WO2023228784A1 - マルテンサイト系ステンレス鋼材 - Google Patents

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WO2023228784A1
WO2023228784A1 PCT/JP2023/017933 JP2023017933W WO2023228784A1 WO 2023228784 A1 WO2023228784 A1 WO 2023228784A1 JP 2023017933 W JP2023017933 W JP 2023017933W WO 2023228784 A1 WO2023228784 A1 WO 2023228784A1
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test
martensitic stainless
steel
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PCT/JP2023/017933
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恭平 神吉
大輔 松尾
勇次 荒井
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日本製鉄株式会社
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    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Definitions

  • the present disclosure relates to steel materials, and more specifically to martensitic stainless steel materials.
  • CCUS is an abbreviation for Carbon Dioxide Capture, Utilization and Storage. That is, CCUS includes three technologies: CO 2 capture, utilization, and storage. Among these, as a technology for storing CO 2 , a technology that collects CO 2 emitted from industrial facilities such as power plants and factories, and stores the CO 2 by injecting it into depleted oil wells is attracting attention.
  • the martensitic stainless steel material proposed in Patent Document 1 is a martensitic stainless steel for oil wells, and contains C: 0.001 to 0.05%, Si: 0.05 to 1%, and Mn in weight%. : 0.05-2%, P: 0.025% or less, S: 0.01% or less, Cr: 9-14%, Mo: 3.1-7%, Ni: 1-8%, Co: 0 .5-7%, sol. Contains Al: 0.001 to 0.1%, N: 0.05% or less, O (oxygen): 0.01% or less, Cu: 0 to 5%, W: 0 to 5%, and the balance is Fe. and impurities. When Mo is contained, the Ms point decreases.
  • Patent Document 1 discloses that this steel material can improve corrosion resistance in a corrosive environment while maintaining a yield strength of 551 MPa or more.
  • the martensitic stainless steel material proposed in Patent Document 2 is a martensitic stainless seamless steel pipe, and in mass %, C: 0.01% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 0.1 ⁇ 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.005% or less, Cr: 14.0 ⁇ 15.5%, Ni: 5.5 ⁇ 7.0%, Mo: 2.0 ⁇ 3.5%, Cu: 0.3 to 3.5%, V: 0.20% or less, Al: 0.05% or less, N: 0.06% or less, and the remainder consists of Fe and impurities.
  • This steel material has a yield strength of 655 to 862 MPa and a yield ratio of 0.90 or more.
  • This steel material has a C content of 0.01% or less, adjusts Cr, Ni, and Mo to appropriate ranges, and further contains an appropriate amount of Cu and V or an appropriate amount of W, making it excellent in corrosive environments.
  • Patent Document 2 discloses that corrosion resistance can be obtained.
  • SOx is a general term for sulfur oxides represented by SO2 .
  • NOx is a general term for nitrogen oxides represented by NO2 .
  • SOx and NOx dissolve in water to form acidic compounds (sulfuric acid, nitric acid, etc.). That is, when SOx or NOx is mixed into CO 2 , the corrosive environment becomes more acidic, and steel materials in the corrosive environment are more likely to be corroded. Therefore, steel materials used in such carbon dioxide storage technology are required not only to have high strength but also to have excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • Patent Documents 1 and 2 above propose martensitic stainless steel materials that have high strength and excellent corrosion resistance in corrosive environments.
  • the corrosion resistance of steel materials in a corrosive environment containing SOx and NOx is not studied at all.
  • An object of the present disclosure is to provide a martensitic stainless steel material that has high strength and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the martensitic stainless steel material according to the present disclosure is In mass%, C: 0.030% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Cr: 11.00-14.00%, Ni: 4.00-7.50%, Mo: 1.50-4.50%, Co: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.05-0.30%, V: 0.01-1.00%, Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, Al: 0.001-0.100%, N: 0.0500% or less, O: 0.0500% or less, Cu: 0 to 3.50%, Nb: 0 to 0.50%, Zr: 0 to 0.050%, W: 0-2.00%, B: 0 to 0.0050%, Rare earth elements: 0 to 0.0050%, and The remainder: consists of Fe and impurities, Within the range of the element content of the martensitic stainless steel material, the element content satisfies formula (1)
  • the number ratio of Mg oxides with a diameter of 0 ⁇ m or more is 45.0% or more. 0.0010 ⁇ Ca+Mg ⁇ 0.0050 (1)
  • the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • the martensitic stainless steel material according to the present disclosure has high strength and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the present inventors studied martensitic stainless steel materials, which have high strength and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx, from the viewpoint of chemical composition. As a result, the present inventors found that in mass %, C: 0.030% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, P: 0.030% or less, S: 0.0050 % or less, Cr: 11.00-14.00%, Ni: 4.00-7.50%, Mo: 1.50-4.50%, Co: 0.01-0.50%, Ti: 0 .05-0.30%, V: 0.01-1.00%, Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, Al: 0.001-0.100 %, N: 0.0500% or less, O: 0.0500% or less, Cu: 0 to 3.50%, Nb: 0 to 0.50%, Zr: 0 to 0.050%, W: 0 to 2 .00%, B: 0 to 0.0050%, rare earth
  • Mg oxide is less soluble than Ca oxide even in an acidic environment. Therefore, if Mg oxide is formed in steel instead of Ca oxide, there is a possibility that the corrosion resistance of steel in a corrosive environment containing SOx and NOx can be improved.
  • Ca oxide having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more is also referred to as “coarse Ca oxide”.
  • Ca sulfide having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more is also referred to as “coarse Ca sulfide”.
  • an Mg oxide having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more is also referred to as a “coarse Mg oxide”.
  • coarse Ca oxides, coarse Ca sulfides, and coarse Mg oxides are also collectively referred to as "specific inclusions.”
  • the specific inclusions are inclusions obtained as a result of fixing O or S as an oxide or sulfide with Ca or Mg in a martensitic stainless steel material having the above-mentioned chemical composition.
  • a martensitic stainless steel material having the composition can have both a yield strength of 862 MPa or more and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx. That is, the martensitic stainless steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, and the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions is 45.0% or more. As a result, the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has a yield strength of 862 MPa or more and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the number of coarse Mg oxides with respect to specific inclusions is determined by satisfying the following formula (1). It has become clear that the ratio can be stably increased to 45.0% or more. 0.0010 ⁇ Ca+Mg ⁇ 0.0050 (1) Here, the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • Fn1 is an index regarding Ca oxide and Mg oxide. If Fn1 is too low, Ca and Mg cannot sufficiently fix O as an oxide, and some O remains in the steel material in a solid solution state. On the other hand, if Fn1 is too high, the Mg oxide is modified by Ca, and the ratio of the number of coarse Mg oxides to specific inclusions may decrease. Therefore, in this embodiment, Fn1 is set to 0.0010 to 0.0050 on the premise that it has the above-mentioned chemical composition.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and also has coarse Mg oxidation for specific inclusions.
  • the number ratio of objects shall be 45.0% or more.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment has high strength and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the gist of the martensitic stainless steel material according to this embodiment which was completed based on the above knowledge, is as follows.
  • a martensitic stainless steel material In mass%, C: 0.030% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Cr: 11.00-14.00%, Ni: 4.00-7.50%, Mo: 1.50-4.50%, Co: 0.01 to 0.50%, Ti: 0.05-0.30%, V: 0.01-1.00%, Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, Al: 0.001-0.100%, N: 0.0500% or less, O: 0.0500% or less, Cu: 0 to 3.50%, Nb: 0 to 0.50%, Zr: 0 to 0.050%, W: 0-2.00%, B: 0 to 0.0050%, Rare earth elements: 0 to 0.0050%, and The remainder: consists of Fe and impurities, Within the range of the element content of the martensitic stainless steel material, the element content satisfies formula (1), The yield
  • the number ratio of Mg oxides of 0 ⁇ m or more is 45.0% or more, Martensitic stainless steel material. 0.0010 ⁇ Ca+Mg ⁇ 0.0050 (1)
  • the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • the shape of the martensitic stainless steel material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment may be a steel pipe, a round steel (solid material), or a steel plate.
  • the round steel means a steel bar whose cross section perpendicular to the axial direction is circular.
  • the steel pipe may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.
  • martensitic stainless steel material according to this embodiment will be described in detail. “%” with respect to elements means mass % unless otherwise specified. In addition, in the following description, martensitic stainless steel material is also simply referred to as "steel material”.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment contains the following elements.
  • C 0.030% or less Carbon (C) is unavoidably contained.
  • the lower limit of the C content is over 0%. C improves the hardenability of the steel material and increases the strength of the steel material.
  • the C content is 0.030% or less.
  • a preferable upper limit of the C content is 0.028%, more preferably 0.025%, still more preferably 0.020%, and still more preferably 0.018%. It is preferable that the C content is as low as possible. However, extreme reduction in C content increases manufacturing costs. Therefore, in consideration of industrial production, the lower limit of the C content is preferably 0.001%, more preferably 0.003%, and even more preferably 0.005%.
  • Si Silicon
  • Si is unavoidably contained. That is, the lower limit of the Si content is over 0%. Si deoxidizes steel. On the other hand, if the Si content is too high, the hot workability of the steel material will decrease even if the other element contents are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Si content is 1.00% or less.
  • the preferable lower limit of the Si content to effectively obtain the above effect is 0.01%, more preferably 0.05%, still more preferably 0.10%, and even more preferably 0.15%. be.
  • the preferable upper limit of the Si content is 0.80%, more preferably 0.70%, even more preferably 0.60%, still more preferably 0.50%, and even more preferably 0.45%. %.
  • Mn 1.00% or less Manganese (Mn) is unavoidably contained. That is, the lower limit of the Mn content is over 0%. Mn improves the hardenability of the steel material and increases the strength of the steel material. On the other hand, if the Mn content is too high, the corrosion resistance of the steel material will decrease even if the other element contents are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Mn content is 1.00% or less.
  • the preferable lower limit of the Mn content to effectively obtain the above effects is 0.01%, more preferably 0.05%, still more preferably 0.10%, and still more preferably 0.15%. be.
  • a preferable upper limit of the Mn content is 0.90%, more preferably 0.80%, still more preferably 0.70%, and still more preferably 0.60%.
  • Phosphorus (P) is an impurity that is inevitably contained.
  • the lower limit of the P content is over 0%. If the P content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, P will segregate at grain boundaries and the corrosion resistance of the steel material will decrease. Therefore, the P content is 0.030% or less.
  • a preferable upper limit of the P content is 0.025%, more preferably 0.020%, and still more preferably 0.018%. It is preferable that the P content is as low as possible. However, extreme reduction in P content increases manufacturing costs. Therefore, in consideration of industrial production, the preferable lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, and still more preferably 0.003%.
  • S 0.0050% or less Sulfur (S) is an impurity that is inevitably contained.
  • the lower limit of the S content is over 0%. If the S content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, S will segregate at grain boundaries and the hot workability of the steel material will deteriorate. Therefore, the S content is 0.0050% or less.
  • a preferable upper limit of the S content is 0.0040%, more preferably 0.0030%, still more preferably 0.0025%, and still more preferably 0.0020%. It is preferable that the S content is as low as possible. However, extreme reduction in S content increases manufacturing costs. Therefore, in consideration of industrial production, the lower limit of the S content is preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and still more preferably 0.0005%.
  • Chromium (Cr) forms a passive film on the surface of steel and improves its corrosion resistance. If the Cr content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, ferrite may be included in the structure, making it difficult to ensure sufficient strength. Therefore, the Cr content is 11.00-14.00%.
  • the preferable lower limit of the Cr content is 11.20%, more preferably 11.40%, even more preferably 11.60%, still more preferably 11.80%, even more preferably 12.00%. %.
  • a preferable upper limit of the Cr content is 13.80%, more preferably 13.60%, and still more preferably 13.50%.
  • Ni 4.00-7.50%
  • Nickel (Ni) improves the hardenability of steel materials and increases the yield strength of steel materials. Ni further improves the hot workability of the steel material. If the Ni content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the Ni content is too high, the corrosion resistance of the steel material may decrease even if the other element contents are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Ni content is 4.00 to 7.50%.
  • the preferable lower limit of the Ni content is 4.20%, more preferably 4.50%, even more preferably 5.00%, still more preferably 5.20%, still more preferably 5.30%. %, more preferably 5.50%.
  • a preferable upper limit of the Ni content is 7.40%, more preferably 7.20%, still more preferably 7.00%, and still more preferably 6.50%.
  • Mo 1.50-4.50% Molybdenum (Mo) stabilizes the passive film and increases the corrosion resistance of steel materials. If the Mo content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Mo content is too high, it will be difficult to stabilize austenite even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. As a result, a large amount of ferrite is contained in the microstructure after tempering, which may reduce the corrosion resistance of the steel material. Therefore, the Mo content is 1.50-4.50%.
  • the lower limit of the Mo content is preferably 1.80%, more preferably 2.00%, and still more preferably 2.30%.
  • the upper limit of the Mo content is preferably 4.30%, more preferably 4.00%, and still more preferably 3.80%.
  • Co Cobalt
  • Co stabilizes the passive film and increases the corrosion resistance of steel materials. Co further improves the hardenability of the steel material and increases the yield strength of the steel material. If the Co content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Co content is too high, the toughness of the steel material will decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Co content is 0.01-0.50%.
  • the preferable lower limit of the Co content is 0.02%, more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
  • a preferable upper limit of the Co content is 0.45%, more preferably 0.40%, and still more preferably 0.35%.
  • Ti 0.05-0.30% Titanium (Ti) combines with C and/or N to form carbide or nitride. As a result, the yield strength of the steel material is increased. If the Ti content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Ti content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel material will become too high and the corrosion resistance of the steel material will decrease. Therefore, the Ti content is 0.05-0.30%.
  • the lower limit of the Ti content is preferably 0.06%, more preferably 0.08%.
  • a preferable upper limit of the Ti content is 0.25%, more preferably 0.20%, and still more preferably 0.18%.
  • V Vanadium
  • V improves the hardenability of steel materials and increases the yield strength of steel materials. If the V content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. On the other hand, if the V content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the strength of the steel material will become too high and the corrosion resistance of the steel material will decrease. Therefore, the V content is 0.01-1.00%.
  • the lower limit of the V content is preferably 0.02%, more preferably 0.04%.
  • a preferable upper limit of the V content is 0.80%, more preferably 0.60%.
  • Ca 0.0005-0.0050%
  • Calcium (Ca) fixes S in the steel material as a sulfide, rendering it harmless and improving the hot workability of the steel material. If the Ca content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Ca content is too high, coarse Ca oxides will be formed in the steel material, reducing the corrosion resistance of the steel material even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Ca content is 0.0005 to 0.0050%.
  • the preferable lower limit of the Ca content is 0.0006%, more preferably 0.0008%, and still more preferably 0.0010%.
  • the preferable upper limit of the Ca content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, even more preferably 0.0035%, still more preferably 0.0030%, and still more preferably 0.0025%. %.
  • Mg 0.0005-0.0050%
  • Mg Magnesium (Mg) fixes O in steel materials as an oxide, rendering it harmless and improving the corrosion resistance of steel materials. If the Mg content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Mg content is too high, coarse Mg oxides will be formed in the steel material, reducing the corrosion resistance of the steel material even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Mg content is 0.0005-0.0050%.
  • the lower limit of the Mg content is preferably 0.0006%, more preferably 0.0007%, and still more preferably 0.0008%.
  • a preferable upper limit of the Mg content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, and still more preferably 0.0035%.
  • Al 0.001-0.100%
  • Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the above effects cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the Al content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of the present embodiment, coarse oxides will be generated and the corrosion resistance of the steel material will be reduced. Therefore, the Al content is 0.001 to 0.100%.
  • the preferable lower limit of the Al content is 0.005%, more preferably 0.010%, and still more preferably 0.015%.
  • a preferable upper limit of the Al content is 0.080%, more preferably 0.060%, even more preferably 0.055%, still more preferably 0.050%, and even more preferably 0.040%. %.
  • the Al content referred to in this specification is sol. It means the content of Al (acid-soluble Al).
  • N 0.0500% or less Nitrogen (N) is unavoidably contained.
  • the lower limit of the N content is over 0%.
  • N combines with Ti to form fine Ti nitride.
  • the yield strength of the steel material is increased.
  • the N content is 0.0500% or less.
  • a preferable upper limit of the N content is 0.0450%, more preferably 0.0400%, still more preferably 0.0350%, and still more preferably 0.0300%.
  • the preferable lower limit of the N content in order to more effectively obtain the above effects is 0.0015%, more preferably 0.0020%, still more preferably 0.0030%, and still more preferably 0.0040%. It is.
  • Oxygen (O) is an impurity that is inevitably contained. That is, the lower limit of O content is over 0%. O forms oxides and reduces the corrosion resistance of steel materials. Therefore, if the O content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, the corrosion resistance of the steel material will be significantly reduced. Therefore, the O content is 0.0500% or less.
  • a preferable upper limit of the O content is 0.0400%, more preferably 0.0300%, and still more preferably 0.0200%. It is preferable that the O content is as low as possible. However, extreme reduction in O content increases manufacturing costs. Therefore, in consideration of industrial production, the lower limit of the O content is preferably 0.0005%, more preferably 0.0010%, and still more preferably 0.0015%.
