[go: up one dir, main page]

WO2025033003A1 - 鋼材 - Google Patents

鋼材 Download PDF

Info

Publication number
WO2025033003A1
WO2025033003A1 PCT/JP2024/023045 JP2024023045W WO2025033003A1 WO 2025033003 A1 WO2025033003 A1 WO 2025033003A1 JP 2024023045 W JP2024023045 W JP 2024023045W WO 2025033003 A1 WO2025033003 A1 WO 2025033003A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel
content
oxides
steel material
coarse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/023045
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕紀 神谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2025503427A priority Critical patent/JP7759016B2/ja
Publication of WO2025033003A1 publication Critical patent/WO2025033003A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • 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

  • This disclosure relates to steel materials.
  • oil wells The deepening of oil and gas wells (hereinafter, oil and gas wells will be collectively referred to simply as "oil wells") has created a demand for higher strength oil well steel materials, such as oil well steel pipes.
  • 80 ksi grade yield strength of 80 to less than 95 ksi, i.e., 552 to less than 655 MPa
  • 95 ksi grade yield strength of 95 to less than 110 ksi, i.e., 655 to less than 758 MPa
  • oil well steel materials are widely used, and recently there has been an increasing demand for 110 ksi grade (yield strength of 110 to less than 125 ksi, i.e., 758 to less than 862 MPa) oil well steel materials.
  • Oil wells may further contain corrosive hydrogen sulfide gas (H 2 S) and carbon dioxide gas (CO 2 ). Therefore, steel materials expected to be used as oil well steel materials are required to have not only high strength but also excellent corrosion resistance. In addition, steel materials for oil wells are subjected to stress during use. Therefore, sulfide stress cracking resistance (hereinafter referred to as SSC resistance) has been used as an index of excellent corrosion resistance of steel materials for oil wells.
  • SSC resistance sulfide stress cracking resistance
  • Patent Document 1 JP 2006-28612 A
  • Patent Document 2 JP 2017-166060 A
  • the steel material disclosed in Patent Document 1 is a steel for steel pipes, and consists of, by mass%, C: 0.2-0.7%, Si: 0.01-0.8%, Mn: 0.1-1.5%, S: 0.005% or less, P: 0.03% or less, Al: 0.0005-0.1%, Ti: 0.005-0.05%, Ca: 0.0004-0.005%, N: 0.007% or less, Cr: 0.1-1.5%, Mo: 0.2-1.0%, with the balance being Fe and impurities.
  • This steel material further has a (Ca%)/(Al%) ratio of 0.55-1.72 and a (Ca%)/(Ti%) ratio of 0.7-19 in the non-metallic inclusions containing Ca, Al, Ti, N, O, and S.
  • Patent Document 1 states that this steel has a high yield strength of more than 758 MPa and excellent SSC resistance.
  • This steel material further contains 0.1 M23C6 type precipitates having a grain size of 1 ⁇ m or more per mm2 or less.
  • Patent Document 2 describes that this steel has a yield strength of 654 to 793 MPa and has excellent SSC resistance even in a high-pressure hydrogen sulfide environment.
  • the steel material disclosed in Patent Document 3 is a material for high-strength steel pipes for oil wells, and consists, by mass%, of C: 0.20-0.45%, Si: 0.05-0.40%, Mn: 0.3-0.9%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Al: 0.005-0.10%, N: 0.001-0.006%, Cr: 0.1-0.8%, Mo: 0.1-1.6%, V: 0.02-0.2%, Nb: 0.001-0.04%, B: 0.0003-0.0030%, O (oxygen): 0.0030% or less, and the balance being Fe and unavoidable impurities.
  • This steel further has a Rockwell hardness HRC that satisfies the formula (15.6 x [%C] + 29.2 ⁇ HRC ⁇ 60.5 x [%C] + 31.1).
  • Patent Document 3 states that this steel can produce steel pipes with a yield strength of 758 to less than 862 MPa and excellent SSC resistance.
  • JP 2006-28612 A International Publication No. 2008/123422 JP 2017-166060 A
  • the purpose of this disclosure is to provide a steel material that combines high strength of the 150 ksi class (over 1034 to 1172 MPa) with excellent SSC resistance.
