ｋｓｉ級である場合、ＦＡを２４００以下とする。
ＦＡ＝Ｔ×（－３．０Ｃ＋４．７Ｓｉ－４．４Ｍｎ－２．４Ｃｒ＋２．２Ｍｏ－２．２Ｃｕ－３．２Ｎｉ）×（ｔ／６０）０．５ （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の各元素記号には、鋼材中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。Ｔには、焼戻し温度（℃）が代入される。ｔには、焼戻し温度Ｔでの保持時間（分）が代入される。
ＦＡ＝Ｔ×（－３．０Ｃ＋４．７Ｓｉ－４．４Ｍｎ－２．４Ｃｒ＋２．２Ｍｏ－２．２Ｃｕ－３．２Ｎｉ）×（ｔ／６０）０．５ （Ａ）
ここで、式（Ａ）中の各元素記号には、鋼材中の対応する元素の質量％での含有量が代入される。Ｔには、焼戻し温度（℃）が代入される。ｔには、焼戻し温度Ｔでの保持時間（分）が代入される。
上述のとおり、本実施形態の鋼材では、電気化学的要素（式（１）で定義されるＥＥ）と、物理的要素（旧オーステナイト粒の平均円相当径）との相乗効果により、７５８～９６５ＭＰａ未満の高強度であっても、優れた耐ＳＳＣ性が得られる。ＦＡは、式（２）の分子を構成する電気化学的要素と、式（２）の分母を構成する物理的要素と、鋼材の強度とを適切に調整するための指標である。
製造される鋼材の強度が１１０ｋｓｉ級である場合、ＦＡが２５００以下であれば、化学組成が特徴１を満たすことを前提として、電気化学的要素、物理的要素、及び、強度の関係を適切に調整できる。そのため、特徴１～特徴３を満たす鋼材を製造できる。
同様に、製造される鋼材の強度が１２５ｋｓｉ級である場合、ＦＡが２４００以下であれば、化学組成が特徴１を満たすことを前提として、電気化学的要素、物理的要素、及び、強度の関係を適切に調整できる。そのため、特徴１～特徴３を満たす鋼材を製造できる。
以上の工程により、本実施形態の鋼材を製造できる。なお、上述の製造方法では、本実施形態による鋼材の製造方法の一例を説明した。上述する製造方法以外の製造方法によっても、本実施形態による鋼材は製造される場合がある。この場合であっても、鋼材が特徴１～特徴３を満たせば、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）～１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度と、優れた耐ＳＳＣ性とが得られる。
実施例により本実施形態の鋼材の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の鋼材の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の鋼材はこの一条件例に限定されない。
実施例１では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の降伏強度を有する鋼材の耐ＳＳＣ性について調査した。具体的には、表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する鋼材（継目無鋼管）を製造した。
表１－２中の空白部分は、該当する元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。なお、各試験番号のＥＥを、表２の「ＥＥ」欄に示す。
溶鋼を用いて連続鋳造法によりブルームを製造した。その後、ブルームに対して分塊圧延を実施して、直径が３１０ｍｍの丸ビレットを製造した。分塊圧延前の加熱温度は、１１００～１３５０℃であった。
分塊圧延により製造された丸ビレットに対して、熱間加工を実施した。具体的には、丸ビレットを加熱炉に装入して、１１００～１３５０℃で加熱した。加熱炉から抽出した丸ビレットに対して、マンネスマン法による熱間圧延（熱間加工）を実施して、各試験番号の素管（継目無鋼管）を製造した。このとき穿孔比は１．０～４．０の範囲内であり、熱間加工での累積減面率は２０～７０％の範囲内であった。
熱間加工後の素管に対して、焼入れを実施した。焼入れでの焼入れ温度（℃）を表２の「焼入れ条件」欄の「焼入れ温度（℃）」に示す。焼入れ温度での保持時間を１５分とした。焼入れ後の素管に対して、焼戻しを実施した。焼戻しでの焼戻し温度Ｔ（℃）を表２の「焼戻し条件」欄の「焼戻し温度Ｔ（℃）」に示す。焼戻し温度Ｔでの保持時間ｔ（分）を表２の「焼戻し条件」欄の「保持時間ｔ（分）」に示す。焼戻しでのＦＡを表２の「ＦＡ」欄に示す。以上の製造工程により、鋼材（継目無鋼管）を製造した。
［評価試験］
各試験番号の鋼材（継目無鋼管）に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）ミクロ組織観察試験
（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験
（試験３）降伏強度評価試験
（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験
（試験５）ＤＣＢ試験
以下、各試験について説明する。
各試験番号の鋼材（継目無鋼管）に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）ミクロ組織観察試験
（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験
（試験３）降伏強度評価試験
（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験
（試験５）ＤＣＢ試験
以下、各試験について説明する。
［（試験１）ミクロ組織観察試験］
各試験番号の鋼材の焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）を、次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取した。なお、鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取した。
各試験番号の鋼材の焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）を、次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取した。なお、鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取した。