  • the remainder of the martensitic stainless steel material according to this embodiment consists of Fe and impurities.
  • impurities are those that are mixed in from ores as raw materials, scraps, or the manufacturing environment when industrially manufacturing steel materials, and are not intentionally included. This means that it is permissible within a range that does not adversely affect martensitic stainless steel materials.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of Cu, Nb, and Zr in place of a part of Fe. These elements are optional elements, and all of them increase the strength of the steel material.
  • Cu 0-3.50% Copper (Cu) is an optional element and may not be included. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu increases the hardenability of the steel material and increases the yield strength of the steel material. If even a small amount of Cu is contained, the above effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the Cu content is too high, the hot workability of the steel material will decrease even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 3.50%.
  • the preferable lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.05%, and still more preferably 0.10%.
  • a preferable upper limit of the Cu content is 3.30%, more preferably 3.10%, still more preferably 2.90%, and still more preferably 2.70%.
  • the lower limit of the Cu content may be 0.50%.
  • the lower limit of the Cu content is more preferably 0.60%, still more preferably 0.65%, and even more preferably 0.70%.
  • the upper limit of the Cu content may be less than 0.50%.
  • the upper limit of the Cu content is more preferably 0.45%, still more preferably 0.43%, and still more preferably 0.40%.
  • Niobium (Nb) is an optional element and may not be included. That is, the Nb content may be 0%. When contained, Nb combines with C and/or N to form carbides and/or carbonitrides. As a result, the yield strength of the steel material is increased. If even a small amount of Nb is contained, the above effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the Nb content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, carbides and/or carbonitrides will be excessively formed and the corrosion resistance of the steel material will decrease. Therefore, the Nb content is 0-0.50%.
  • the lower limit of the Nb content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, and still more preferably 0.02%.
  • the upper limit of the Nb content is preferably 0.45%, more preferably 0.40%, even more preferably 0.35%, even more preferably 0.20%, and even more preferably 0.10%. %.
  • Zr Zirconium
  • Zr Zirconium
  • the Zr content may be 0%.
  • Zr forms carbides and/or carbonitrides.
  • the yield strength of the steel material is increased. If even a small amount of Zr is contained, the above effects can be obtained to some extent.
  • the Zr content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, carbides and/or carbonitrides will be excessively formed and the corrosion resistance of the steel material will deteriorate. Therefore, the Zr content is 0 to 0.050%.
  • a preferable lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.001%, and still more preferably 0.002%.
  • a preferable upper limit of the Zr content is 0.045%, more preferably 0.040%, even more preferably 0.030%, still more preferably 0.020%, and still more preferably 0.010%. %.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment may further contain W in place of a part of Fe.
  • W 0-2.00% Tungsten (W) is an optional element and may not be included. That is, the W content may be 0%. When contained, W stabilizes the passive film and increases the corrosion resistance of the steel material. If even a small amount of W is contained, the above effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the W content is too high, coarse carbides may be formed and the corrosion resistance of the steel material may deteriorate even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment. Therefore, the W content is 0 to 2.00%.
  • the lower limit of the W content is preferably more than 0%, more preferably 0.01%, even more preferably 0.03%, even more preferably 0.05%, and even more preferably 0.10%. It is.
  • the upper limit of the W content is preferably 1.70%, more preferably 1.50%, even more preferably 1.00%, still more preferably 0.60%, and even more preferably 0.50%. %, more preferably 0.40%.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment may further contain one or more elements selected from the group consisting of B and rare earth elements (REM) in place of a part of Fe. These elements are optional elements, and all improve the hot workability of the steel material.
  • B and rare earth elements REM
  • B 0-0.0050% Boron (B) is an optional element and may not be contained. That is, the B content may be 0%. When contained, B strengthens grain boundaries and improves hot workability of the steel material. If even a small amount of B is contained, the above effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the B content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, Cr carboride will be generated and the corrosion resistance of the steel material will deteriorate. Therefore, the B content is 0 to 0.0050%.
  • the preferable lower limit of the B content is more than 0%, more preferably 0.0001%, and still more preferably 0.0002%.
  • a preferable upper limit of the B content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, and still more preferably 0.0035%.
  • Rare earth elements are optional elements and may not be included. That is, the REM content may be 0%. When included, REM controls the morphology of inclusions and improves the hot workability of the steel material. If even a small amount of REM is contained, the above effects can be obtained to some extent. On the other hand, if the REM content is too high, even if the contents of other elements are within the ranges of this embodiment, coarse oxides will be formed and the corrosion resistance of the steel material will decrease. Therefore, the REM content is between 0 and 0.0050%.
  • the preferable lower limit of the REM content is more than 0%, more preferably 0.0001%, still more preferably 0.0005%, and still more preferably 0.0010%.
  • a preferable upper limit of the REM content is 0.0045%, more preferably 0.0040%, still more preferably 0.0035%, and still more preferably 0.0025%.
  • REM refers to scandium (Sc) with atomic number 21, yttrium (Y) with atomic number 39, and lanthanoids such as lanthanum (La) with atomic number 57 to atomic number 71.
  • Sc scandium
  • Y yttrium
  • La lanthanum
  • the REM content in this specification is the total content of these elements.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition and further has a Cu content of 0.50% or more and a W content of 0.01% or more. . In this case, it has even better corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has a chemical composition, in mass %, of C: 0.030% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Cr: 11.00 to 14.00%, Ni: 4.00 to 7.50%, Mo: 1.50 to 4.50%, Cu : 0.50-3.50%, Co: 0.01-0.50%, W: 0.01-2.00%, Ti: 0.05-0.30%, V: 0.01-1 .00%, Ca: 0.0005 to 0.0050%, Mg: 0.0005 to 0.0050%, Al: 0.001 to 0.100%, N: 0.0500% or less, O: 0.0500 % or less, Nb: 0 to 0.50%, Zr: 0 to 0.050%, B: 0 to 0.0050%, rare earth elements: 0 to 0.0050%, and the balance: Fe and impurities. , a yield strength of 862 MP
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has, in mass %, C: 0.030% or less, Si: 1.00% or less, Mn: 1.00% or less, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Cr: 11.00 to 14.00%, Ni: 4.00 to 7.50%, Mo: 1.50 to 4.50%, Co: 0.01 to 0.50 %, Ti: 0.05-0.30%, V: 0.01-1.00%, Ca: 0.0005-0.0050%, Mg: 0.0005-0.0050%, Al: 0.
  • N 0.0500% or less
  • O 0.0500% or less
  • Cu 0 to less than 0.50%
  • Nb 0 to 0.50%
  • Zr 0 to 0.050%
  • W 0 to 2.00%
  • B 0 to 0.0050%
  • rare earth element 0 to 0.0050%
  • the balance Fe and impurities.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment satisfies the following formula (1) on the premise that it has the above-mentioned chemical composition.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment has high strength and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx, provided that the other configurations of this embodiment are satisfied.
  • the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (1).
  • a preferable lower limit of Fn1 is 0.0012, more preferably 0.0015.
  • a preferable upper limit of Fn1 is 0.0048, more preferably 0.0045.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formula (1), and further has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions of 45.0% or more. As a result, even though the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has a yield strength of 862 MPa or more, it has excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the yield strength of the martensitic stainless steel material according to this embodiment is 862 MPa (125 ksi) or more.
  • the upper limit of the yield strength is not particularly limited, the upper limit of the yield strength of the steel material of this embodiment is, for example, 1034 MPa (150 ksi).
  • a more preferable upper limit of the yield strength of the steel material is 1000 MPa (145 ksi).
  • yield strength means 0.2% offset yield strength (MPa) obtained by a tensile test at room temperature (24 ⁇ 3°C) in accordance with ASTM E8/E8M (2021) described below. do.
  • the yield strength is determined by the following method.
  • a tensile test piece is prepared from the martensitic stainless steel material according to this embodiment.
  • the size of the tensile test piece is not particularly limited.
  • the tensile test piece is, for example, a round bar tensile test piece with a parallel portion diameter of 8.9 mm and a gage length of 35.6 mm. If the steel material is a steel pipe, prepare a tensile test piece from the center of the wall thickness. In this case, the longitudinal direction of the tensile test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe. When the steel material is a round steel, a tensile test piece is prepared from the R/2 position.
  • the R/2 position of the round steel means the center position of the radius R in a cross section perpendicular to the axial direction of the round steel.
  • the longitudinal direction of the tensile test piece is parallel to the axial direction of the round steel.
  • the steel material is a steel plate
  • the longitudinal direction of the tensile test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate.
  • a tensile test is performed at room temperature (24 ⁇ 3°C) in accordance with ASTM E8/E8M (2021) to determine the 0.2% offset yield strength (MPa).
  • the obtained 0.2% offset yield strength is defined as yield strength (MPa).
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formula (1), and further has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions of 45.0% or more.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has a yield strength of 862 MPa or more and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • Ca oxides with an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more are also referred to as “coarse Ca oxides.”
  • Ca sulfide having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more is also referred to as “coarse Ca sulfide”.
  • Mg oxide having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more is also referred to as “coarse Mg oxide”.
  • coarse Ca oxide, coarse Ca sulfide, and coarse Mg oxide are also collectively referred to as "specific inclusions.”
  • the ratio of coarse Mg oxides in the specific inclusions is increased, and the number of coarse Ca oxides is reduced.
  • the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions is set to be 45.0% or more, on the premise that it has the above-mentioned chemical composition and satisfies formula (1).
  • the preferable lower limit of the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions is 46.0%, more preferably 48.0%, and still more preferably 50.0%.
  • the upper limit of the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions is not particularly limited, but may be, for example, 99.0%.
  • the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions is determined by the following method.
  • the total number density of coarse Ca oxides and coarse Ca sulfides and the number density of coarse Mg oxides are determined from the martensitic stainless steel material according to the present embodiment.
  • a test piece is prepared from the martensitic stainless steel material according to the present embodiment, with the surface including the rolling direction and the rolling direction serving as the observation surface.
  • the steel material is a steel pipe
  • a test piece is prepared from the center of the wall thickness, with the surface including the tube axis direction and the wall thickness direction as the observation surface.
  • the steel material is a round steel
  • a test piece is prepared whose observation surface is a surface including the R/2 position in the center and including the axial direction and the radial direction in the cross section.
  • the steel material is a steel plate
  • a test piece is prepared from the central position of the plate thickness, with the plane including the rolling direction and the plate thickness direction as the observation plane.
  • the size of the test piece is not particularly limited, for example, a test piece including an observation surface of 22 mm x 22 mm is used.
  • the prepared test piece is filled with resin and the observation surface is polished. Among the observation surfaces after polishing, arbitrary 10 visual fields are observed. The area of each visual field is, for example, 100 mm 2 (10 mm ⁇ 10 mm). On the observation plane, particles with an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more are identified from the contrast. The equivalent circle diameter of each particle can be determined by image analysis. Element concentration analysis (EDS analysis) is performed on the identified particles having an equivalent circle diameter of 2.0 ⁇ m or more. In the EDS analysis, the accelerating voltage is set to 20 kV, and target elements are quantified as N, O, Mg, Al, Si, P, S, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, and Nb.
  • EDS analysis Element concentration analysis
  • the Ca content is 3% or more, the Mg content is 5% or less, the Ti content is less than 30%, and the Al content is 30%.
  • Particles of less than Based on the EDS analysis results of each particle, further, in mass %, the Mg content is more than 5%, the S content is less than 15%, the Ti content is less than 30%, and the Al content is 30%. % is specified as "coarse Mg oxide".
  • the total number density of the obtained coarse Ca oxides and coarse Ca sulfides (numbers/cm 2 ) and the number density of coarse Mg oxides (numbers/cm 2 ) are calculated as the total number density of specific inclusions. (pieces/cm 2 ). Furthermore, the ratio of the number density of coarse Mg oxides (pieces/cm 2 ) to the total number density (pieces/cm 2 ) of the obtained specific inclusions is calculated as a percentage, and the number of coarse Mg oxides to the specific inclusions is calculated as a percentage. Ratio (%).
  • SEM-EDS device for example, an automatic inclusion analysis device manufactured by FEI (ASPEX), trade name: Metals Quality Analyzer, can be used.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and further has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions. 45.0% or more.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment has excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • having excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx or NOx means that the corrosion rate is 0.100 mm/year or less in the corrosion rate test at 150°C described below, and the pitting corrosion means that it is not confirmed.
  • a corrosion rate test is performed on the martensitic stainless steel material according to this embodiment.
  • a test piece for a corrosion rate test is prepared from the martensitic stainless steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel pipe, prepare a test piece from the center of the wall thickness. In this case, the longitudinal direction of the test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe. If the steel material is round steel, prepare a test piece from the R/2 position. In this case, the longitudinal direction of the test piece is parallel to the axial direction of the round steel. If the steel material is a steel plate, prepare a test piece from the center of the plate thickness. In this case, the longitudinal direction of the test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate.
  • the test piece is, for example, 30 mm long, 20 mm wide, and 2 mm thick.
  • a test piece is placed in an autoclave, and a 5.0% by mass aqueous sodium chloride solution is poured into the autoclave so that the test piece is immersed.
  • a mixed gas of SO 2 , NO 2 , and CO 2 is pressurized and sealed in the autoclave, and a corrosion rate test is started.
  • the total pressure of the mixed gas is 130 bar
  • the SO 2 concentration in the mixed gas is 10 ppm
  • the NO 2 concentration in the mixed gas is 10 ppm.
  • the test time for the corrosion rate test was 96 hours, and the temperature inside the autoclave during the test was maintained at 150°C.
  • the mass, density, and surface area of the test piece are determined, and the corrosion rate (mm/year) of the test piece is determined.
  • the corrosion rate is determined by rounding the obtained value to the fourth decimal place.
  • the surface of the test piece after 96 hours was observed with a magnifying glass of 10 times to confirm the presence or absence of pitting corrosion. If the occurrence of pitting corrosion is suspected by observation with a magnifying glass, further observation is performed using an optical microscope with a magnification of 100 times to confirm the presence or absence of pitting corrosion. In this embodiment, if the obtained corrosion rate is 0.100 mm/year or less and no pitting corrosion is confirmed, it is determined that the steel material has excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has a Cu content: 0.50 to 3.50% and a W content: 0.01 to 2.00% in addition to the above chemical composition.
  • having superior corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx means that the corrosion rate is 0.100 mm/year or less in a corrosion rate test at 175°C, and no pitting corrosion is observed. It means that.
  • the corrosion rate test is carried out under the above-mentioned conditions except that the temperature inside the autoclave is set to 175°C. As a result, if the obtained corrosion rate is 0.100 mm/year or less and no pitting corrosion is confirmed, it is determined that the steel material has even better corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx.
  • the microstructure of the martensitic stainless steel material according to this embodiment is mainly composed of martensite.
  • "mainly composed of martensite” means that the microstructure consists of 0 to 5% retained austenite, 0 to 5% ferrite, and the remainder martensite in terms of volume fraction.
  • "consisting of retained austenite, ferrite, and martensite” means that the amount of phases other than retained austenite, ferrite, and martensite is negligible.
  • the volume fraction of precipitates and inclusions is negligibly small compared to the volume fraction of retained austenite, ferrite, and martensite. That is, the microstructure of the martensitic stainless steel material according to the present embodiment may include minute amounts of precipitates, inclusions, etc. in addition to retained austenite, ferrite, and martensite.
  • the microstructure of the steel material having the above-mentioned chemical composition is mainly composed of martensite, it will have a yield strength of 862 MPa or more, and will have a yield strength of 862 MPa or more in a corrosive environment containing SOx and NOx, provided that the other configurations of this embodiment are satisfied. It has excellent corrosion resistance. Therefore, this embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies the other configurations of this embodiment, and has a yield strength of 862 MPa or more and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx. In this case, it is determined that the microstructure of the steel material consists of 0 to 5% retained austenite, 0 to 5% ferrite, and the remainder martensite in terms of volume fraction.
  • the volume fraction (%) of martensite in the microstructure of the steel material is the volume fraction (%) of retained austenite determined by the method shown below, and the volume fraction (%) of ferrite determined by the method shown below.
  • the ratio (%) is calculated by subtracting it from 100%.
  • the volume fraction of retained austenite in the microstructure of a steel material is determined by an X-ray diffraction method. Specifically, a test piece for measuring the volume fraction of retained austenite is produced from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel pipe, take a test piece from the center of the wall thickness. If the steel material is round steel, take a test piece from the R/2 position. If the steel material is a steel plate, take a test piece from the center of the plate thickness. The size of the test piece is not particularly limited. The test piece is, for example, 15 mm x 15 mm x 2 mm thick.
  • the thickness direction of the test piece is the pipe diameter direction.
  • the thickness direction of the test piece is the radial direction.
  • the thickness direction of the test piece is the plate thickness direction.
  • the target of the X-ray diffraction device is Co (CoK ⁇ ray), and the output is 30 kV-100 mA.
  • the measurement angle (2 ⁇ ) is 45 to 105°.
  • the average value of the volume fraction V ⁇ of the nine sets of retained austenite is defined as the volume fraction (%) of retained austenite.
  • V ⁇ 100/ ⁇ 1+(I ⁇ R ⁇ )/(I ⁇ R ⁇ ) ⁇ (I)
  • I ⁇ is the integrated intensity of the ⁇ phase.