  • the steel material according to the present disclosure is In mass percent, C: 0.15-0.45%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.05-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.30-1.50%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002 to 0.020%, Nb: 0.002-0.100%, V: 0.05-0.30%, B: 0.0005-0.0040%, N: 0.0100% or less, O: 0.0040% or less, Cu: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0.50%, W: 0-0.50%, Ca: 0-0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Rare earth elements: 0 to 0.0100%, and The balance is Fe and impurities, The yield strength is greater than 1034 to 1172 MPa; In the steel material, The Al content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Al oxide
  • the steel material disclosed herein combines high strength of 150 ksi grade (over 1034 to 1172 MPa) with excellent SSC resistance.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the number density (pieces/200 mm 2 ) of coarse Si oxides (Si oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more) and the number of SSC occurrences (pieces), which is an index of SSC resistance, in this example.
  • the inventors focused on the chemical composition and investigated how to obtain a steel material that combines a 150 ksi-class yield strength with excellent SSC resistance.
  • the composition is, by mass%, C: 0.15-0.45%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.05-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.30-1.50%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002-0.020%, Nb: 0.002-0.100%, V: 0.05-0.30%, B: 0.0005-0.
  • the inventors of the present invention investigated various methods for improving the SSC resistance of a steel material having the above-mentioned chemical composition and a 150 ksi-class yield strength. Specifically, the inventors of the present invention considered that if coarse oxide-based inclusions could be reduced, it would be possible to improve the SSC resistance while maintaining the yield strength.
  • Al oxides mainly composed of Al2O3 tend to coarsen. Therefore, the inventors of the present invention first focused on the coarse Al oxides.
  • Al oxides are hard oxides and tend to reduce the corrosion resistance of steel materials.
  • the yield strength is increased to 150 ksi class, the effect of coarse Al oxides tends to become apparent, and SSC resistance tends to decrease significantly. Therefore, in the steel material according to this embodiment having the above-mentioned chemical composition and a yield strength of 150 ksi class, the number density of coarse Al oxides is set to less than 30 pieces/200 mm2 .
  • Si oxides particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, and an O content of 10% or more, in mass%.
  • Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more are also referred to as “coarse Si oxides”.
  • coarse Si oxides and SSC resistance will be specifically described with reference to the drawings for a steel material having the above-mentioned chemical composition, a 150 ksi-class yield strength, and a number density of coarse Al oxides of less than 30 particles/200 mm2 .
  • Fig. 1 is a diagram showing the relationship between the number density (pieces/200 mm2 ) of coarse Si oxides (Si oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more) in this example and the number of SSC occurrences (pieces), which is an index of SSC resistance.
  • Fig. 1 was created using the number density (pieces/200 mm2 ) of coarse Si oxides determined by a method described later and the number of SSC occurrences (pieces) determined by a method described later for steel materials among the examples described later that satisfy the above-mentioned chemical composition, have a 150 ksi-class yield strength, and have a number density of coarse Al oxides of less than 30 pieces/200 mm2 .
  • the steel material has the above-mentioned chemical composition and a 150 ksi-class yield strength, the number density of coarse Al oxides is less than 30/200 mm2 , and further, the number density of coarse Si oxides is 5/200 mm2 or less .
  • the steel material according to this embodiment can achieve both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance.
  • the present inventors speculate that, by not only reducing the number density of coarse Al oxides to less than 30 pieces/200 mm 2 but also reducing the number density of coarse Si oxides to 5 pieces/200 mm 2 or less, excellent SSC resistance can be stably obtained even if the steel material has a yield strength of 150 ksi.
  • the gist of the steel material according to this embodiment which was completed based on the above findings, is as follows:
  • a steel material In mass percent, C: 0.15-0.45%, Si: 0.05-1.00%, Mn: 0.05-1.00%, P: 0.030% or less, S: 0.0050% or less, Al: 0.005-0.100%, Cr: 0.30-1.50%, Mo: 0.40-2.00%, Ti: 0.002 to 0.020%, Nb: 0.002 to 0.100%, V: 0.05-0.30%, B: 0.0005-0.0040%, N: 0.0100% or less, O: 0.0040% or less, Cu: 0 to 0.50%, Ni: 0 to 0.50%, W: 0-0.50%, Ca: 0-0.0100%, Mg: 0 to 0.0100%, Zr: 0 to 0.0100%, Rare earth elements: 0 to 0.0100%, and The balance is Fe and impurities, The yield strength is greater than 1034 to 1172 MPa; In the steel material, The Al content is 20% or more, the O content is 10% or more, and the number density of Al oxides having
  • the steel material according to [1] or [2] is a seamless steel pipe. Steel.