採取した試験片を用いて、上述の［ミクロ組織観察方法］に記載の方法により、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）を求めた。その結果、いずれの試験番号においても、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上であった。
［（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験］
各試験番号の鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）を次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取した。なお、鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取した。
各試験番号の鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）を次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から管軸方向１０ｍｍ、管径方向１０ｍｍの観察面を有する試験片を採取した。なお、鋼材が肉厚１０ｍｍ未満の鋼管の場合、管軸方向１０ｍｍ、管径方向に鋼管の肉厚の観察面を有する試験片を採取した。
採取した試験片を用いて、上述の［旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄの求め方］に記載の方法により、旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）を求めた。得られた旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄを、表２中の「Ｄ（μｍ）」欄に示す。
［（試験３）降伏強度評価試験］
各試験番号の鋼材の降伏強度（ＭＰａ）を次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒引張試験片を採取した。丸棒引張試験片の大きさは、平行部直径６．０ｍｍ、標点距離３０．０ｍｍとした。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。
各試験番号の鋼材の降伏強度（ＭＰａ）を次の方法で求めた。各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒引張試験片を採取した。丸棒引張試験片の大きさは、平行部直径６．０ｍｍ、標点距離３０．０ｍｍとした。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。
採取した丸棒引張試験片を用いて、上述の［降伏強度の測定方法］に記載の方法で、降伏強度（ＭＰａ）を求めた。得られた降伏強度を、表２の「ＹＳ（ＭＰａ）」欄に示す。
［（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験］
各試験番号の鋼材のＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した耐ＳＳＣ性評価試験を、次の方法で実施した。
各試験番号の鋼材のＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した耐ＳＳＣ性評価試験を、次の方法で実施した。
上述の［常温耐ＳＳＣ性評価試験］に記載の方法により、２４℃での耐ＳＳＣ性を評価した。なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の大きさは、直径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。試験浴には、１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
さらに、［低温耐ＳＳＣ性評価試験］に記載の方法により、４℃での耐ＳＳＣ性を評価した。なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の大きさは、直径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。試験浴には、１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
常温耐ＳＳＣ性評価試験の結果、３本全ての丸棒試験片に割れが確認されなかった場合、優れた常温耐ＳＳＣ性が得られたと判断した（表２中の「耐ＳＳＣ性」欄の「２４℃」欄で「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）で表示）。一方、３本の丸棒試験片のうち１本以上で割れが確認された場合、優れた常温耐ＳＳＣ性が得られなかったと判断した（表２中の「耐ＳＳＣ性」欄の「２４℃」欄で「Ｂ」（Ｂａｄ）で表示）。
また、低温耐ＳＳＣ性評価試験の結果、３本全ての丸棒試験片に割れが確認されなかった場合、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られたと判断した（表２中の「耐ＳＳＣ性」欄の「４℃」欄で「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）で表示）。一方、３本の丸棒試験片のうち１本以上で割れが確認された場合、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られなかったと判断した（表２中の「耐ＳＳＣ性」欄の「４℃」欄で「Ｂ」（Ｂａｄ）で表示）。
［（試験５）ＤＣＢ試験］
各試験番号の鋼材の破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、上述の［ＤＣＢ試験］に記載の方法で求めた。得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、表２中の「Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）」欄に示す。