  • R ⁇ is a crystallographic theoretical calculation value of the ⁇ phase.
  • I ⁇ is the integrated intensity of the ⁇ phase.
  • R ⁇ is a crystallographic theoretical calculation value of the ⁇ phase.
  • RINT-TTR the values incorporated in the residual ⁇ quantitative analysis system manufactured by Rigaku Co., Ltd. and attached to the product name RINT-TTR can be used. Note that the volume fraction of retained austenite is obtained by rounding off the obtained value to the first decimal place.
  • the volume fraction of ferrite in the microstructure of the steel material is determined by the point counting method. Specifically, a test piece for measuring the volume fraction of ferrite is produced from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel pipe, take a test piece from the center of the wall thickness. If the steel material is round steel, take a test piece from the R/2 position. If the steel material is a steel plate, take a test piece from the center of the plate thickness. Note that the size of the test piece is not particularly limited. In addition, when the steel material is a steel pipe, the observation surface of the test piece is a surface parallel to the pipe axis direction of the steel pipe.
  • the observation surface of the test piece shall be a plane parallel to the axial direction of the round steel. If the steel material is a steel plate, the observation surface of the test piece shall be a plane parallel to the rolling direction of the steel plate. After mechanically polishing the observation surface, the observation surface is electrolytically etched to reveal the structure. Electrolytic etching is performed using an electrolytic solution: 30% sodium hydroxide aqueous solution, current density: 1 A/cm 2 , and electrolysis time: 1 minute.
  • the electrolytically etched observation surface is observed in 30 fields using an optical microscope.
  • the observation field is a rectangle of 250 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m. Note that the observation magnification is 400 times.
  • a person skilled in the art can distinguish between ferrite and other phases (retained austenite and martensite) based on the contrast. Therefore, ferrite in each observation field is identified based on contrast.
  • the area ratio of the identified ferrite is determined by a point counting method based on ASTM E562 (2019).
  • 20 vertical lines are drawn at equal intervals from the top to the bottom of the observation field. That is, the observation visual field is divided into 21 areas in the left-right direction by 20 vertical lines.
  • 20 horizontal lines are drawn at equal intervals from the left end to the right end of the observation field. That is, the observation field of view is divided into 21 areas in the vertical direction by 20 horizontal lines.
  • the intersection of the vertical line and the horizontal line is called a grid point. That is, 400 grid points are arranged at equal intervals in the observation field.
  • lattice points that overlap with ferrite are counted in the observation field.
  • the area ratio of ferrite determined by the above method is defined as the volume ratio (%) of ferrite. Note that, for the volume fraction of ferrite, the obtained value is rounded off to the first decimal place.
  • volume fraction of martensite (%) 100.0 - ⁇ volume fraction of retained austenite (%) + volume fraction of ferrite (%) ⁇
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and has a coarse resistance to specific inclusions.
  • the number ratio of Mg oxide is 45.0% or more.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment may have the configuration described below. That is, the structure described below is an arbitrary structure in the martensitic stainless steel material according to this embodiment.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies the above-mentioned formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions of 45
  • the total number density of specific inclusions may be 1000 pieces/cm 2 or more on the premise that .0% or more is satisfied.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment satisfies the total number density of specific inclusions of 1000 pieces/cm2 or more
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has high strength and no SOx or NOx mixed in. In addition to excellent corrosion resistance in corrosive environments, it also has excellent hot workability.
  • the total number density of specific inclusions is 1000 pieces/cm 2 or more.
  • a more preferable lower limit of the total number density of specific inclusions is 1050 pieces/cm 2 , more preferably 1100 pieces/cm 2 , and still more preferably 1150 pieces/cm 2 .
  • the upper limit of the total number density of specific inclusions is not particularly limited, but may be, for example, 3000 pieces/cm 2 .
  • the total number density of coarse Ca oxides and coarse Ca sulfides and the number density of coarse Mg oxides are not particularly limited.
  • the total number density of coarse Ca oxides and coarse Ca sulfides may be, for example, 10 to 1500 pieces/ cm2 , 30 to 1250 pieces/ cm2 , or 50 to 1000 pieces/cm2. It may be 2 .
  • the number density of coarse Mg oxides may be, for example, 450 to 3000 pieces/cm 2 , 500 to 2500 pieces/cm 2 , or 600 to 2000 pieces/cm 2 .
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies the above-mentioned formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions of 45
  • the following formula (2) may be satisfied on the premise that .0% or more is satisfied.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment satisfies formula (2), the total number density of specific inclusions can be stably increased to 1000 pieces/cm 2 or more.
  • the content of the corresponding element in mass % is substituted for the element symbol in formula (2).
  • Fn2 is an index regarding Ca sulfide.
  • Ca can sufficiently fix S as Ca sulfide.
  • the total number density of specific inclusions can be stably increased. Therefore, in the martensitic stainless steel material according to the present embodiment, it is preferable that Fn2 is set to 0.80 or more on the premise that the martensitic stainless steel material has the above-mentioned chemical composition and satisfies the above-mentioned formula (1).
  • a more preferable lower limit of Fn2 is 0.85, still more preferably 0.90, and even more preferably 1.00.
  • the upper limit of Fn2 is not particularly limited, but may be, for example, 20.00, 15.00, or 10.00.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition, satisfies formulas (1) and (2), has a yield strength of 862 MPa or more, and has coarse Mg against specific inclusions.
  • the number ratio of oxides is 45.0% or more, and the total number density of specific inclusions is 1000 pieces/cm 2 or more.
  • having excellent hot workability means that the reduction of area Ra obtained by the hot workability test described below is 70% or more.
  • a hot workability test is performed on the martensitic stainless steel material according to this embodiment.
  • a test piece for the Greeble test is prepared from a material obtained in the process of manufacturing the martensitic stainless steel material according to the present embodiment.
  • the material may be a slab or an ingot, and the slab may be a billet, a bloom, or a slab.
  • a slab or ingot that has been hot forged or bloomed is used.
  • the location at which the Greeble test specimen is produced from the material is not particularly limited, but it is produced avoiding the center of the material where segregation and defects are likely to occur during solidification.
  • the test piece is, for example, a round bar test piece with a diameter of 10 mm and a length of 130 mm.
  • the longitudinal direction of the test piece is parallel to the direction in which hot working is performed on the material. For example, when the material is a round billet and piercing rolling is performed as hot working, the longitudinal direction of the test piece is parallel to the axial direction (rolling direction) of the round billet.
  • a tensile test is performed on a test piece heated to 900° C. at a strain rate of 10 s ⁇ 1 to cause the test piece to break.
  • the aperture value Ra (%) is determined from the broken test piece.
  • the aperture value Ra is determined by rounding off the obtained value to the first decimal place.
  • the obtained reduction of area Ra is 70% or more, it is determined that the steel material has excellent hot workability.
  • the shape of the martensitic stainless steel material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment may be a steel pipe, a round steel (solid material), or a steel plate.
  • the steel pipe may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment is suitable for use in CCUS storage technology, for example.
  • An example of the method for manufacturing a martensitic stainless steel material according to the present embodiment includes a step of preparing a material (steel manufacturing process), a step of hot working the material to produce an intermediate steel material (hot working step), and a step of preparing an intermediate steel material. It includes a step of quenching and tempering (heat treatment step). Each step will be explained in detail below.
  • the steel manufacturing process includes a process of manufacturing molten steel (refining process) and a process of manufacturing a material by a casting method using molten steel (material manufacturing process).
  • a deoxidizing agent is added to the ladle to reduce Cr 2 O 3 in the slag and recover Cr into the molten steel (Cr reduction treatment step).
  • the rough decarburization refining step and the Cr reduction treatment step are performed by, for example, an electric furnace method, a converter method, or an AOD (Argon Oxygen Decarburization) method.
  • slag is removed from the molten steel (slag removal treatment step).
  • the molten steel is further subjected to a final decarburization process (final decarburization refining process).
  • final decarburization refining process a deoxidizing agent is added to the molten steel, and the Cr reduction treatment for reducing Cr 2 O 3 in the slag is performed again (Cr reduction treatment step).
  • the final decarburization refining step and the Cr reduction treatment step after the final decarburization refining step may be performed by, for example, the VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) method or the RH (Ruhrstahl-Heraeus) method.
  • composition adjustment process After the Cr reduction treatment process, final composition adjustment is performed on the molten steel in the ladle and temperature adjustment of the molten steel before the material manufacturing process (composition adjustment process).
  • the component adjustment step may be performed, for example, by LT (Ladle Treatment).
  • LT Laser Treatment
  • elements are preferably added in the following order.
  • Mg is added to molten steel to form coarse Mg oxides in the molten steel.
  • Ca has a stronger deoxidizing power in molten steel than Mg. Therefore, when Ca is added to molten steel to form coarse Ca oxides, and then Mg is added to molten steel, coarse Mg oxides may not be sufficiently formed. In this case, in the manufactured martensitic stainless steel material, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions decreases, and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx cannot be obtained. Therefore, in the component adjustment step according to the present embodiment, it is preferable to add Mg to molten steel and then add Ca.
  • the timing of adding Ca after adding Mg to the molten steel is defined as "uniform mixing time" ⁇ .
  • ⁇ is the stirring power density of molten steel at LT, and is defined by formula (B).
  • ⁇ 28.5(Q/W) ⁇ T ⁇ log(1+H/1.48) (B)
  • Q is the top-blown gas flow rate (Nm 3 /min).
  • W is the mass of molten steel (t).
  • T is the molten steel temperature (K).
  • H is the depth of molten steel in the ladle (steel bath depth) (m).
  • the time from when Mg is introduced into molten steel in the component adjustment step and the uniform mixing time ⁇ has elapsed until Ca is introduced is defined as “holding time tA” (seconds).
  • the time from when Ca is introduced into molten steel in the component adjustment step and the uniform mixing time ⁇ has elapsed until the steel is tapped is defined as “holding time tB" (seconds).
  • the retention time tA (seconds) and the retention time tB (seconds) satisfy the following formula (C). tA/tB>1.0 (C)
  • FnC tA/tB.
  • FnC is an index indicating the state of oxide inclusions in molten steel.
  • Mg oxide may not be sufficiently formed.
  • Mg oxides may be modified too much to Ca oxides, resulting in a decrease in Mg oxides in the molten steel.
  • Ca oxide and/or Ca sulfide may become coarse and the amount of Ca oxide and/or Ca sulfide in the molten steel may decrease.
  • the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions decreases, and excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx may not be obtained. Furthermore, in these cases, the total number density of specific inclusions may decrease in the manufactured martensitic stainless steel material.
  • FnC it is preferable to set FnC to more than 1.0.
  • the ratio of the number of coarse Mg oxides to specific inclusions can be stably increased.
  • the upper limit of FnC is not particularly limited, and may be, for example, 10.0.
  • FnC satisfies more than 1.0 Mg is introduced into the molten steel, and after the uniform mixing time ⁇ has elapsed, a holding time tA is maintained until Ca is introduced, and Ca is introduced into the molten steel,
  • the holding time tB from the elapse of the uniform mixing time ⁇ until the steel is tapped is not particularly limited.
  • the holding time tA may be, for example, 120 to 600 seconds.
  • the holding time tB is, for example, less than 60 to 120 seconds.
  • a raw material (slab or ingot) is manufactured using the molten steel manufactured by the above-mentioned refining process.
  • slabs are manufactured by a continuous casting method using molten steel.
  • the slab may be a slab, a bloom, or a billet.
  • an ingot may be formed by an ingot-forming method using molten steel.
  • the slab or ingot may be further subjected to blooming rolling or the like to produce a billet.
  • the material is manufactured through the above steps. The hot working process will be described in detail below.
  • a material is hot worked to produce an intermediate steel material. If the steel material is a seamless steel pipe, the intermediate steel material corresponds to the base pipe.
  • the billet is first heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C. Hot working is performed on the billet extracted from the heating furnace to produce a raw pipe (seamless steel pipe).
  • the hot working method is not particularly limited, and may be any known method.
  • the raw pipe may be manufactured by implementing the Mannesmann method as hot working.
  • the round billet is pierced and rolled using a piercer.
  • the piercing ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0.
  • the hole-rolled round billet is further hot-rolled using a mandrel mill, reducer, sizing mill, etc. to form a blank tube.
  • the cumulative area reduction rate in the hot working step is, for example, 20 to 70%.
  • the raw pipe may be manufactured by forging such as the Erhard method.
  • a raw pipe is manufactured through the above steps.
  • the wall thickness of the raw tube is not particularly limited, but is, for example, 9 to 60 mm.
  • the steel material is round steel, first heat the material in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C.
  • Hot working is performed on the material extracted from the heating furnace to produce an intermediate steel material having a circular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the hot working is, for example, blooming rolling using a blooming mill or hot rolling using a continuous rolling mill.
  • a continuous rolling mill has a horizontal stand having a pair of grooved rolls arranged in parallel in the vertical direction and a vertical stand having a pair of grooved rolls arranged in parallel in the horizontal direction, which are arranged alternately.
  • the steel material is a steel plate
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C.
  • the raw material extracted from the heating furnace is hot-rolled using a blooming mill and a continuous rolling mill to produce an intermediate steel material in the shape of a steel plate.
  • the intermediate steel material produced by hot working may be air cooled (As-Rolled). Intermediate steel products manufactured by hot working may be quenched directly after hot working without being cooled to room temperature, or may be quenched after reheating (reheating) after hot working. good.
  • SR stress relief annealing
  • the heat treatment process includes a quenching process and a tempering process.
  • the intermediate steel material produced in the hot working process is hardened (quenching process).
  • Hardening is carried out by a well-known method. Specifically, the intermediate steel material after the hot working step is charged into a heat treatment furnace and held at the quenching temperature.
  • the quenching temperature is A3 point or higher, for example, 900 to 1000°C. After holding the intermediate steel material at the quenching temperature, it is rapidly cooled (quenched).
  • the holding time at the quenching temperature is not particularly limited, but is, for example, 10 to 60 minutes.
  • the quenching method is, for example, water cooling.
  • the quenching method is not particularly limited.
  • the raw pipe may be rapidly cooled by immersing it in a water tank or an oil tank, or cooling water may be poured onto the outer and/or inner surface of the raw pipe by shower cooling or mist cooling.
  • the raw pipe may be rapidly cooled by spraying or spraying.
  • quenching may be performed immediately after hot working without cooling the intermediate steel material to room temperature, or if the temperature of the intermediate steel material after hot working is Hardening may be performed after charging the steel into a reheating furnace and maintaining it at the hardening temperature before the temperature decreases.
  • the intermediate steel material after quenching is further subjected to a tempering step.
  • the tempering temperature is 540 to 620°C.
  • the holding time at the tempering temperature is not particularly limited, but is, for example, 10 to 180 minutes.
  • the tempering temperature means the temperature of a heat treatment furnace in which tempering is performed.
  • the tempering time means the time during which the intermediate steel material is maintained at the tempering temperature. It is well known to those skilled in the art that the yield strength of a steel material can be adjusted by appropriately adjusting the tempering temperature depending on the chemical composition. That is, in this embodiment, the tempering conditions are adjusted so that the yield strength of the steel material is 862 MPa or more.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment can be manufactured.
  • the martensitic stainless steel material according to this embodiment is not limited to the manufacturing method described above. Specifically, it has the above chemical composition, satisfies formula (1), has a yield strength of 862 MPa or more, and further has a number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions of 45.0% or more.
  • the manufacturing method of this embodiment is not limited to the above-mentioned manufacturing method as long as the martensitic stainless steel material can be manufactured.
  • the martensitic stainless steel material according to the present embodiment will be explained in more detail using Examples.
  • Molten steel having the chemical composition shown in Tables 1-1 and 1-2 was produced.
  • "-" in Table 1-2 means that the content of the corresponding element was at the impurity level.
  • the Cu, Nb, and W contents of test number 1 were rounded to the second decimal place, meaning that they were 0%.
  • the Zr content of Test No. 1 was rounded to the fourth decimal place, meaning that it was 0%.
  • the B and REM content of Test No. 1 was rounded to the fifth decimal place, meaning that it was 0%.
  • Table 2 shows Fn1 and Fn2 determined from the chemical composition of each test number listed in Tables 1-1 and 1-2 and the above definitions.
  • Molten steel for each test number was manufactured as follows. Molten steel containing Cr was stored in a ladle, and a well-known crude decarburization refining process and a Cr reduction treatment process were performed using the AOD method. After the Cr reduction treatment step, a slag removal treatment step was carried out to remove slag from the molten steel. Furthermore, a well-known final decarburization refining process and a Cr reduction treatment process were performed using the VOD method.
  • each test number other than test number 26 the holding time tA (seconds) from the time when Mg was added and the uniform mixing time ⁇ elapsed until the time when Ca was added was adjusted as shown in Table 2.
  • the holding time tB (seconds) from the time when Ca was added and the uniform mixing time ⁇ elapsed until the steel was tapped was adjusted as shown in Table 2.
  • Table 2 shows the time from when Ca was added and the uniform mixing time ⁇ had elapsed until Mg was added as a holding time tA (seconds).
  • Ingots were manufactured from the manufactured molten steel of each test number by the ingot making method.
  • the ingots of each test number were heated at 1250°C for 3 hours.