  • the shape of the steel material according to this embodiment is not particularly limited.
  • the steel material according to this embodiment may be a steel pipe, a round bar (solid material), or a steel plate.
  • round bar means a steel bar with a circular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the steel pipe may be a seamless steel pipe or a welded steel pipe.
  • C 0.15-0.45% Carbon (C) improves the hardenability of steel and increases its strength. C also promotes the spheroidization of carbides during tempering in the manufacturing process, and improves the SSC resistance of the steel. If the C content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the C content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the amount of carbides becomes too large, and the SSC resistance of the steel decreases. Therefore, the C content is 0.15 to 0.45%.
  • the preferred lower limit of the C content is 0.18%, more preferably 0.20%, more preferably 0.22%, and more preferably 0.23%.
  • the preferred upper limit of the C content is 0.40%, more preferably 0.38%, more preferably 0.35%, and more preferably 0.30%.
  • Si 0.05-1.00% Silicon (Si) deoxidizes steel. If the Si content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Si content is too high, a large number of coarse Si oxides are formed, and the SSC resistance of the steel material may decrease even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Si content is 0.05 to 1.00%.
  • the preferred lower limit of the Si content is 0.10%, more preferably 0.15%, and even more preferably 0.20%.
  • the preferred upper limit of the Si content is 0.85%, more preferably 0.75%, more preferably 0.60%, more preferably 0.50%, and even more preferably 0.40%.
  • Mn 0.05-1.00%
  • Manganese (Mn) deoxidizes steel. Mn also enhances the hardenability of steel. If the Mn content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Mn content is too high, coarse sulfide-based inclusions are formed, and the SSC resistance of the steel decreases, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Mn content is 0.05 to 1.00%.
  • the preferred lower limit of the Mn content is 0.06%, more preferably 0.08%, and even more preferably 0.10%.
  • the preferred upper limit of the Mn content is 0.90%, more preferably 0.80%, more preferably 0.70%, more preferably 0.60%, and even more preferably 0.50%.
  • Phosphorus (P) is an impurity. That is, the lower limit of the P content is more than 0%. If the P content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, P will segregate at the grain boundaries, and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the P content is 0.030% or less.
  • the preferred upper limit of the P content is 0.025%, more preferably 0.020%, more preferably 0.015%, and even more preferably 0.010%.
  • the P content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the P content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the P content is 0.001%, more preferably 0.002%, and even more preferably 0.003%.
  • S 0.0050% or less Sulfur (S) is an impurity. That is, the lower limit of the S content is more than 0%. If the S content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, S will segregate at the grain boundaries, and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the S content is 0.0050% or less.
  • the preferred upper limit of the S content is 0.0040%, more preferably 0.0032%, more preferably 0.0030%, more preferably 0.0020%, and more preferably 0.0015%.
  • the S content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the S content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, when considering industrial production, the preferred lower limit of the S content is 0.0001%, more preferably 0.0002%, and more preferably 0.0003%.
  • Al 0.005-0.100%
  • Aluminum (Al) deoxidizes steel. If the Al content is too low, the above effect is not sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, and the SSC resistance of the steel material is reduced. On the other hand, if the Al content is too high, a large number of coarse Al oxides are formed even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, and the SSC resistance of the steel material is reduced. Therefore, the Al content is 0.005 to 0.100%.
  • the preferred lower limit of the Al content is 0.010%, more preferably 0.015%, and even more preferably 0.020%.
  • the preferred upper limit of the Al content is 0.080%, more preferably 0.060%, more preferably 0.040%, and even more preferably 0.035%.
  • the "Al” content in this specification means the content of "acid-soluble Al", that is, “sol. Al”.
  • Chromium (Cr) enhances the hardenability of steel. Cr also enhances the temper softening resistance of steel, enabling high-temperature tempering. As a result, the SSC resistance of the steel is enhanced. If the Cr content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Cr content is too high, the SSC resistance of the steel is reduced even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Cr content is 0.30 to 1.50%.
  • the preferred lower limit of the Cr content is 0.35%, more preferably 0.40%, and even more preferably 0.50%.