各試験番号の鋼材の破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、上述の［ＤＣＢ試験］に記載の方法で求めた。得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、表２中の「Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）」欄に示す。
なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から図３Ａに示すＤＣＢ試験片を採取した。ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。さらに、鋼材から図３Ｂに示すクサビを採取した。クサビの厚さｔは３．１０ｍｍであった。試験浴には、５ａｔｍ（０．５ＭＰａ）のＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
［試験結果］
表１－１、表１－２及び表２を参照して、試験番号１～１４及び１６～２９の鋼材（継目無鋼管）の化学組成は適切であり、製造方法も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼材では、特徴１～特徴３を満たした。その結果、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られ、かつ、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ以上であった。これらの試験番号の鋼材では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の高強度を有するにもかかわらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られた。
表１－１、表１－２及び表２を参照して、試験番号１～１４及び１６～２９の鋼材（継目無鋼管）の化学組成は適切であり、製造方法も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼材では、特徴１～特徴３を満たした。その結果、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られ、かつ、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ以上であった。これらの試験番号の鋼材では、１１０ｋｓｉ級（７５８～８６２ＭＰａ未満）の高強度を有するにもかかわらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られた。
一方、試験番号１５では、化学組成は適切であったものの、焼入れ温度が高すぎた。そのため、ＦＮが低すぎた。その結果、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３０では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎた。また、試験番号３１及び３２では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎ、さらに、ＦＮも低すぎた。試験番号３３では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎ、さらに、ＦＡが高すぎた。その結果、ＦＮが低すぎた。そのため、これらの試験番号では、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３４～３６では、化学組成が適切であったものの、製造条件であるＦＡが高すぎた。そのため、ＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３７及び３８では、Ｓｉ含有量が高すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３９では、Ｓｉ含有量が低すぎた。さらに、Ｓｉ含有量が低すぎたため、ＥＥ及びＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号４０では、Ｍｎ含有量が高すぎた。さらに、Ｍｎ含有量が高すぎたため、ＥＥ及びＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２５．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
実施例２では、１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の降伏強度を有する鋼材の耐ＳＳＣ性について調査した。
表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する鋼材（継目無鋼管）を製造した。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法によりブルームを製造した。その後、ブルームに対して分塊圧延を実施して、直径が３１０ｍｍの丸ビレットを製造した。分塊圧延前の加熱温度は、１１００～１３５０℃であった。
分塊圧延により製造された丸ビレットに対して、熱間加工を実施した。具体的には、丸ビレットを加熱炉に装入して、１１００～１３５０℃で加熱した。加熱炉から抽出した丸ビレットに対して、マンネスマン法による熱間圧延（熱間加工）を実施して、各試験番号の素管（継目無鋼管）を製造した。このとき穿孔比は１．０～４．０の範囲内であり、熱間加工での累積減面率は２０～７０％の範囲内であった。
熱間加工後の素管に対して、焼入れを実施した。焼入れでの焼入れ温度（℃）を表３の「焼入れ条件」欄の「焼入れ温度（℃）」に示す。焼入れ温度での保持時間を１５分とした。焼入れ後の素管に対して、焼戻しを実施した。焼戻しでの焼戻し温度Ｔ（℃）を表３の「焼戻し条件」欄の「焼戻し温度Ｔ（℃）」に示す。焼戻し温度Ｔでの保持時間ｔ（分）を表３の「焼戻し条件」欄の「保持時間ｔ（分）」に示す。焼戻しでのＦＡを表３の「ＦＡ」欄に示す。以上の製造工程により、鋼材（継目無鋼管）を製造した。なお、各試験番号のＥＥを表３の「ＥＥ」欄に示す。
［評価試験］
実施例１と同様に、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）ミクロ組織観察試験