  • Hot forging was performed on the heated ingot to produce a plurality of blocks for each test number.
  • Hot rolling was performed on one block of each test number. Specifically, the blocks of each test number after hot forging were heated at 1230° C. for 3 hours, and then hot rolled. In this way, steel materials (steel plates) of each test number having a thickness of 13 mm were manufactured.
  • Hardening was performed on the manufactured steel materials of each test number. Specifically, the steel plates of each test number were held at 910° C. for 15 minutes and then cooled with water. After quenching, the steel plates of each test number were tempered at the tempering temperature (° C.) listed in Table 2 and for the tempering time (minutes) listed in Table 2. Through the above manufacturing process, steel plates of each test number were manufactured.
  • the number density of coarse Mg oxides for each test number obtained is shown in the "MgO (pieces/cm 2 )" column of Table 3. Furthermore, the total number density of coarse Ca oxides, coarse Ca sulfides, and coarse Mg oxides for each test number is shown in the "Specific inclusions (pieces/cm 2 )” column of Table 3. Furthermore, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions in each test number is shown in the "MgO ratio (%)" column of Table 3.
  • a hot workability test (Greeble test) was conducted on the blocks of each test number using the method described above.
  • the block of each test number means the block obtained by implementing hot forging with respect to the ingot manufactured from the molten steel of each test number.
  • Round bar test pieces were prepared from the blocks of each test number. Specifically, for each test number block, the direction in which hot rolling was performed (corresponding to the rolling direction of the manufactured steel plate) was specified. Furthermore, among the surfaces of the blocks of each test number, the surface on which hot rolling was performed (the surface perpendicular to the thickness direction of the steel plate) was identified. Among the blocks with each test number, in a cross section perpendicular to the hot rolling direction (rolling direction of the steel plate), from the center position of the intersection of two diagonals and the hot rolling surface, the round bar A test piece was prepared.
  • the round bar test piece had a diameter of 10 mm and a length of 130 mm.
  • the longitudinal direction of the round bar test piece was parallel to the direction in which the block was hot rolled (the rolling direction of the steel plate).
  • a tensile test was conducted at a strain rate of 10 s ⁇ 1 to break the round bar test piece of each test number.
  • the aperture value Ra (%) was determined from the broken round bar test piece of each test number.
  • the aperture value Ra of each test number obtained is shown in the "Ra (%)" column of Table 3.
  • a corrosion resistance test (corrosion rate test) was conducted on the steel plates of each test number using the method described above. Specifically, a test piece with a length of 30 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 2 mm was prepared from the center position of the thickness of the steel plate of each test number. Note that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction.
  • the test pieces of each test number were immersed in a 5.0% by mass aqueous sodium chloride solution in an autoclave.
  • a mixed gas SO 2 , NO 2 , and CO 2
  • a mixed gas with a total pressure of 130 bar, an SO 2 concentration of 10 ppm, and a NO 2 concentration of 10 ppm was pressurized and sealed in the autoclave.
  • a 96-hour corrosion rate test was conducted while maintaining the temperature inside the autoclave at 150°C.
  • the corrosion rate (mm/year) was determined from the mass, density, and surface area.
  • the test piece after 96 hours was further observed using a magnifying glass with a magnification of 10 times and an optical microscope with a magnification of 100 times to confirm the presence or absence of pitting corrosion. If the obtained corrosion rate was 0.100 mm/year or less and no pitting corrosion was confirmed, it was judged that the corrosion resistance was excellent in a corrosive environment containing SOx and NOx (in Table 3, "corrosion resistance ( "EX (Excellent)" in the "150°C)" column.
  • the steel plates of test numbers 1 to 16 had Fn2 of 0.80 or more and were manufactured by the above-mentioned preferred manufacturing method. As a result, these steel plates had a total number density of specific inclusions of 1000 pieces/cm 2 or more. As a result, these steel plates had a reduction of area Ra of 70% or more in the hot workability test, indicating excellent hot workability.
  • the steel plates of test numbers 20 and 21 had too high Fn1.
  • the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions was less than 45.0%.
  • these steel plates did not exhibit excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.
  • the steel plates of test numbers 22 and 23 had too low Ca content.
  • the steel plate of test number 24 had too low Mg content. As a result, in this steel sheet, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions was less than 45.0%. As a result, this steel plate did not exhibit excellent corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.
  • the steel plate of test number 25 had too low Ca content, too low Mg content, and too low Fn1.
  • Example 2 the effect of the martensitic stainless steel material according to the present embodiment was confirmed when the Cu content was 0.50% or more and the W content was 0.01% or more.
  • molten steel having the chemical composition shown in Tables 4-1 and 4-2 was produced.
  • "-" in Table 4-2 means that the content of the corresponding element was at the impurity level.
  • the Nb content of test number 1 was rounded to the second decimal place, meaning it was 0%.
  • the Zr content of Test No. 1 was rounded to the fourth decimal place, meaning that it was 0%.
  • the B and REM content of Test No. 1 was rounded to the fifth decimal place, meaning that it was 0%.
  • Table 5 shows Fn1 and Fn2 determined from the chemical composition of each test number listed in Tables 4-1 and 4-2 and the above definitions.
  • molten steel for each test number was manufactured as follows. Molten steel containing Cr was stored in a ladle, and a well-known crude decarburization refining process and a Cr reduction treatment process were performed using the AOD method. After the Cr reduction treatment step, a slag removal treatment step was carried out to remove slag from the molten steel. Furthermore, a well-known final decarburization refining process and a Cr reduction treatment process were performed using the VOD method.
  • the holding time tA (seconds) from the time when Mg was added and the uniform mixing time ⁇ elapsed until the time when Ca was added was adjusted as shown in Table 5.
  • the holding time tB (seconds) from the time when Ca was added and the uniform mixing time ⁇ elapsed until the steel was tapped was adjusted as shown in Table 5.
  • Table 5 shows the time from the time when Ca was added and the uniform mixing time ⁇ elapsed until the time when Mg was added as a holding time tA (seconds).
  • ingots were manufactured from the manufactured molten steel of each test number by the ingot forming method.
  • the ingots of each test number were heated at 1250°C for 3 hours.
  • Hot forging was performed on the heated ingot to produce a plurality of blocks for each test number.
  • Hot rolling was performed on one block of each test number. Specifically, the blocks of each test number after hot forging were heated at 1230° C. for 3 hours, and then hot rolled. In this way, steel materials (steel plates) of each test number having a thickness of 13 mm were manufactured.
  • Example 2 the manufactured steel materials of each test number were quenched. Specifically, the steel plates of each test number were held at 910° C. for 15 minutes and then cooled with water. After quenching, the steel plates of each test number were tempered at the tempering temperature (° C.) listed in Table 5 and for the tempering time (minutes) listed in Table 5. Through the above manufacturing process, steel plates of each test number were manufactured.
  • the number density of coarse Mg oxides for each test number obtained is shown in the "MgO (pieces/cm 2 )" column of Table 6. Furthermore, the total number density of coarse Ca oxides, coarse Ca sulfides, and coarse Mg oxides for each test number is shown in the "Specific inclusions (pieces/cm 2 )” column of Table 6. Furthermore, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions in each test number is shown in the "MgO ratio (%)" column of Table 6.
  • a hot workability test (Greeble test) was conducted on the blocks of each test number using the method described above.
  • the block of each test number means the block obtained by implementing hot forging with respect to the ingot manufactured from the molten steel of each test number.
  • Round bar test pieces were prepared from the blocks of each test number. Specifically, for each test number block, the direction in which hot rolling was performed (corresponding to the rolling direction of the manufactured steel sheet) was specified. Furthermore, among the surfaces of the blocks of each test number, the surface on which hot rolling was performed (the surface perpendicular to the thickness direction of the steel plate) was identified. Among the blocks with each test number, in a cross section perpendicular to the hot rolling direction (rolling direction of the steel plate), from the center position of the intersection of two diagonals and the hot rolling surface, the round bar A test piece was prepared.
  • the round bar test piece had a diameter of 10 mm and a length of 130 mm.
  • the longitudinal direction of the round bar test piece was parallel to the direction in which the block was hot rolled (the rolling direction of the steel plate).
  • a tensile test was conducted at a strain rate of 10 s ⁇ 1 to break the round bar test piece of each test number.
  • the aperture value Ra (%) was determined from the broken round bar test piece of each test number.
  • the aperture value Ra of each test number obtained is shown in the "Ra (%)" column of Table 6.
  • a corrosion resistance test (corrosion rate test) was conducted on the steel plates of each test number using the method described above. Specifically, a test piece with a length of 30 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 2 mm was prepared from the center position of the thickness of the steel plate of each test number. Note that the longitudinal direction of the test piece was parallel to the rolling direction.
  • the test pieces of each test number were immersed in a 5.0% by mass aqueous sodium chloride solution in an autoclave.
  • a mixed gas SO 2 , NO 2 , and CO 2
  • a mixed gas with a total pressure of 130 bar, an SO 2 concentration of 10 ppm, and a NO 2 concentration of 10 ppm was pressurized and sealed in the autoclave.
  • a 96 hour corrosion rate test was conducted with the temperature inside the autoclave maintained at 175°C.
  • the corrosion rate (mm/year) was determined from the mass, density, and surface area.
  • the test piece after 96 hours was further observed using a magnifying glass with a magnification of 10 times and an optical microscope with a magnification of 100 times to confirm the presence or absence of pitting corrosion. If the obtained corrosion rate was 0.100 mm/year or less and no pitting corrosion was confirmed, it was judged that the corrosion resistance was even better in a corrosive environment containing SOx and NOx (in Table 6, "corrosion resistance”) (175°C)" column).
  • Steel plates with test numbers 28 to 42 further had Fn2 of 0.80 or more and were manufactured by the above-mentioned preferred manufacturing method. As a result, these steel plates had a total number density of specific inclusions of 1000 pieces/cm 2 or more. As a result, these steel plates had a reduction of area Ra of 70% or more in the hot workability test, indicating excellent hot workability.
  • Steel plates with test numbers 47 and 48 had too high Fn1. As a result, in these steel plates, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions was less than 45.0%. As a result, these steel plates did not exhibit superior corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.
  • the steel plate of test number 49 had too low Mg content. As a result, in this steel sheet, the number ratio of coarse Mg oxides to specific inclusions was less than 45.0%. As a result, this steel plate did not exhibit superior corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.
  • the steel plate of test number 53 had too high a Cu content.
  • the steel plate of test number 54 had too low Cr content. As a result, this steel plate did not exhibit superior corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.
  • the steel plate of test number 55 had too low Ni content.