  • the preferred upper limit of the Cr content is 1.40%, more preferably 1.30%, more preferably 1.20%, more preferably 1.10%, and even more preferably 1.05%.
  • Mo 0.40-2.00%
  • Molybdenum (Mo) enhances the hardenability of steel. Mo also enhances the temper softening resistance of steel, enabling high-temperature tempering. As a result, the SSC resistance of steel is enhanced. If the Mo content is too low, the above effects are not sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Mo content is too high, the above effects are saturated. Therefore, the Mo content is 0.40 to 2.00%.
  • the preferred lower limit of the Mo content is 0.45%, more preferably 0.50%, more preferably 0.51%, more preferably 0.55%, and more preferably 0.60%.
  • the preferred upper limit of the Mo content is 1.80%, more preferably 1.60%, more preferably 1.40%, and more preferably 1.30%.
  • Ti 0.002-0.020% Titanium (Ti) combines with N to form nitrides, and the pinning effect refines the grains of the steel material. As a result, the strength of the steel material is increased. If the Ti content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the Ti content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the Ti nitrides become coarse, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the Ti content is 0.002 to 0.020%. The preferred lower limit of the Ti content is 0.003%, and more preferably 0.004%. The preferred upper limit of the Ti content is 0.018%, more preferably 0.015%, more preferably 0.010%, and more preferably 0.008%.
  • Niobium combines with C and/or N to form carbides, nitrides, or carbonitrides (hereinafter referred to as "carbonitrides, etc.”). Carbonitrides, etc., refine the grains of the steel material by a pinning effect, and increase the SSC resistance of the steel material. Nb also forms fine carbides during tempering to increase the temper softening resistance of the steel material and increase the strength of the steel material. If the Nb content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment.
  • the Nb content is 0.002 to 0.100%.
  • the preferable lower limit of the Nb content is 0.005%, more preferably 0.010%, more preferably 0.015%, and even more preferably 0.020%.
  • the upper limit of the Nb content is preferably 0.080%, more preferably 0.060%, and further preferably 0.040%.
  • V 0.05-0.30% Vanadium (V) forms carbonitrides and the like. Carbonitrides and the like refine the grains of the steel material by the pinning effect, and enhance the SSC resistance of the steel material. V also forms fine carbides during tempering to enhance the temper softening resistance of the steel material and enhance the strength of the steel material. If the V content is too low, the above effects cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the V content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, carbonitrides and the like are excessively formed, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the V content is 0.05 to 0.30%. The preferred lower limit of the V content is 0.06%, more preferably 0.07%, and even more preferably 0.08%. The preferred upper limit of the V content is 0.25%, more preferably 0.20%, and even more preferably 0.15%.
  • B 0.0005-0.0040% Boron (B) dissolves in steel to improve the hardenability of the steel material and increase the strength of the steel material. If the B content is too low, the above effect cannot be sufficiently obtained even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. On the other hand, if the B content is too high, coarse nitrides are formed and the SSC resistance of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the B content is 0.0005 to 0.0040%.
  • the preferred lower limit of the B content is 0.0006%, and more preferably 0.0008%.
  • the preferred upper limit of the B content is 0.0035%, more preferably 0.0030%, more preferably 0.0025%, and more preferably 0.0020%.
  • N Nitrogen (N) is inevitably contained. That is, the lower limit of the N content is more than 0%. N combines with Ti to form nitrides, and the grains of the steel are refined by the pinning effect. As a result, the strength of the steel is increased. However, if the N content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, coarse nitrides are formed, and the SSC resistance of the steel is reduced. Therefore, the N content is 0.0100% or less.
  • the preferred upper limit of the N content is 0.0080%, more preferably 0.0060%, more preferably 0.0050%, and even more preferably 0.0040%.
  • the preferred lower limit of the N content to more effectively obtain the above effects is 0.0005%, more preferably 0.0010%, more preferably 0.0015%, and even more preferably 0.0020%.
  • Oxygen (O) is an impurity. That is, the lower limit of the O content is more than 0%. If the O content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, coarse oxides are formed, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the O content is 0.0040% or less.
  • the preferred upper limit of the O content is 0.0035%, more preferably 0.0033%, more preferably 0.0030%, more preferably 0.0025%, and more preferably 0.0020%.