（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験
（試験３）降伏強度評価試験
（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験
（試験５）ＤＣＢ試験
実施例１と同様に、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）ミクロ組織観察試験
（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験
（試験３）降伏強度評価試験
（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験
（試験５）ＤＣＢ試験
［（試験１）ミクロ組織観察試験］
実施例１のミクロ組織観察試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）を求めた。その結果、いずれの試験番号においても、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上であった。
実施例１のミクロ組織観察試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率（％）を求めた。その結果、いずれの試験番号においても、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの総面積率が９０％以上であった。
［（試験２）旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験］
実施例１の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）を求めた。得られた旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄを、表３中の「Ｄ（μｍ）」欄に示す。
実施例１の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ測定試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄ（μｍ）を求めた。得られた旧オーステナイト粒の平均円相当径Ｄを、表３中の「Ｄ（μｍ）」欄に示す。
［（試験３）降伏強度評価試験］
実施例１の降伏強度評価試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の降伏強度（ＭＰａ）を求めた。得られた降伏強度を、表３の「ＹＳ（ＭＰａ）」欄に示す。
実施例１の降伏強度評価試験と同じ方法により、各試験番号の鋼材の降伏強度（ＭＰａ）を求めた。得られた降伏強度を、表３の「ＹＳ（ＭＰａ）」欄に示す。
［（試験４）常温耐ＳＳＣ性評価試験及び低温耐ＳＳＣ性評価試験］
各試験番号の鋼材のＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した耐ＳＳＣ性評価試験を、次の方法で実施した。
各試験番号の鋼材のＮＡＣＥ ＴＭ０１７７－２０１６ Ｍｅｔｈｏｄ Ａに準拠した耐ＳＳＣ性評価試験を、次の方法で実施した。
上述の［常温耐ＳＳＣ性評価試験］に記載の方法により、２４℃での耐ＳＳＣ性を評価した。なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の大きさは、直径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。試験浴には、１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
さらに、［低温耐ＳＳＣ性評価試験］に記載の方法により、４℃での耐ＳＳＣ性を評価した。なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から丸棒試験片を採取した。丸棒試験片の大きさは、直径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。試験浴には、１ａｔｍのＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
常温耐ＳＳＣ性評価試験の結果、３本全ての丸棒試験片に割れが確認されなかった場合、優れた常温耐ＳＳＣ性が得られたと判断した（表３中の「耐ＳＳＣ性」欄の「２４℃」欄で「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）で表示）。一方、３本の丸棒試験片のうち１本以上で割れが確認された場合、優れた常温耐ＳＳＣ性が得られなかったと判断した（表３中の「耐ＳＳＣ性」欄の「２４℃」欄で「Ｂ」（Ｂａｄ）で表示）。
また、低温耐ＳＳＣ性評価試験の結果、３本全ての丸棒試験片に割れが確認されなかった場合、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られたと判断した（表３中の「耐ＳＳＣ性」欄の「４℃」欄で「Ｅ」（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）で表示）。一方、３本の丸棒試験片のうち１本以上で割れが確認された場合、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られなかったと判断した（表３中の「耐ＳＳＣ性」欄の「４℃」欄で「Ｂ」（Ｂａｄ）で表示）。
［（試験５）ＤＣＢ試験］
各試験番号の鋼材の破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、上述の［ＤＣＢ試験］に記載の方法で求めた。得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、表３中の「Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）」欄に示す。
各試験番号の鋼材の破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、上述の［ＤＣＢ試験］に記載の方法で求めた。得られた破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）を、表３中の「Ｋ１ＳＳＣ（ＭＰａ√ｍ）」欄に示す。