  • the steel plate of test number 56 had too low Mo content. As a result, this steel plate did not exhibit superior corrosion resistance in a corrosive environment containing SOx and NOx in a corrosion resistance test.

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Abstract

高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する、マルテンサイト系ステンレス鋼材を提供する。本開示によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、明細書に記載の化学組成を満たし、かつ、式（１）を満たす。降伏強度が８６２ＭＰａ以上である。マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物とに対する、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上である。　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。

Description

マルテンサイト系ステンレス鋼材
　本開示は鋼材に関し、さらに詳しくは、マルテンサイト系ステンレス鋼材に関する。
　現在、地上での二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度上昇が世界的に問題となっている。そのため、ＣＯ２の排出を抑制する取り組みが進められてきている。このようなＣＯ２の排出を抑制する取り組みの中で、特に、ＣＣＵＳが注目されている。
　ＣＣＵＳは、Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｉｏｘｉｄｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ，　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｏｒａｇｅの略称である。すなわち、ＣＣＵＳは、ＣＯ２の回収、利用、及び、貯留の３つの技術を含む。このうち、ＣＯ２を貯留する技術として、発電所や工場等の産業施設から排出されたＣＯ２を回収し、枯渇油井にＣＯ２を圧入して貯留する技術が注目されてきている。
　このようなＣＯ２貯留技術に用いられる鋼材には、枯渇油井にＣＯ２を圧入するため、高い強度が求められる。また、ＣＯ２は、鋼材を腐食させる腐食性物質である。そのため、ＣＯ２貯留技術に用いられる鋼材には、ＣＯ２を多く含有する腐食環境での優れた耐食性が求められる。
　これまでに、高強度を有し、腐食環境での耐食性に優れる鋼材として、ＡＰＩ　Ｌ８０　１３Ｃｒ鋼材や、Ｃ含有量を低減したスーパー１３Ｃｒ鋼材等に代表される、１３質量％程度のＣｒを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼材が知られている。具体的に、特開２０００－１９２１９６号公報（特許文献１）、及び、特開２０１２－１３６７４２号公報（特許文献２）は、高強度であり、腐食環境での耐食性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼材を提案する。
　特許文献１に提案されるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、油井用マルテンサイト系ステンレス鋼であって、重量％で、Ｃ：０．００１～０．０５％、Ｓｉ：０．０５～１％、Ｍｎ：０．０５～２％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：９～１４％、Ｍｏ：３．１～７％、Ｎｉ：１～８％、Ｃｏ：０．５～７％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．１％、Ｎ：０．０５％以下、Ｏ（酸素）：０．０１％以下、Ｃｕ：０～５％、Ｗ：０～５％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。Ｍｏを含有した場合、Ｍｓ点が低下する。そこで、この鋼材は、Ｍｏと共にＣｏを含有することで、Ｍｓ点の低下を抑えてミクロ組織をマルテンサイト単相組織とする。その結果、この鋼材は、降伏強度５５１ＭＰａ以上の強度を維持しつつ、腐食環境での耐食性を高めることができる、と特許文献１には開示されている。
　特許文献２に提案されるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管であって、質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：０．１～２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：１４．０～１５．５％、Ｎｉ：５．５～７．０％、Ｍｏ：２．０～３．５％、Ｃｕ：０．３～３．５％、Ｖ：０．２０％以下、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎ：０．０６％以下を含み、残部がＦｅ及び不純物からなる。この鋼材は、降伏強度が６５５～８６２ＭＰａであり、降伏比が０．９０以上である。この鋼材は、Ｃ含有量を０．０１％以下とし、Ｃｒ、Ｎｉ及びＭｏを適正範囲に調整し、さらに、適性量のＣｕ及びＶ又は適性量のＷを含有させることにより、腐食環境において優れた耐食性が得られる、と特許文献２には開示されている。
特開２０００－１９２１９６号公報 特開２０１２－１３６７４２号公報
　上述のとおり、二酸化炭素（ＣＯ２）の貯留技術では、回収されたＣＯ２を枯渇油井等に圧入し、貯留する。一方、発電所や工場等の産業施設から回収されたＣＯ２には、ＳＯｘやＮＯｘ等の酸化物が混入する場合がある。ＳＯｘとは、ＳＯ２に代表される硫黄酸化物の総称である。ＮＯｘとは、ＮＯ２に代表される窒素酸化物の総称である。ＳＯｘやＮＯｘは水に溶解して、酸性化合物（硫酸、硝酸等）を形成する。すなわち、ＣＯ２にＳＯｘやＮＯｘが混入すると、腐食環境が酸性に傾き、腐食環境中の鋼材がさらに腐食されやすくなる。そのため、このような二酸化炭素の貯留技術に用いられる鋼材には、高強度だけでなく、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性も求められる。
　上記特許文献１及び２では、高強度と、腐食環境における優れた耐食性とを有するマルテンサイト系ステンレス鋼材を提案する。しかしながら上記特許文献１及び２では、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における鋼材の耐食性について、何ら検討されていない。
　本開示の目的は、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する、マルテンサイト系ステンレス鋼材を提供することである。
　本開示によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、
　質量％で、
　Ｃ：０．０３０％以下、
　Ｓｉ：１．００％以下、
　Ｍｎ：１．００％以下、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ｃｒ：１１．００～１４．００％、
　Ｎｉ：４．００～７．５０％、
　Ｍｏ：１．５０～４．５０％、
　Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
　Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
　Ｖ：０．０１～１．００％、
　Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
　Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
　Ａｌ：０．００１～０．１００％、
　Ｎ：０．０５００％以下、
　Ｏ：０．０５００％以下、
　Ｃｕ：０～３．５０％、
　Ｎｂ：０～０．５０％、
　Ｚｒ：０～０．０５０％、
　Ｗ：０～２．００％、
　Ｂ：０～０．００５０％、
　希土類元素：０～０．００５０％、及び、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の元素の含有量の範囲内において、前記元素の含有量が、式（１）を満たし、
　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、
　円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物とに対する、前記円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上である。
　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　本開示によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　まず本発明者らは、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有するマルテンサイト系ステンレス鋼材について、化学組成の観点から検討した。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｃｒ：１１．００～１４．００％、Ｎｉ：４．００～７．５０％、Ｍｏ：１．５０～４．５０％、Ｃｏ：０．０１～０．５０％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％、Ｖ：０．０１～１．００％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、Ａｌ：０．００１～０．１００％、Ｎ：０．０５００％以下、Ｏ：０．０５００％以下、Ｃｕ：０～３．５０％、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．０５０％、Ｗ：０～２．００％、Ｂ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物からなるマルテンサイト系ステンレス鋼材であれば、８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを両立できる可能性があると考えた。
　ここで、上述の化学組成を有し、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有するマルテンサイト系ステンレス鋼材では、鋼材中の酸素（Ｏ）をＣａでＣａ酸化物として固定して、鋼材中のＯ固溶量を低減する場合がある。この場合、鋼材中にはＣａ酸化物が形成される。一方、本発明者らの詳細な検討の結果、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境では、粗大なＣａ酸化物が孔食の起点になりやすいことが判明した。ここで、上述のとおり、ＳＯｘやＮＯｘが混入した場合、腐食環境が酸性に傾き、環境中のｐＨが低下する。一方、Ｃａ酸化物は酸性環境下において溶解しやすい。そのため、ＳＯｘやＮＯｘが混入してｐＨが低下した腐食環境では粗大なＣａ酸化物が溶解し、孔食の起点となる可能性がある。すなわち、鋼材中に粗大なＣａ酸化物が多数形成されていると、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境では、優れた耐食性が得られない可能性があることが、本発明者らの検討により明らかになった。
　そこで本発明者らは、Ｃａに代えて、ＭｇでＯをＭｇ酸化物として固定して、鋼材の耐食性を高めることを考えた。Ｍｇ酸化物は、Ｃａ酸化物と比較して、酸性環境下でも溶解しにくい。そのため、Ｃａ酸化物に代えてＭｇ酸化物を鋼材中に形成すれば、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における鋼材の耐食性を高められる可能性がある。
　ここで、本明細書において、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物を「粗大Ｃａ酸化物」ともいう。本明細書においてさらに、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物を「粗大Ｃａ硫化物」ともいう。本明細書においてさらに、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物を「粗大Ｍｇ酸化物」ともいう。本明細書においてさらに、粗大Ｃａ酸化物と、粗大Ｃａ硫化物と、粗大Ｍｇ酸化物とを総称して、「特定介在物」ともいう。特定介在物は、上述の化学組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼材において、Ｏ又はＳを、Ｃａ又はＭｇにより酸化物又は硫化物として固定した結果、得られる介在物である。
　本発明者らの詳細な検討の結果、粗大Ｃａ酸化物と、粗大Ｃａ硫化物と、粗大Ｍｇ酸化物とに対する、粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上であれば、上述の化学組成を有するマルテンサイト系ステンレス鋼材では、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを両立できることが明らかになった。すなわち、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　以上の知見に基づく本発明者らのさらなる詳細な検討の結果、上述の化学組成に加えてさらに、化学組成が次の式（１）を満たすことで、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を、安定して４５．０％以上に高められることが明らかになった。
　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　Ｆｎ１＝Ｃａ＋Ｍｇと定義する。Ｆｎ１は、Ｃａ酸化物及びＭｇ酸化物に関する指標である。Ｆｎ１が低すぎれば、Ｃａ及びＭｇがＯを酸化物として十分に固定できず、鋼材中にＯが一部固溶状態で残存する。一方、Ｆｎ１が高すぎれば、ＣａによりＭｇ酸化物が改質され、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が低下する場合がある。したがって、本実施形態では、上述の化学組成を有することを前提に、Ｆｎ１を０．００１０～０．００５０とする。
　以上のとおり、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　以上の知見に基づいて完成した本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の要旨は、次のとおりである。
　［１］
　マルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
　質量％で、
　Ｃ：０．０３０％以下、
　Ｓｉ：１．００％以下、
　Ｍｎ：１．００％以下、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ｃｒ：１１．００～１４．００％、
　Ｎｉ：４．００～７．５０％、
　Ｍｏ：１．５０～４．５０％、
　Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
　Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
　Ｖ：０．０１～１．００％、
　Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
　Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
　Ａｌ：０．００１～０．１００％、
　Ｎ：０．０５００％以下、
　Ｏ：０．０５００％以下、
　Ｃｕ：０～３．５０％、
　Ｎｂ：０～０．５０％、
　Ｚｒ：０～０．０５０％、
　Ｗ：０～２．００％、
　Ｂ：０～０．００５０％、
　希土類元素：０～０．００５０％、及び、
　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の元素の含有量の範囲内において、前記元素の含有量が、式（１）を満たし、
　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、
　円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物とに対する、前記円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上である、
　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　［２］
　［１］に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
　Ｃｕ：０．０１～３．５０％、
　Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
　Ｚｒ：０．００１～０．０５０％、
　Ｗ：０．０１～２．００％、
　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、及び、
　希土類元素：０．０００１～０．００５０％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
　［３］
　［１］又は［２］に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の元素の含有量の範囲内において、前記元素の含有量が、式（２）を満たし、
　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、
　前記円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、前記円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、前記円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物との総個数密度が１０００個／ｃｍ２以上である、
　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
　Ｃａ／Ｓ≧０．８０　（２）
　ここで、式（２）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、鋼管であってもよく、丸鋼（中実材）であってもよく、鋼板であってもよい。なお、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。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。
　以下、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材について詳述する。元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。また、以下の説明では、マルテンサイト系ステンレス鋼材を、単に「鋼材」ともいう。
　［化学組成］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、次の元素を含有する。
　Ｃ：０．０３０％以下
　炭素（Ｃ）は不可避に含有される。つまり、Ｃ含有量の下限は０％超である。Ｃは、鋼材の焼入れ性を高めて鋼材の強度を高める。一方、Ｃ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎる。その結果、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．０３０％以下である。Ｃ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０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１８％である。Ｃ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃ含有量の極端な低減は、製造コストを高める。したがって、工業生産を考慮すれば、Ｃ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％である。
　Ｓｉ：１．００％以下
　ケイ素（Ｓｉ）は不可避に含有される。つまり、Ｓｉ含有量の下限は０％超である。Ｓｉは、鋼を脱酸する。一方、Ｓｉ含有量が高すぎれば、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、Ｓｉ含有量は１．００％以下である。上記効果を有効に得るためのＳｉ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０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４５％である。
　Ｍｎ：１．００％以下
　マンガン（Ｍｎ）は不可避に含有される。つまり、Ｍｎ含有量の下限は０％超である。Ｍｎは、鋼材の焼入れ性を高めて、鋼材の強度を高める。一方、Ｍｎ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は１．００％以下である。上記効果を有効に得るためのＭｎ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０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．９０％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％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
　Ｐ：０．０３０％以下
　燐（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｐ含有量の下限は０％超である。Ｐ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｐが結晶粒界に偏析して、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０３０％以下である。Ｐ含有量の好ましい上限は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０．０１８％である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを高める。したがって、工業生産を考慮すれば、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０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
　Ｓ：０．００５０％以下
　硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｓ含有量の下限は０％超である。Ｓ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｓが結晶粒界に偏析して、鋼材の熱間加工性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．００５０％以下である。Ｓ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。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを高める。したがって、工業生産を考慮すれば、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０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％である。
　Ｃｒ：１１．００～１４．００％
　クロム（Ｃｒ）は鋼材の表面に不働態皮膜を形成して、鋼材の耐食性を高める。Ｃｒ含有量が低すぎれば、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含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、フェライトが組織中に含まれ、十分な強度が確保し難くなる場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は１１．００～１４．００％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は１１．２０％であり、さらに好ましくは１１．４０％であり、さらに好ましくは１１．６０％であり、さらに好ましくは１１．８０％であり、さらに好ましくは１２．００％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は１３．８０％であり、さらに好ましくは１３．６０％であり、さらに好ましくは１３．５０％である。
　Ｎｉ：４．００～７．５０％
　ニッケル（Ｎｉ）は鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の降伏強度を高める。Ｎｉはさらに、鋼材の熱間加工性を高める。Ｎｉ含有量が低すぎれば、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、Ｎｉ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐食性が低下する場合がある。したがって、Ｎｉ含有量は４．００～７．５０％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は４．２０％であり、さらに好ましくは４．５０％であり、さらに好ましくは５．００％であり、さらに好ましくは５．２０％であり、さらに好ましくは５．３０％であり、さらに好ましくは５．５０％である。Ｎｉ含有量の好ましい上限は７．４０％であり、さらに好ましくは７．２０％であり、さらに好ましくは７．００％であり、さらに好ましくは６．５０％である。
　Ｍｏ：１．５０～４．５０％
　モリブデン（Ｍｏ）は不働態皮膜を安定化して、鋼材の耐食性を高める。Ｍｏ含有量が低すぎれば、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含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、オーステナイトが安定化しにくくなる。その結果、焼戻し後のミクロ組織中にフェライトが多く含まれ、鋼材の耐食性が低下する場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は１．５０～４．５０％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は１．８０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは２．３０％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は４．３０％であり、さらに好ましくは４．００％であり、さらに好ましくは３．８０％である。
　Ｃｏ：０．０１～０．５０％
　コバルト（Ｃｏ）は不働態皮膜を安定化して、鋼材の耐食性を高める。Ｃｏはさらに、鋼材の焼入性を高め、鋼材の降伏強度を高める。Ｃｏ含有量が低すぎれば、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、Ｃｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。したがって、Ｃｏ含有量は０．０１～０．５０％である。Ｃｏ含有量の好ましい下限は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％である。Ｃｏ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％である。
　Ｔｉ：０．０５～０．３０％
　チタン（Ｔｉ）はＣ及び／又はＮと結合して炭化物又は窒化物を形成する。その結果、鋼材の降伏強度を高める。Ｔｉ含有量が低すぎれば、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含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．０５～０．３０％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０８％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．２５％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。
　Ｖ：０．０１～１．００％
　バナジウム（Ｖ）は鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の降伏強度を高める。Ｖ含有量が低すぎれば、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、Ｖ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が高くなりすぎ、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．０１～１．００％である。Ｖ含有量の好ましい下限は０．０２％であり、さらに好ましくは０．０４％である。Ｖ含有量の好ましい上限は０．８０％であり、さらに好ましくは０．６０％である。
　Ｃａ：０．０００５～０．００５０％
　カルシウム（Ｃａ）は鋼材中のＳを硫化物として固定することで無害化し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｃａ含有量が低すぎれば、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、Ｃａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中に粗大なＣａ酸化物が形成され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０．０００５～０．００５０％である。Ｃａ含有量の好ましい下限は０．０００６％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
　Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％
　マグネシウム（Ｍｇ）は鋼材中のＯを酸化物として固定することで無害化し、鋼材の耐食性を高める。Ｍｇ含有量が低すぎれば、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、Ｍｇ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中に粗大なＭｇ酸化物が形成され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０．０００５～０．００５０％である。Ｍｇ含有量の好ましい下限は０．０００６％であり、さらに好ましくは０．０００７％であり、さらに好ましくは０．０００８％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３５％である。
　Ａｌ：０．００１～０．１００％
　アルミニウム（Ａｌ）は鋼を脱酸する。Ａｌ含有量が低すぎれば、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含有量が高すぎれば、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して、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００１～０．１００％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％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０．０６０％であり、さらに好ましくは０．０５５％であり、さらに好ましくは０．０５０％であり、さらに好ましくは０．０４０％である。本明細書でいうＡｌ含有量は、ｓｏｌ．Ａｌ（酸可溶Ａｌ）の含有量を意味する。
　Ｎ：０．０５００％以下
　窒素（Ｎ）は不可避に含有される。つまり、Ｎ含有量の下限は０％超である。ＮはＴｉと結合して微細なＴｉ窒化物を形成する。その結果、鋼材の降伏強度を高める。一方、Ｎ含有量が高すぎれば、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され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．０５００％以下である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．０４５０％であり、さらに好ましくは０．０４００％であり、さらに好ましくは０．０３５０％であり、さらに好ましくは０．０３００％である。上記効果をより有効に得るためのＮ含有量の好ましい下限は０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００４０％である。
　Ｏ：０．０５００％以下
　酸素（Ｏ）は、不可避に含有される不純物である。つまり、Ｏ含有量の下限は０％超である。Ｏは酸化物を形成して、鋼材の耐食性を低下させる。そのため、Ｏ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の耐食性が顕著に低下する。したがって、Ｏ含有量は０．０５００％以下である。Ｏ含有量の好ましい上限は０．０４００％であり、さらに好ましくは０．０３００％であり、さらに好ましくは０．０２００％である。Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｏ含有量の極端な低減は、製造コストを高める。したがって、工業生産を考慮すれば、Ｏ含有量の好ましい下限は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％である。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、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、意図的に含有させるものではなく、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス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］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｎｂ、及び、Ｚｒ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。これらの元素は任意元素であり、いずれも、鋼材の強度を高める。
　Ｃｕ：０～３．５０％
　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。含有される場合、Ｃｕは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の降伏強度を高める。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。一方、Ｃｕ含有量が高すぎれば、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、Ｃｕ含有量は０～３．５０％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは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０．１０％である。Ｃｕ含有量の好ましい上限は３．３０％であり、さらに好ましくは３．１０％であり、さらに好ましくは２．９０％であり、さらに好ましくは２．７０％である。なお、後述のとおり、Ｃｕ含有量の下限は０．５０％であってもよい。この場合、Ｃｕ含有量のさらに好ましい下限は０．６０％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％である。また、後述のとおり、Ｃｕ含有量の上限は０．５０％未満であってもよい。この場合、Ｃｕ含有量のさらに好ましい上限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．４３％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
　Ｎｂ：０～０．５０％
　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。含有される場合、ＮｂはＣ及び／又はＮと結合して炭化物及び／又は炭窒化物を形成する。その結果、鋼材の降伏強度を高める。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。一方、Ｎｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭化物及び／又は炭窒化物が過剰に形成され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０～０．５０％である。Ｎｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％である。Ｎｂ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０．２０％であり、さらに好ましくは０．１０％である。
　Ｚｒ：０～０．０５０％
　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。含有される場合、Ｚｒは炭化物及び／又は炭窒化物を形成する。その結果、鋼材の降伏強度を高める。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。一方、Ｚｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、炭化物及び／又は炭窒化物が過剰に形成され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０～０．０５０％である。Ｚｒ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％である。Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２０％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｗを含有してもよい。
　Ｗ：０～２．００％
　タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｗ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｗは不働態皮膜を安定化して、鋼材の耐食性を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。一方、Ｗ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な炭化物が形成され、鋼材の耐食性が低下する場合がある。したがって、Ｗ含有量は０～２．００％である。Ｗ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは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０．１０％である。Ｗ含有量の好ましい上限は１．７０％であり、さらに好ましくは１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．６０％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ、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。これらの元素は任意元素であり、いずれも、鋼材の熱間加工性を高める。
　Ｂ：０～０．００５０％
　ホウ素（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。含有される場合、Ｂは結晶粒界を強化して、鋼材の熱間加工性を高める。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。一方、Ｂ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、Ｃｒ炭硼化物が生成して、鋼材の耐食性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０～０．００５０％である。Ｂ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３５％である。
　希土類元素（ＲＥＭ）：０～０．００５０％
　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。含有される場合、ＲＥＭは介在物の形態を制御して、鋼材の熱間加工性を高める。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。一方、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、粗大な酸化物が形成され、鋼材の耐食性が低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．００５０％である。ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０％超であり、さらに好ましくは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％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００４５％であり、さらに好ましくは０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００２５％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種以上の元素である。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である。
　好ましくは、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上でさらに、Ｃｕ含有量が０．５０％以上であり、かつ、Ｗ含有量が０．０１％以上である。この場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有する。より具体的には、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材のうち、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｃｒ：１１．００～１４．００％、Ｎｉ：４．００～７．５０％、Ｍｏ：１．５０～４．５０％、Ｃｕ：０．５０～３．５０％、Ｃｏ：０．０１～０．５０％、Ｗ：０．０１～２．００％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％、Ｖ：０．０１～１．００％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、Ａｌ：０．００１～０．１００％、Ｎ：０．０５００％以下、Ｏ：０．０５００％以下、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．０５０％、Ｂ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物からなる場合、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性とを有する。
　言い換えると、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、質量％で、Ｃ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．００％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｃｒ：１１．００～１４．００％、Ｎｉ：４．００～７．５０％、Ｍｏ：１．５０～４．５０％、Ｃｏ：０．０１～０．５０％、Ｔｉ：０．０５～０．３０％、Ｖ：０．０１～１．００％、Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、Ａｌ：０．００１～０．１００％、Ｎ：０．０５００％以下、Ｏ：０．０５００％以下、Ｃｕ：０～０．５０％未満、Ｎｂ：０～０．５０％、Ｚｒ：０～０．０５０％、Ｗ：０～２．００％、Ｂ：０～０．００５０％、希土類元素：０～０．００５０％、及び、残部：Ｆｅ及び不純物からなる化学組成を有していてもよい。
　［式（１）］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有することを前提に、次の式（１）を満たす。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、本実施形態の他の構成を満たすことを条件に、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）
　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　Ｆｎ１（＝Ｃａ＋Ｍｇ）は、Ｃａ酸化物及びＭｇ酸化物に関する指標である。Ｆｎ１が低すぎれば、Ｃａ及びＭｇがＯを酸化物として十分に固定できず、鋼材中にＯが一部固溶状態で残存する。一方、Ｆｎ１が高すぎれば、ＣａによりＭｇ酸化物が改質され、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が低下する場合がある。したがって、本実施形態では、上述の化学組成を有することを前提に、Ｆｎ１を０．００１０～０．００５０とする。
　Ｆｎ１の好ましい下限は０．００１２であり、さらに好ましくは０．００１５である。Ｆｎ１の好ましい上限は０．００４８であり、さらに好ましくは０．００４５である。
　［降伏強度］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有していても、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有する。
　すなわち、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の降伏強度は、８６２ＭＰａ（１２５ｋｓｉ）以上である。降伏強度の上限は特に限定されないが、本実施形態の鋼材の降伏強度の上限はたとえば、１０３４ＭＰａ（１５０ｋｓｉ）である。鋼材の降伏強度のさらに好ましい上限は１０００ＭＰａ（１４５ｋｓｉ）である。本明細書において降伏強度とは、以下に記載のＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠した常温（２４±３℃）での引張試験により得られた、０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を意味する。
　具体的に、本実施形態では、降伏強度を次の方法で求める。まず、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材から、引張試験片を作製する。引張試験片のサイズは特に限定されない。引張試験片はたとえば、平行部径が８．９ｍｍ、標点距離が３５．６ｍｍの丸棒引張試験片とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から引張試験片を作製する。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。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から引張試験片を作製する。なお、本明細書において、丸鋼のＲ／２位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面において、半径Ｒの中央位置を意味する。また、この場合、引張試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から引張試験片を作製する。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。作製した引張試験片を用いて、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して、常温（２４±３℃）で引張試験を行い、０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を求める。求めた０．２％オフセット耐力を降伏強度（ＭＰａ）と定義する。
　［粗大Ｍｇ酸化物の個数比率］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上である。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　上述のとおり、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物を、「粗大Ｃａ酸化物」ともいう。また、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物を、「粗大Ｃａ硫化物」ともいう。さらに、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物を、「粗大Ｍｇ酸化物」ともいう。さらに、粗大Ｃａ酸化物と、粗大Ｃａ硫化物と、粗大Ｍｇ酸化物とを総称して、「特定介在物」ともいう。
　ここで、粗大Ｃａ酸化物は、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境において孔食の起点になりやすい。そのため、本実施形態では、特定介在物のうちの粗大Ｍｇ酸化物の比率を高め、粗大Ｃａ酸化物の個数を低減する。その結果、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境であっても優れた耐食性が得られる。したがって、本実施形態では、上述の化学組成を有し、式（１）を満たすことを前提に、特定介在物に対する、粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上とする。
　本実施形態において、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率の好ましい下限は４６．０％であり、さらに好ましくは４８．０％であり、さらに好ましくは５０．０％である。本実施形態では、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率の上限は特に限定されないが、たとえば、９９．０％であってもよい。
　本実施形態において、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率は、次の方法で求める。まず、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材から、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度を求める。ここで、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材において、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物とは、明確な分離が困難である。また、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物とのそれぞれの個数密度を求める必要はない。したがって、本実施形態では、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度を求める。
　具体的に、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材から、圧延方向及び圧下方向を含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から、管軸方向と肉厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置を中央に含み、軸方向と、当該断面における径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から、圧延方向と板厚方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。試験片の大きさは特に限定されないが、たとえば、２２ｍｍ×２２ｍｍの観察面を含む試験片とする。
　作製した試験片を樹脂埋めして、観察面を研磨する。研磨後の観察面のうち、任意の１０視野を観察する。各視野の面積は、たとえば、１００ｍｍ２（１０ｍｍ×１０ｍｍ）とする。観察面において、円相当径が２．０μｍ以上の粒子をコントラストから特定する。各粒子の円相当径は、画像解析によって求めることができる。特定した円相当径が２．０μｍ以上の粒子について、元素濃度分析（ＥＤＳ分析）を実施する。ＥＤＳ分析では、加速電圧を２０ｋＶとし、対象元素をＮ、Ｏ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｂとして定量する。
　各粒子のＥＤＳ分析結果に基づいて、質量％で、Ｃａ含有量が３％以上であり、Ｍｇ含有量が５％以下であり、Ｔｉ含有量が３０％未満であり、Ａｌ含有量が３０％未満の粒子を、「粗大Ｃａ酸化物又は粗大Ｃａ硫化物」と特定する。各粒子のＥＤＳ分析結果に基づいてさらに、質量％で、Ｍｇ含有量が５％超であり、Ｓ含有量が１５％未満であり、Ｔｉ含有量が３０％未満であり、Ａｌ含有量が３０％未満の粒子を、「粗大Ｍｇ酸化物」と特定する。
　１０視野で特定された粗大Ｃａ酸化物又は粗大Ｃａ硫化物の総個数と、１０視野の総面積とに基づき、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度（個／ｃｍ２）を求める。同様に、１０視野で特定された粗大Ｍｇ酸化物の総個数と、１０視野の総面積とに基づき、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度（個／ｃｍ２）を求める。なお、本実施形態では、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度はいずれも、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。
　得られた粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度（個／ｃｍ２）、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度（個／ｃｍ２）の合計を、特定介在物の総個数密度（個／ｃｍ２）とする。さらに、得られた特定介在物の総個数密度（個／ｃｍ２）に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数密度（個／ｃｍ２）の比率を、百分率で求め、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率（％）とする。なお、特定介在物、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度は、走査電子顕微鏡に組成分析機能を付与された装置（ＳＥＭ－ＥＤＳ装置）を用いて求めることができる。ＳＥＭ－ＥＤＳ装置としてたとえば、ＦＥＩ（ＡＳＰＥＸ）社製の介在物自動分析装置である商品名：Ｍｅｔａｌｓ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｚｅｒを用いることができる。
　［耐食性］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有する。本実施形態において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有するとは、以下に記載の１５０℃における腐食速度試験において、腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されないことを意味する。
　具体的に、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材に対して、腐食速度試験を実施する。具体的に、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材から、腐食速度試験用の試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から試験片を作製する。この場合、試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から試験片を作製する。この場合、試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から試験片を作製する。この場合、試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。試験片は、たとえば、長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片である。
　オートクレーブに試験片を入れ、５．０質量％塩化ナトリウム水溶液を試験片が浸漬するように注入する。オートクレーブ内にＳＯ２と、ＮＯ２と、ＣＯ２との混合ガスを加圧封入して腐食速度試験を開始する。このとき、混合ガスの全圧は１３０ｂａｒとし、混合ガス中のＳＯ２濃度は１０ｐｐｍとし、混合ガス中のＮＯ２濃度は１０ｐｐｍとする。また、腐食速度試験の試験時間は９６時間とし、試験中のオートクレーブ内の温度を１５０℃に維持する。