なお、各試験番号の鋼材（継目無鋼管）の肉厚中央部から図３Ａに示すＤＣＢ試験片を採取した。ＤＣＢ試験片の長手方向は、鋼材（継目無鋼管）の管軸方向と平行とした。さらに、鋼材から図３Ｂに示すクサビを採取した。クサビの厚さｔは３．１０ｍｍであった。試験浴には、５ａｔｍ（０．５ＭＰａ）のＨ２Ｓガスを吹き込んだ。
［試験結果］
表１－１、表１－２及び表３を参照して、試験番号１～１２及び１６～２８の鋼材（継目無鋼管）の化学組成は適切であり、製造方法も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼材では、特徴１～特徴３を満たした。その結果、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られ、かつ、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ以上であった。これらの試験番号の鋼材では、１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度を有するにもかかわらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られた。
表１－１、表１－２及び表３を参照して、試験番号１～１２及び１６～２８の鋼材（継目無鋼管）の化学組成は適切であり、製造方法も適切であった。そのため、これらの試験番号の鋼材では、特徴１～特徴３を満たした。その結果、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られ、かつ、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ以上であった。これらの試験番号の鋼材では、１２５ｋｓｉ級（８６２～９６５ＭＰａ未満）の高強度を有するにもかかわらず、優れた耐ＳＳＣ性が得られた。
一方、試験番号１３では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎた。また、試験番号１４、２９～３２では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎ、さらに、ＦＮも低すぎた。試験番号３３では、化学組成が適切であったものの、ＥＥが低すぎ、さらに、ＦＡが高すぎた。その結果、ＦＮが低すぎた。そのため、これらの試験番号では、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号１５では、化学組成は適切であったものの、焼入れ温度が高すぎた。そのため、ＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３４～３６では、化学組成が適切であったものの、製造条件であるＦＡが高すぎた。そのため、ＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３７及び３８では、Ｓｉ含有量が高すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号３９では、Ｓｉ含有量が低すぎた。さらに、Ｓｉ含有量が低すぎたため、ＥＥ及びＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
試験番号４０では、Ｍｎ含有量が高すぎた。さらに、Ｍｎ含有量が高すぎたため、ＥＥ及びＦＮが低すぎた。そのため、優れた常温耐ＳＳＣ性、優れた低温耐ＳＳＣ性が得られず、破壊靭性値Ｋ１ＳＳＣが２４．０ＭＰａ√ｍ未満であった。
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
Claims (3)
- 化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．２０～０．３５％、
Ｓｉ：０．６０～１．３０％、
Ｍｎ：０．０５～０．２５％、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０１００％以下、
Ａｌ：０．０１０～０．１００％、
Ｎ：０．０１００％以下、
Ｃｒ：０．２０～１．００％、
Ｍｏ：０．１０～１．００％、
Ｔｉ：０．００３～０．０３０％、
Ｏ：０．００５０％以下、
Ｚｒ：０～０．００４０％、
Ｓｂ：０～０．５０％、
Ｃｕ：０～０．５０％、
Ｎｉ：０～０．５０％、
Ｃｏ：０～０．５０％、
Ｃａ：０～０．００４０％、
Ｍｇ：０～０．００４０％、
希土類元素：０～０．００４０％、
Ｎｂ：０～０．１５０％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｂ：０～０．００３０％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
降伏強度が７５８～９６５ＭＰａ未満であり、
前記降伏強度が７５８～８６２ＭＰａ未満である場合、式（１）で定義されるＥＥが２．７５以上であり、式（２）で定義されるＦＮが０．１８５以上であり、
前記降伏強度が８６２～９６５ＭＰａ未満である場合、前記ＥＥが３．００以上であり、前記ＦＮが０．２００以上である、
鋼材。
ＥＥ＝－０．２５Ｃ＋２Ｓｉ－５．８Ｍｎ＋２．１Ｃｒ＋Ｍｏ＋４．１Ｚｒ＋２．６Ｓｂ＋０．３Ｃｕ＋０．４Ｎｉ＋１．５Ｃｏ （１）
ＦＮ＝ＥＥ／（Ｄ０．９） （２）
ここで、式（１）中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。式（２）中のＤには、前記鋼材中の旧オーステナイト粒のμｍ単位での平均円相当径が代入される。 - 請求項１に記載の鋼材であって、
前記化学組成は、
Ｚｒ：０．０００１～０．００４０％、
Ｓｂ：０．０１～０．５０％、
Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
Ｃａ：０．０００１～０．００４０％、
Ｍｇ：０．０００１～０．００４０％、
希土類元素：０．０００１～０．００４０％、
Ｎｂ：０．００１～０．１５０％、
Ｖ：０．００１～０．５００％、及び、
Ｂ：０．０００１～０．００３０％、
からなる群から選択される１種以上を含有する、
鋼材。 - 請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
前記鋼材は油井用鋼管である、
鋼材。
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