　９６時間経過後の試験片の質量と、密度と、表面積とを求め、試験片の腐食速度（ｍｍ／年）を求める。なお本実施形態では、腐食速度は、得られた数値の小数第四位を四捨五入して求める。さらに、９６時間経過後の試験片の表面を、拡大率が１０倍のルーペで観察して、孔食の有無を確認する。ルーペによる観察により孔食の発生が疑われる場合さらに、倍率１００倍の光学顕微鏡で観察して、孔食の有無を確認する。本実施形態では、得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されない場合、鋼材はＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有すると判断する。
　上述のとおり、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成に加えてさらにＣｕ含有量：０．５０～３．５０％、及び、Ｗ含有量：０．０１～２．００％を満たす場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有する。本実施形態において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有するとは、１７５℃における腐食速度試験において、腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されないことを意味する。具体的には、上述の腐食速度試験のうち、オートクレーブ内の温度を１７５℃にする以外は、上述の条件にて、腐食速度試験を実施する。その結果、得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されない場合、鋼材はＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有すると判断する。
　［ミクロ組織］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材のミクロ組織は、マルテンサイトを主体とする。本明細書において「マルテンサイトを主体とする」とは、ミクロ組織が、体積率で、０～５％の残留オーステナイト、０～５％のフェライト、及び、残部がマルテンサイトからなることを意味する。本明細書において、「残留オーステナイト、フェライト、及び、マルテンサイトからなる」とは、残留オーステナイト、フェライト、及び、マルテンサイト以外の相が無視できるほど少ないことを意味する。たとえば、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の化学組成においては、析出物や介在物の体積率は、残留オーステナイト、フェライト、及び、マルテンサイトの体積率と比較して、無視できるほど小さい。すなわち、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材のミクロ組織には、残留オーステナイト、フェライト、及び、マルテンサイト以外に、析出物や介在物等を微小量含んでもよい。
　上述の化学組成を有する鋼材のミクロ組織が、マルテンサイトを主体とすれば、本実施形態の他の構成を満たすことを条件に、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。そこで、本実施形態では、上述の化学組成を有し、本実施形態の他の構成を満たした上で、８６２ＭＰａ以上の降伏強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する場合、当該鋼材のミクロ組織は、体積率で、０～５％の残留オーステナイト、０～５％のフェライト、及び、残部がマルテンサイトからなる、と判断する。
　なお、鋼材のミクロ組織を観察によって特定する場合、以下の方法を用いることができる。この場合、具体的に、鋼材のミクロ組織中のマルテンサイトの体積率（％）は、以下に示す方法で求めた残留オーステナイトの体積率（％）と、以下に示す方法で求めたフェライトの体積率（％）とを、１００％から差し引いて求める。
　［残留オーステナイトの体積率の測定方法］
　鋼材のミクロ組織中の残留オーステナイトの体積率を、Ｘ線回折法により求める。具体的には、本実施形態による鋼材から、残留オーステナイトの体積率測定用の試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から試験片を採取する。試験片の大きさは特に限定されない。試験片はたとえば、１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚さ２ｍｍである。鋼材が鋼管の場合、試験片の厚さ方向は、管径方向である。鋼材が丸鋼の場合、試験片の厚さ方向は、径方向である。鋼材が鋼板の場合、試験片の厚さ方向は、板厚方向である。作製した試験片を用いて、α相（マルテンサイト）の（１１０）面、α相の（２００）面、α相の（２１１）面、γ相（残留オーステナイト）の（１１１）面、γ相の（２００）面、及び、γ相の（２２０）面の各々のＸ線回折強度を測定し、各面の積分強度を算出する。
　Ｘ線回折強度の測定において、Ｘ線回折装置のターゲットをＣｏとし（ＣｏＫα線）、出力を３０ｋＶ－１００ｍＡとする。測定角度（２θ）を４５～１０５°とする。算出後、α相の各面と、γ相の各面との組合せ（３×３＝９組）ごとに式（Ｉ）を用いて残留オーステナイトの体積率Ｖγ（％）を算出する。そして、９組の残留オーステナイトの体積率Ｖγの平均値を、残留オーステナイトの体積率（％）と定義する。
　Ｖγ＝１００／｛１＋（Ｉα×Ｒγ）／（Ｉγ×Ｒα）｝　（Ｉ）
　ここで、Ｉαはα相の積分強度である。Ｒαはα相の結晶学的理論計算値である。Ｉγはγ相の積分強度である。Ｒγはγ相の結晶学的理論計算値である。各面でのＲα及びＲγの値は、株式会社リガク製、商品名ＲＩＮＴ－ＴＴＲに付属の残留γ定量解析システムに組み込まれた値を使用することができる。なお、残留オーステナイトの体積率は、得られた数値の小数第一位を四捨五入する。
　［フェライトの体積率の測定方法］
　鋼材のミクロ組織中のフェライトの体積率を、点算法により求める。具体的には、本実施形態による鋼材から、フェライトの体積率測定用の試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から試験片を採取する。なお、試験片の大きさは特に限定されない。また、鋼材が鋼管の場合、試験片の観察面は、鋼管の管軸方向と平行な面とする。鋼材が丸鋼の場合、試験片の観察面は、丸鋼の軸方向と平行な面とする。鋼材が鋼板の場合、試験片の観察面は、鋼板の圧延方向と平行な面とする。観察面を機械研磨した後、観察面を電解エッチングして組織現出を行う。電解エッチングは、電解液：３０％水酸化ナトリウム水溶液、電流密度：１Ａ／ｃｍ２、電解時間：１分間として実施する。
　電解エッチングされた観察面を、光学顕微鏡を用いて３０視野観察する。観察視野は、２５０μｍ×２５０μｍの長方形とする。なお、観察倍率は４００倍である。各観察視野において、フェライトと、その他の相（残留オーステナイトやマルテンサイト）とは、当業者であればコントラストから区別することができる。そのため、各観察視野におけるフェライトを、コントラストに基づいて特定する。特定されたフェライトの面積率を、ＡＳＴＭ　Ｅ５６２（２０１９）に準拠した点算法によって求める。
　具体的には、観察視野について、観察視野の上端から下端までの縦線を、等間隔に２０本引く。すなわち、２０本の縦線により、観察視野は左右方向に２１個の領域に分割される。観察視野についてさらに、観察視野の左端から右端までの横線を、等間隔に２０本引く。すなわち、２０本の横線により、観察視野は上下方向に２１個の領域に分割される。このとき、縦線と横線との交点を格子点という。すなわち、観察視野には４００個の格子点が、等間隔に配置される。ＡＳＴＭ　Ｅ５６２（２０１９）に準拠して、観察視野において、フェライトと重なる格子点を計数する。３０視野にて得られたフェライトと重なる格子点の数を、格子点の総数（４００×３０＝１２０００）で除し、フェライト面積率と定義する。本実施形態では、以上の方法で求めたフェライトの面積率を、フェライトの体積率（％）とする。なお、フェライトの体積率は、得られた数値の小数第一位を四捨五入する。
　上述のＸ線回折法で得られた残留オーステナイトの体積率（％）と、上述の点算法で得られたフェライトの体積率（％）とを用いて、鋼材のミクロ組織のマルテンサイトの体積率（％）を次の式により求める。
　マルテンサイトの体積率（％）＝１００．０－｛残留オーステナイトの体積率（％）＋フェライトの体積率（％）｝
　以上の説明のとおり、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とを有する。
　［任意の構成］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、以下に説明する構成を有していてもよい。つまり、以下に説明する構成は、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材において、任意の構成である。
　［特定介在物の総個数密度］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、上述の式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上を満たすことを前提に、特定介在物の総個数密度が１０００個／ｃｍ２以上であってもよい。本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材が、特定介在物の総個数密度１０００個／ｃｍ２以上を満たす場合、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、高強度、及び、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性に加えて、優れた熱間加工性も有する。
　上述の化学組成を有する鋼材では、Ｃａ及びＭｇでＯ又はＳを固定しようとすると、酸化物が優先的に形成され、Ｓが固溶した状態で残存しやすい。一方、特定介在物の総個数密度を高めれば、Ｓの固溶量を低減でき、鋼材の熱間加工性が高まる。したがって、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材では、特定介在物の総個数密度を１０００個／ｃｍ２以上にするのが好ましい。
　本実施形態において、特定介在物の総個数密度のさらに好ましい下限は１０５０個／ｃｍ２であり、さらに好ましくは１１００個／ｃｍ２であり、さらに好ましくは１１５０個／ｃｍ２である。本実施形態では、特定介在物の総個数密度の上限は特に限定されないが、たとえば、３０００個／ｃｍ２であってもよい。
　なお、粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度、及び、粗大Ｍｇ酸化物の個数密度は、特に限定されない。粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度は、たとえば、１０～１５００個／ｃｍ２であってもよく、３０～１２５０個／ｃｍ２であってもよく、５０～１０００個／ｃｍ２であってもよい。粗大Ｍｇ酸化物の個数密度は、たとえば、４５０～３０００個／ｃｍ２であってもよく、５００～２５００個／ｃｍ２であってもよく、６００～２０００個／ｃｍ２であってもよい。
　［式（２）］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有し、上述の式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上を満たすことを前提に、次の式（２）を満たしてもよい。本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材が、式（２）を満たす場合、特定介在物の総個数密度を、安定して１０００個／ｃｍ２以上に高めることができる。
　Ｃａ／Ｓ≧０．８０　（２）
　ここで、式（２）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
　Ｆｎ２＝Ｃａ／Ｓと定義する。Ｆｎ２は、Ｃａ硫化物に関する指標である。Ｆｎ２を高めることで、ＣａがＳをＣａ硫化物として十分に固定できる。その結果、特定介在物の総個数密度を安定して高めることができる。したがって、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材では、上述の化学組成を有し、上述の式（１）を満たすことを前提に、Ｆｎ２を０．８０以上とするのが好ましい。
　Ｆｎ２のさらに好ましい下限は０．８５であり、さらに好ましくは０．９０であり、さらに好ましくは１．００である。Ｆｎ２の上限は特に限定されないが、たとえば、２０．００であってもよく、１５．００であってもよく、１０．００であってもよい。
　［熱間加工性］
　好ましくは、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の化学組成を有した上で、式（１）及び（２）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を４５．０％以上とし、さらに、特定介在物の総個数密度を１０００個／ｃｍ２以上とする。その結果、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、高強度と、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性とだけでなく、優れた熱間加工性も有する。本実施形態において、優れた熱間加工性を有するとは、以下に記載の熱間加工性試験によって得られる絞り値Ｒａが７０％以上であることを意味する。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材に対して、熱間加工性試験（グリーブル試験）を実施する。具体的に、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造過程で得られる素材から、グリーブル試験用の試験片を作製する。素材は、鋳片又はインゴットでもよく、鋳片は、ビレットでもよく、ブルームでもよく、スラブでもよい。好ましくは、熱間鍛造や分塊圧延が実施された鋳片又はインゴットを用いる。
　本実施形態において、素材からグリーブル試験用の試験片を作製する位置は、特に限定されないが、凝固時に偏析や欠陥が生じやすい素材の中心部を避けて作製する。試験片は、たとえば、直径１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの丸棒試験片である。試験片の長手方向は、素材に対して熱間加工を実施する方向と平行とする。たとえば、素材が丸ビレットであり、熱間加工として穿孔圧延を実施する場合、試験片の長手方向は、丸ビレットの軸方向（圧延方向）と平行とする。
　９００℃に加熱された試験片に対して、ひずみ速度１０ｓ－１で引張試験を実施して、試験片を破断させる。破断した試験片から絞り値Ｒａ（％）を求める。なお本実施形態では、絞り値Ｒａは、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。本実施形態では、得られた絞り値Ｒａが７０％以上の場合、鋼材は優れた熱間加工性を有すると判断する。
　［鋼材の形状及び用途］
　上述のとおり、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の形状は特に限定されない。具体的に、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、鋼管であってもよく、丸鋼（中実材）であってもよく、鋼板であってもよい。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、たとえば、ＣＣＵＳの貯留技術用途に適する。
　［製造方法］
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例を説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であって、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造方法は、以下の説明に限定されない。つまり、上述の構成を有する本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材が製造できれば、以下に説明する製造方法に限定されない。ただし、以下に説明する製造方法は、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材を製造する好適な製造方法である。
　本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の製造方法の一例は、素材を準備する工程（製鋼工程）と、素材を熱間加工して中間鋼材を製造する工程（熱間加工工程）と、中間鋼材に対して焼入れ及び焼戻しを実施する工程（熱処理工程）とを含む。以下、各工程について詳述する。
　［製鋼工程］
　製鋼工程では、溶鋼を製造する工程（精錬工程）と、溶鋼を用いて鋳造法により素材を製造する工程（素材製造工程）とを含む。
　［精錬工程］
　精錬工程では初めに、Ｃｒを含有する溶鋼を取鍋に収納して、取鍋内の溶鋼に対して、大気圧下で脱炭処理を実施する（粗脱炭精錬工程）。粗脱炭精錬工程での脱炭処理により、スラグが生成する。粗脱炭精錬工程後の溶鋼の液面には、脱炭処理により生成したスラグが浮上している。粗脱炭精錬工程において、溶鋼中のＣｒが酸化してＣｒ２Ｏ３が生成する。Ｃｒ２Ｏ３はスラグ中に吸収される。そこで、取鍋に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ２Ｏ３を還元し、Ｃｒを溶鋼中に回収する（Ｃｒ還元処理工程）。粗脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程はたとえば、電気炉法、転炉法、又は、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法により実施する。Ｃｒ還元処理工程後、溶鋼からスラグを除滓する（除滓処理工程）。
　除滓処理工程後の溶鋼に対してさらに、仕上げの脱炭処理を実施する（仕上げ脱炭精錬工程）。仕上げ脱炭精錬工程後、溶鋼に脱酸剤を添加して、スラグ中のＣｒ２Ｏ３を還元するＣｒ還元処理を再び実施する（Ｃｒ還元処理工程）。仕上げ脱炭精錬工程、及び、仕上げ脱炭精錬工程後のＣｒ還元処理工程はたとえば、ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）法により実施してもよく、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ－Ｈｅｒａｅｕｓ）法により実施してもよい。
　Ｃｒ還元処理工程後、取鍋中の溶鋼に対して最終の成分調整と素材製造工程前の溶鋼の温度調整とを実施する（成分調整工程）。成分調整工程はたとえば、ＬＴ（Ｌａｄｌｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）により実施してもよい。本実施形態の成分調整工程ではさらに、取鍋中の溶鋼温度を１５００～１７００℃に保持するのが好ましい。
　本実施形態による成分調整工程では、好ましくは、次の順序で元素の添加を実施する。具体的に、溶鋼中にＭｇを添加して、粗大Ｍｇ酸化物を溶鋼中に形成する。その後、溶鋼中にＣａを添加して、粗大Ｃａ硫化物を形成するのが好ましい。ここで、溶鋼中の脱酸力は、Ｃａの方がＭｇよりも強い。そのため、溶鋼中にＣａを添加して粗大Ｃａ酸化物を形成した後、Ｍｇを溶鋼に添加した場合、粗大Ｍｇ酸化物が十分に形成されない場合がある。この場合、製造されたマルテンサイト系ステンレス鋼材では、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が低下して、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性が得られない。したがって、本実施形態による成分調整工程では、溶鋼中にＭｇを添加した後、Ｃａを添加するのが好ましい。
　本実施形態による成分調整工程ではさらに、溶鋼中にＭｇを添加した後、Ｃａを添加するタイミングと、Ｃａを添加した後、出鋼するタイミングとを制御するのが好ましい。具体的に、溶鋼に元素成分を添加してから、溶鋼内に添加した元素成分が均一に分散するまでの時間を「均一混合時間」τと定義する。均一混合時間τは次の式（Ａ）により求めることができる。
　τ＝８００×ε－０．４　（Ａ）
　ここで、εはＬＴにおける溶鋼の撹拌動力密度であり、式（Ｂ）により定義される。
　ε＝２８．５（Ｑ／Ｗ）×Ｔ×ｌｏｇ（１＋Ｈ／１．４８）　（Ｂ）
　ここで、Ｑは上吹きガス流量（Ｎｍ３／ｍｉｎ）である。Ｗは溶鋼質量（ｔ）である。Ｔは溶鋼温度（Ｋ）である。Ｈは取鍋内の溶鋼の深さ（鋼浴深さ）（ｍ）である。
　本明細書では、成分調整工程においてＭｇを溶鋼内に投入し、均一混合時間τが経過してから、Ｃａを投入するまでの時間を「保持時間ｔＡ」（秒）と定義する。本明細書ではさらに、成分調整工程においてＣａを溶鋼内に投入し、均一混合時間τが経過してから、出鋼するまでの時間を「保持時間ｔＢ」（秒）と定義する。好ましくは、本実施形態による成分調整工程では、保持時間ｔＡ（秒）と、保持時間ｔＢ（秒）とが、次の式（Ｃ）を満たす。
　ｔＡ／ｔＢ＞１．０　（Ｃ）
　ＦｎＣ＝ｔＡ／ｔＢと定義する。ＦｎＣは、溶鋼における酸化物系介在物の状態を示す指標である。ＦｎＣが小さい場合、Ｍｇ酸化物が十分に形成されない場合がある。ＦｎＣが小さい場合さらに、Ｍｇ酸化物がＣａ酸化物に改質されすぎ、溶鋼中のＭｇ酸化物が減少する場合がある。ＦｎＣが小さい場合さらに、Ｃａ酸化物及び／又はＣａ硫化物が粗大化して、溶鋼中のＣａ酸化物及び／又はＣａ硫化物が減少する場合がある。これらの場合、製造されたマルテンサイト系ステンレス鋼材では、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が低下して、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性が得られない場合がある。これらの場合さらに、製造されたマルテンサイト系ステンレス鋼材では、特定介在物の総個数密度が低下する場合がある。
　したがって、本実施形態の成分調整工程では、ＦｎＣを１．０超とするのが好ましい。この場合、製造されたマルテンサイト系ステンレス鋼材において、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を安定して高めることができる。なお、ＦｎＣの上限は特に限定されず、たとえば、１０．０であってもよい。なお、ＦｎＣが１．０超を満たせば、Ｍｇを溶鋼内に投入し、均一混合時間τが経過してから、Ｃａを投入するまでの保持時間ｔＡ、及び、Ｃａを溶鋼内に投入し、均一混合時間τが経過してから、出鋼するまでの保持時間ｔＢは、特に限定されない。保持時間ｔＡは、たとえば、１２０～６００秒であってもよい。保持時間ｔＢは、たとえば、６０～１２０秒未満である。以下、素材製造工程について説明する。
　［素材製造工程］
　上述の精錬工程により製造された溶鋼を用いて、素材（鋳片又はインゴット）を製造する。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する。鋳片はスラブでもよいし、ブルームでもよいし、ビレットでもよい。又は、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットとしてもよい。鋳片又はインゴットに対してさらに、分塊圧延等を実施して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により、素材を製造する。以下、熱間加工工程について詳述する。
　［熱間加工工程］
　熱間加工工程では、素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。鋼材が継目無鋼管の場合、中間鋼材は素管に相当する。鋼材が継目無鋼管の場合、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、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出されたビレットに対して熱間加工を実施して、素管（継目無鋼管）を製造する。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
　たとえば、熱間加工としてマンネスマン法を実施して、素管を製造してもよい。この場合、穿孔機により丸ビレットを穿孔圧延する。穿孔圧延する場合、穿孔比は特に限定されないが、たとえば、１．０～４．０である。穿孔圧延された丸ビレットをさらに、マンドレルミル、レデューサー、サイジングミル等により熱間圧延して素管にする。熱間加工工程での累積の減面率はたとえば、２０～７０％である。
　他の熱間加工方法を実施して、ビレットから素管を製造してもよい。たとえば、鋼材がカップリングのように短尺の厚肉鋼管の場合、エルハルト法等の鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により素管が製造される。素管の肉厚は特に限定されないが、たとえば、９～６０ｍｍである。
　鋼材が丸鋼の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出された素材に対して熱間加工を実施して、軸方向に垂直な断面が円形の中間鋼材を製造する。熱間加工はたとえば、分塊圧延機による分塊圧延、又は、連続圧延機による熱間圧延である。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。
　鋼材が鋼板の場合、初めに、素材を加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、たとえば、１１００～１３００℃である。加熱炉から抽出された素材に対して、分塊圧延機、及び、連続圧延機を用いて熱間圧延を実施して、鋼板形状の中間鋼材を製造する。
　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（Ａｓ－Ｒｏｌｌｅｄ）。熱間加工により製造された中間鋼材は、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、補熱した後焼入れを実施する場合、焼入れ途中に冷却の停止、又は、緩冷却を実施してもよい。この場合、中間鋼材に焼割れが発生するのを抑制できる。熱間加工後に直接焼入れ、又は、補熱した後焼入れを実施する場合さらに、焼入れ後であって次工程の熱処理前に、応力除去焼鈍（ＳＲ）を実施してもよい。この場合、中間鋼材の残留応力が除去される。以下、熱処理工程について詳述する。
　［熱処理工程］
　熱処理工程は、焼入れ工程及び焼戻し工程を含む。
　［焼入れ工程］
　熱処理工程では、初めに、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（焼入れ工程）。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Ａ３点以上であり、たとえば、９００～１０００℃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、たとえば、１０～６０分である。焼入れ方法はたとえば、水冷である。焼入れ方法は特に制限されない。中間鋼材が素管の場合、たとえば、水槽又は油槽に浸漬して素管を急冷してもよいし、シャワー冷却又はミスト冷却により、素管の外面及び／又は内面に対して冷却水を注いだり、噴射したりして、素管を急冷してもよい。
　なお、上述のとおり、熱間加工工程後、中間鋼材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）を実施してもよいし、熱間加工後の中間鋼材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。
　［焼戻し工程］
　焼入れ後の中間鋼材に対してさらに、焼戻し工程を実施する。焼戻し工程では、鋼材の降伏強度を調整する。本実施形態では、焼戻し温度を５４０～６２０℃とする。焼戻し温度での保持時間（焼戻し時間）は特に限定されないが、たとえば、１０～１８０分である。ここで、焼戻し温度とは、焼戻しが実施される熱処理炉の温度を意味する。また、焼戻し時間とは、中間鋼材が焼戻し温度で保持される時間を意味する。なお、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ことは当業者に周知である。すなわち、本実施形態では、鋼材の降伏強度が８６２ＭＰａ以上となるように焼戻し条件を調整する。
　以上の工程により、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材を製造することができる。なお、上述のとおり、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材は、上述の製造方法に限定されない。具体的には、上述の化学組成を有した上で、式（１）を満たし、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有し、さらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上であるマルテンサイト系ステンレス鋼材が製造できれば、本実施形態の製造方法は上述の製造方法に限定されない。以下、実施例によって本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材を、さらに具体的に説明する。
　表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。なお、表１－２中の「－」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。たとえば、試験番号１のＣｕ、Ｎｂ及びＷ含有量は、小数第三位で四捨五入して、０％であったことを意味する。試験番号１のＺｒ含有量は、小数第四位で四捨五入して、０％であったことを意味する。試験番号１のＢ及びＲＥＭ含有量は、小数第五位で四捨五入して、０％であったことを意味する。さらに、表１－１及び表１－２に記載の各試験番号の化学組成と、上述の定義とから求めたＦｎ１及びＦｎ２を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　各試験番号の溶鋼は次のとおり製造した。Ｃｒを含有する溶鋼を取鍋に収納して、ＡＯＤ法により周知の粗脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程を実施した。Ｃｒ還元処理工程後、溶鋼からスラグを除滓する除滓処理工程を実施した。さらに、ＶＯＤ法により、周知の仕上げ脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程を実施した。
　ＶＯＤ法によるＣｒ還元処理工程後、ＬＴにより、取鍋中の溶鋼に対して最終の成分調整を実施した。このとき、Ｍｇを添加した後、Ｃａを添加した溶鋼は、表２中「Ｍｇ－Ｃａ添加順」欄に「Ａ（Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）」と表記する。一方、Ｃａを添加した後、Ｍｇを添加した溶鋼は、表２中「Ｍｇ－Ｃａ添加順」欄に「ＮＡ（Ｎｏｔ　Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）」と表記する。
　また、試験番号２６以外の各試験番号では、Ｍｇを添加して、均一混合時間τ経過してから、Ｃａを添加するまでの保持時間ｔＡ（秒）を表２に示すとおりに調整した。試験番号２６以外の各試験番号ではさらに、Ｃａを添加して、均一混合時間τ経過してから、出鋼するまでの保持時間ｔＢ（秒）を表２に示すとおりに調整した。なお、試験番号２６では、Ｃａを添加して、均一混合時間τ経過してから、Ｍｇを添加するまでの時間を保持時間ｔＡ（秒）として表２に示す。試験番号２６ではさらに、Ｍｇを添加して、均一混合時間τ経過してから、出鋼するまでの時間を保持時間ｔＢ（秒）として表２に示す。また、各試験番号において、保持時間ｔＡ（秒）と、保持時間ｔＢ（秒）と、上述の式（Ｃ）とから求めたＦｎＣ（＝ｔＡ／ｔＢ）を表２に示す。以上の工程により、表１－１及び１－２に示す化学組成の溶鋼を製造した。
　製造された各試験番号の溶鋼から、造塊法によりインゴットを製造した。各試験番号のインゴットを１２５０℃で３時間加熱した。加熱後のインゴットに対して熱間鍛造を実施して各試験番号それぞれについて、複数のブロックを製造した。各試験番号の１つのブロックに対して、熱間圧延を実施した。具体的に、熱間鍛造後の各試験番号のブロックを１２３０℃で３時間加熱した後、熱間圧延を実施した。このようにして、１３ｍｍの厚さを有する各試験番号の鋼材（鋼板）を製造した。
　製造された各試験番号の鋼材に対して、焼入れを実施した。具体的に、各試験番号の鋼板に対して、９１０℃で１５分保持した後、水冷を実施した。焼入れ後の各試験番号の鋼板に対して、表２に記載の焼戻し温度（℃）で、表２に記載の焼戻し時間（分）だけ保持する焼戻しを実施した。以上の製造工程により、各試験番号の鋼板を製造した。
　［評価試験］
　製造された各試験番号の鋼板に対して、引張試験、特定介在物個数測定試験、熱間加工性試験、及び、耐食性試験を実施した。
　［引張試験］
　各試験番号の鋼板に対して、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して、引張試験を実施した。具体的には、各試験番号の鋼板の板厚中央位置から、平行部の直径を８．９ｍｍ、標点距離を３５．６ｍｍとする丸棒引張試験片を作製した。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行であった。各試験番号の丸棒引張試験片を用いて、常温（２４±３℃）、大気中にて引張試験を実施して、０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を求めた。求めた０．２％オフセット耐力を降伏強度（ＭＰａ）と定義した。得られた各試験番号の降伏強度を、表３の「ＹＳ（ＭＰａ）」欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　［特定介在物個数測定試験］
　各試験番号の鋼板について、上述の方法で、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物（粗大Ｃａ酸化物）と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物（粗大Ｃａ硫化物）の総個数密度（個／ｃｍ２）と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物（粗大Ｍｇ酸化物）の個数密度（個／ｃｍ２）とを求めた。得られた各試験番号の粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度を、表３の「Ｃａ（Ｏ，Ｓ）（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、得られた各試験番号の粗大Ｍｇ酸化物の個数密度を、表３の「ＭｇＯ（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、各試験番号の粗大Ｃａ酸化物と、粗大Ｃａ硫化物と、粗大Ｍｇ酸化物との総個数密度を、表３の「特定介在物（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、各試験番号における特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を、表３の「ＭｇＯ比率（％）」欄に示す。
　［熱間加工性試験］
　各試験番号のブロックに対して、上述の方法で熱間加工性試験（グリーブル試験）を実施した。なお、上述のとおり、各試験番号のブロックとは、各試験番号の溶鋼から製造されたインゴットに対して熱間鍛造を実施することで得られたブロックを意味する。各試験番号のブロックから、丸棒試験片を作製した。具体的に、各試験番号のブロックについて、熱間圧延が実施される方向（製造された鋼板の圧延方向に相当する）を特定した。さらに、各試験番号のブロックの表面のうち、熱間圧延を実施した面（鋼板の板厚方向に垂直な面）を特定した。各試験番号のブロックのうち、熱間圧延を実施した方向（鋼板の圧延方向）に垂直な断面において、２本の対角線の交点と、熱間圧延を実施した面との中央位置から、丸棒試験片を作製した。
　丸棒試験片は、直径１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、ブロックに熱間圧延を実施した方向（鋼板の圧延方向）と平行とした。各試験番号の丸棒試験片を９００℃まで加熱した後、ひずみ速度１０ｓ－１で引張試験を実施して、各試験番号の丸棒試験片を破断させた。破断した各試験番号の丸棒試験片から、絞り値Ｒａ（％）を求めた。得られた各試験番号の絞り値Ｒａを、表３の「Ｒａ（％）」欄に示す。
　［耐食性試験］
　各試験番号の鋼板に対して、上述の方法で耐食性試験（腐食速度試験）を実施した。具体的には、各試験番号の鋼板の板厚中央位置から、長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を作製した。なお、試験片の長手方向は、圧延方向と平行とした。各試験番号の試験片を、オートクレーブ内で５．０質量％塩化ナトリウム水溶液に浸漬した。オートクレーブ内に、全圧：１３０ｂａｒ、ＳＯ２濃度：１０ｐｐｍ、ＮＯ２濃度：１０ｐｐｍとする混合ガス（ＳＯ２、ＮＯ２、及び、ＣＯ２）を加圧封入した。オートクレーブ内の温度を１５０℃に維持して、９６時間の腐食速度試験を実施した。
　９６時間経過後の試験片について、質量と、密度と、表面積とから、腐食速度（ｍｍ／年）を求めた。９６時間経過後の試験片についてさらに、拡大率が１０倍のルーペ及び倍率１００倍の光学顕微鏡で観察し、孔食の有無を確認した。得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されなかった場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有すると判断した（表３中「耐食性（１５０℃）」欄の「ＥＸ（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）」）。一方、得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年超である、又は、孔食が確認された場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有さないと判断した（表３中「耐食性（１５０℃）」欄の「ＮＡ（Ｎｏｔ　Ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ）」）。各試験番号の耐食性の評価を、表３に示す。
　［評価結果］
　表１－１、表１－２、表２及び表３を参照して、試験番号１～１９の鋼板は、化学組成が適切であり、Ｆｎ１が０．００１０～０．００５０であった。これらの鋼板はさらに、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有していた。これらの鋼板はさらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上であった。その結果、これらの鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を有していた。なお、これらの鋼板は、これらの評価結果から、体積率で、０～５％の残留オーステナイト、０～５％のフェライト、及び、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織を有すると判断された。
　試験番号１～１６の鋼板はさらに、Ｆｎ２が０．８０以上であり、上述の好ましい製造方法で製造された。その結果、これらの鋼板は、特定介在物の総個数密度が１０００個／ｃｍ２以上であった。その結果、これらの鋼板は熱間加工性試験において絞り値Ｒａが７０％以上となり、優れた熱間加工性を示した。
　一方、試験番号２０及び２１の鋼板は、Ｆｎ１が高すぎた。その結果、これらの鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、これらの鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号２２及び２３の鋼板は、Ｃａ含有量が低すぎた。
　試験番号２４の鋼板は、Ｍｇ含有量が低すぎた。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号２５の鋼板は、Ｃａ含有量が低すぎ、Ｍｇ含有量が低すぎ、Ｆｎ１が低すぎた。
　試験番号２６の鋼板は、溶鋼の製造時にＣａを添加した後、Ｍｇを添加した。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号２７の鋼板は、溶鋼の製造時にＦｎＣが小さすぎた。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境における優れた耐食性を示さなかった。
　実施例２では、Ｃｕ含有量が０．５０％以上、かつ、Ｗ含有量が０．０１％以上の場合における、本実施形態によるマルテンサイト系ステンレス鋼材の効果を確認した。具体的に、表４－１及び表４－２に示す化学組成を有する溶鋼を製造した。なお、表４－２中の「－」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。たとえば、試験番号１のＮｂ含有量は、小数第三位で四捨五入して、０％であったことを意味する。試験番号１のＺｒ含有量は、小数第四位で四捨五入して、０％であったことを意味する。試験番号１のＢ及びＲＥＭ含有量は、小数第五位で四捨五入して、０％であったことを意味する。さらに、表４－１及び表４－２に記載の各試験番号の化学組成と、上述の定義とから求めたＦｎ１及びＦｎ２を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　実施例１と同様に、各試験番号の溶鋼は次のとおり製造した。Ｃｒを含有する溶鋼を取鍋に収納して、ＡＯＤ法により周知の粗脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程を実施した。Ｃｒ還元処理工程後、溶鋼からスラグを除滓する除滓処理工程を実施した。さらに、ＶＯＤ法により、周知の仕上げ脱炭精錬工程及びＣｒ還元処理工程を実施した。
　実施例１と同様に、ＶＯＤ法によるＣｒ還元処理工程後、ＬＴにより、取鍋中の溶鋼に対して最終の成分調整を実施した。このとき、Ｍｇを添加した後、Ｃａを添加した溶鋼は、表５中「Ｍｇ－Ｃａ添加順」欄に「Ａ」と表記する。一方、Ｃａを添加した後、Ｍｇを添加した溶鋼は、表５中「Ｍｇ－Ｃａ添加順」欄に「ＮＡ」と表記する。
　また、試験番号５２以外の各試験番号では、Ｍｇを添加して、均一混合時間τ経過してから、Ｃａを添加するまでの保持時間ｔＡ（秒）を表５に示すとおりに調整した。試験番号５２以外の各試験番号ではさらに、Ｃａを添加して、均一混合時間τ経過してから、出鋼するまでの保持時間ｔＢ（秒）を表５に示すとおりに調整した。なお、試験番号５２では、Ｃａを添加して、均一混合時間τ経過してから、Ｍｇを添加するまでの時間を保持時間ｔＡ（秒）として表５に示す。試験番号５２ではさらに、Ｍｇを添加して、均一混合時間τ経過してから、出鋼するまでの時間を保持時間ｔＢ（秒）として表５に示す。また、各試験番号において、保持時間ｔＡ（秒）と、保持時間ｔＢ（秒）と、上述の式（Ｃ）とから求めたＦｎＣ（＝ｔＡ／ｔＢ）を表５に示す。以上の工程により、表４－１及び４－２に示す化学組成の溶鋼を製造した。
　実施例１と同様に、製造された各試験番号の溶鋼から、造塊法によりインゴットを製造した。各試験番号のインゴットを１２５０℃で３時間加熱した。加熱後のインゴットに対して熱間鍛造を実施して各試験番号それぞれについて、複数のブロックを製造した。各試験番号の１つのブロックに対して、熱間圧延を実施した。具体的に、熱間鍛造後の各試験番号のブロックを１２３０℃で３時間加熱した後、熱間圧延を実施した。このようにして、１３ｍｍの厚さを有する各試験番号の鋼材（鋼板）を製造した。
　実施例１と同様に、製造された各試験番号の鋼材に対して、焼入れを実施した。具体的に、各試験番号の鋼板に対して、９１０℃で１５分保持した後、水冷を実施した。焼入れ後の各試験番号の鋼板に対して、表５に記載の焼戻し温度（℃）で、表５に記載の焼戻し時間（分）だけ保持する焼戻しを実施した。以上の製造工程により、各試験番号の鋼板を製造した。
　［評価試験］
　製造された各試験番号の鋼板に対して、引張試験、特定介在物個数測定試験、熱間加工性試験、及び、耐食性試験を実施した。
　［引張試験］
　各試験番号の鋼板に対して、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して、引張試験を実施した。具体的には、各試験番号の鋼板の板厚中央位置から、平行部の直径を８．９ｍｍ、標点距離を３５．６ｍｍとする丸棒引張試験片を作製した。丸棒引張試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行であった。各試験番号の丸棒引張試験片を用いて、常温（２４±３℃）、大気中にて引張試験を実施して、０．２％オフセット耐力（ＭＰａ）を求めた。求めた０．２％オフセット耐力を降伏強度（ＭＰａ）と定義した。得られた各試験番号の降伏強度を、表６の「ＹＳ（ＭＰａ）」欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　［特定介在物個数測定試験］
　各試験番号の鋼板について、上述の方法で、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物（粗大Ｃａ酸化物）と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物（粗大Ｃａ硫化物）の総個数密度（個／ｃｍ２）と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物（粗大Ｍｇ酸化物）の個数密度（個／ｃｍ２）とを求めた。得られた各試験番号の粗大Ｃａ酸化物と粗大Ｃａ硫化物との総個数密度を、表６の「Ｃａ（Ｏ，Ｓ）（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、得られた各試験番号の粗大Ｍｇ酸化物の個数密度を、表６の「ＭｇＯ（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、各試験番号の粗大Ｃａ酸化物と、粗大Ｃａ硫化物と、粗大Ｍｇ酸化物との総個数密度を、表６の「特定介在物（個／ｃｍ２）」欄に示す。さらに、各試験番号における特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率を、表６の「ＭｇＯ比率（％）」欄に示す。
　［熱間加工性試験］
　各試験番号のブロックに対して、上述の方法で熱間加工性試験（グリーブル試験）を実施した。なお、上述のとおり、各試験番号のブロックとは、各試験番号の溶鋼から製造されたインゴットに対して熱間鍛造を実施することで得られたブロックを意味する。各試験番号のブロックから、丸棒試験片を作製した。具体的に、各試験番号のブロックについて、熱間圧延が実施される方向（製造された鋼板の圧延方向に相当する）を特定した。さらに、各試験番号のブロックの表面のうち、熱間圧延を実施した面（鋼板の板厚方向に垂直な面）を特定した。各試験番号のブロックのうち、熱間圧延を実施した方向（鋼板の圧延方向）に垂直な断面において、２本の対角線の交点と、熱間圧延を実施した面との中央位置から、丸棒試験片を作製した。
　丸棒試験片は、直径１０ｍｍ、長さ１３０ｍｍとした。丸棒試験片の長手方向は、ブロックに熱間圧延を実施した方向（鋼板の圧延方向）と平行とした。各試験番号の丸棒試験片を９００℃まで加熱した後、ひずみ速度１０ｓ－１で引張試験を実施して、各試験番号の丸棒試験片を破断させた。破断した各試験番号の丸棒試験片から、絞り値Ｒａ（％）を求めた。得られた各試験番号の絞り値Ｒａを、表６の「Ｒａ（％）」欄に示す。
　［耐食性試験］
　各試験番号の鋼板に対して、上述の方法で耐食性試験（腐食速度試験）を実施した。具体的には、各試験番号の鋼板の板厚中央位置から、長さ３０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を作製した。なお、試験片の長手方向は、圧延方向と平行とした。各試験番号の試験片を、オートクレーブ内で５．０質量％塩化ナトリウム水溶液に浸漬した。オートクレーブ内に、全圧：１３０ｂａｒ、ＳＯ２濃度：１０ｐｐｍ、ＮＯ２濃度：１０ｐｐｍとする混合ガス（ＳＯ２、ＮＯ２、及び、ＣＯ２）を加圧封入した。オートクレーブ内の温度を１７５℃に維持して、９６時間の腐食速度試験を実施した。
　９６時間経過後の試験片について、質量と、密度と、表面積とから、腐食速度（ｍｍ／年）を求めた。９６時間経過後の試験片についてさらに、拡大率が１０倍のルーペ及び倍率１００倍の光学顕微鏡で観察し、孔食の有無を確認した。得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年以下であり、かつ、孔食が確認されなかった場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有すると判断した（表６中「耐食性（１７５℃）」欄の「ＥＸ」）。一方、得られた腐食速度が０．１００ｍｍ／年超である、又は、孔食が確認された場合、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有さないと判断した（表６中「耐食性（１７５℃）」欄の「ＮＡ」）。各試験番号の耐食性の評価を、表６に示す。
　［評価結果］
　表４－１、表４－２、表５及び表６を参照して、試験番号２８～４５の鋼板は、化学組成が適切であり、Ｆｎ１が０．００１０～０．００５０であった。これらの鋼板はさらに、８６２ＭＰａ以上の降伏強度を有していた。これらの鋼板はさらに、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上であった。その結果、これらの鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を有していた。なお、これらの鋼板は、これらの評価結果から、体積率で、０～５％の残留オーステナイト、０～５％のフェライト、及び、残部がマルテンサイトからなるミクロ組織を有すると判断された。
　試験番号２８～４２の鋼板はさらに、Ｆｎ２が０．８０以上であり、上述の好ましい製造方法で製造された。その結果、これらの鋼板は、特定介在物の総個数密度が１０００個／ｃｍ２以上であった。その結果、これらの鋼板は熱間加工性試験において絞り値Ｒａが７０％以上となり、優れた熱間加工性を示した。
　一方、試験番号４６の鋼板は、Ｃａ含有量が低すぎた。
　試験番号４７及び４８の鋼板は、Ｆｎ１が高すぎた。その結果、これらの鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、これらの鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号４９の鋼板は、Ｍｇ含有量が低すぎた。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号５０及び５１の鋼板は、Ｃａ含有量が低すぎ、Ｍｇ含有量が低すぎ、Ｆｎ１が低すぎた。
　試験番号５２の鋼板は、溶鋼の製造時にＣａを添加した後、Ｍｇを添加した。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号５３の鋼板は、Ｃｕ含有量が高すぎた。
　試験番号５４の鋼板は、Ｃｒ含有量が低すぎた。その結果、この鋼板は耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号５５の鋼板は、Ｎｉ含有量が低すぎた。
　試験番号５６の鋼板は、Ｍｏ含有量が低すぎた。その結果、この鋼板は耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　試験番号５７の鋼板は、溶鋼の製造時にＦｎＣが小さすぎた。その結果、この鋼板は、特定介在物に対する粗大Ｍｇ酸化物の個数比率が４５．０％未満になった。その結果、この鋼板は、耐食性試験において、ＳＯｘやＮＯｘが混入した腐食環境におけるさらに優れた耐食性を示さなかった。
　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)

  1. 　マルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
    　質量％で、
    　Ｃ：０．０３０％以下、
    　Ｓｉ：１．００％以下、
    　Ｍｎ：１．００％以下、
    　Ｐ：０．０３０％以下、
    　Ｓ：０．００５０％以下、
    　Ｃｒ：１１．００～１４．００％、
    　Ｎｉ：４．００～７．５０％、
    　Ｍｏ：１．５０～４．５０％、
    　Ｃｏ：０．０１～０．５０％、
    　Ｔｉ：０．０５～０．３０％、
    　Ｖ：０．０１～１．００％、
    　Ｃａ：０．０００５～０．００５０％、
    　Ｍｇ：０．０００５～０．００５０％、
    　Ａｌ：０．００１～０．１００％、
    　Ｎ：０．０５００％以下、
    　Ｏ：０．０５００％以下、
    　Ｃｕ：０～３．５０％、
    　Ｎｂ：０～０．５０％、
    　Ｚｒ：０～０．０５０％、
    　Ｗ：０～２．００％、
    　Ｂ：０～０．００５０％、
    　希土類元素：０～０．００５０％、及び、
    　残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
    　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の元素の含有量の範囲内において、前記元素の含有量が、式（１）を満たし、
    　降伏強度が８６２ＭＰａ以上であり、
    　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、
    　円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物とに対する、前記円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物の個数比率が４５．０％以上である、
    　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
    　０．００１０≦Ｃａ＋Ｍｇ≦０．００５０　（１）
    　ここで、式（１）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。
  2. 　請求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
    　Ｃｕ：０．０１～３．５０％、
    　Ｎｂ：０．０１～０．５０％、
    　Ｚｒ：０．００１～０．０５０％、
    　Ｗ：０．０１～２．００％、
    　Ｂ：０．０００１～０．００５０％、及び、
    　希土類元素：０．０００１～０．００５０％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
    　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼材であって、
    　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材の元素の含有量の範囲内において、前記元素の含有量が、式（２）を満たし、
    　前記マルテンサイト系ステンレス鋼材中において、
    　前記円相当径が２．０μｍ以上のＣａ酸化物と、前記円相当径が２．０μｍ以上のＣａ硫化物と、前記円相当径が２．０μｍ以上のＭｇ酸化物との総個数密度が１０００個／ｃｍ２以上である、
    　マルテンサイト系ステンレス鋼材。
    　Ｃａ／Ｓ≧０．８０　（２）
    　ここで、式（２）中の元素記号には、対応する元素の含有量が質量％で代入される。　
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018035381A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 新日鐵住金株式会社 ステンレス鋼管の製造方法
JP2019143228A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 日鉄ステンレス株式会社 高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法
WO2022075405A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼材
WO2022075406A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼材
WO2023074657A1 (ja) * 2021-10-26 2023-05-04 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス丸鋼

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018035381A (ja) * 2016-08-29 2018-03-08 新日鐵住金株式会社 ステンレス鋼管の製造方法
JP2019143228A (ja) * 2018-02-23 2019-08-29 日鉄ステンレス株式会社 高Ｍｎオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法
WO2022075405A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼材
WO2022075406A1 (ja) * 2020-10-08 2022-04-14 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼材
WO2023074657A1 (ja) * 2021-10-26 2023-05-04 日本製鉄株式会社 マルテンサイト系ステンレス丸鋼

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