  • the O content is preferably as low as possible. However, an extreme reduction in the O content significantly increases the manufacturing cost. Therefore, in consideration of industrial production, the preferred lower limit of the O content is 0.0001%, more preferably 0.0002%, and more preferably 0.0003%.
  • the remainder of the chemical composition of the steel material according to this embodiment is composed of Fe and impurities.
  • impurities refer to substances that are mixed in from raw materials such as ore and scrap, or from the manufacturing environment, during the industrial production of steel material, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the steel material according to this embodiment.
  • the chemical composition of the steel material described above may further contain one or more elements selected from the group consisting of Cu and Ni in place of a portion of Fe. All of these elements are optional elements and enhance the hardenability of the steel material.
  • Cu 0-0.50% Copper (Cu) is an optional element and may not be contained. That is, the Cu content may be 0%. When contained, Cu enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. If even a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Cu content is too high, the SSC resistance of the steel material decreases even if the contents of other elements are within the range of this embodiment. Therefore, the Cu content is 0 to 0.50%.
  • the preferred lower limit of the Cu content is more than 0%, more preferably 0.01%, and even more preferably 0.02%.
  • the preferred upper limit of the Cu content is 0.35%, more preferably 0.25%, more preferably 0.15%, more preferably 0.10%, and even more preferably 0.05%.
  • Ni 0-0.50%
  • Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained. That is, the Ni content may be 0%. When contained, Ni enhances the hardenability of the steel material and enhances the strength of the steel material. Ni further dissolves in the steel material to enhance the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of Ni is contained, these effects can be obtained to a certain extent. However, if the Ni content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, local corrosion is promoted and the SSC resistance of the steel material is reduced. Therefore, the Ni content is 0 to 0.50%.
  • the preferred lower limit of the Ni content is more than 0%, more preferably 0.01%, and more preferably 0.02%.
  • the preferred upper limit of the Ni content is 0.30%, more preferably 0.20%, more preferably 0.10%, and more preferably 0.05%.
  • the chemical composition of the above-mentioned steel may further contain W instead of part of the Fe.
  • W 0 to 0.50%
  • Tungsten (W) is an optional element and may not be contained. That is, the W content may be 0%.
  • W forms a protective corrosion film in a sour environment and suppresses the penetration of hydrogen into the steel material. This enhances the SSC resistance of the steel material. If even a small amount of W is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the W content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, coarse carbides are formed in the steel material, and the SSC resistance of the steel material decreases. Therefore, the W content is 0 to 0.50%.
  • the preferred lower limit of the W content is more than 0%, more preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and even more preferably 0.05%.
  • the preferred upper limit of the W content is less than 0.50%, and even more preferably 0.48%.
  • the chemical composition of the above-mentioned steel material may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of Ca, Mg, Zr, and rare earth elements. All of these elements are optional elements, and render the S in the steel material harmless as sulfides. As a result, these elements increase the SSC resistance of the steel material.
  • Ca 0 ⁇ 0.0100% Calcium (Ca) is an optional element and may not be contained. That is, the Ca content may be 0%. When contained, Ca renders S in the steel harmless as sulfides and enhances the SSC resistance of the steel. If even a small amount of Ca is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Ca content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the oxides in the steel will coarsen and the SSC resistance of the steel will decrease. Therefore, the Ca content is 0 to 0.0100%.
  • the preferred lower limit of the Ca content is more than 0%, more preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%.
  • the preferred upper limit of the Ca content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.
  • Mg 0-0.0100%
  • Magnesium (Mg) is an optional element and may not be contained. That is, the Mg content may be 0%. When contained, Mg renders S in the steel harmless as sulfides and enhances the SSC resistance of the steel. If even a small amount of Mg is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Mg content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the oxides in the steel will coarsen and the SSC resistance of the steel will decrease. Therefore, the Mg content is 0 to 0.0100%.
  • the preferred lower limit of the Mg content is more than 0%, more preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%.
  • the preferred upper limit of the Mg content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.
  • Zr Zirconium
  • Zr Zirconium
  • the Zr content may be 0%.
  • Zr renders S in the steel harmless as sulfides and enhances the SSC resistance of the steel. If even a small amount of Zr is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Zr content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the oxides in the steel will coarsen and the SSC resistance of the steel will decrease. Therefore, the Zr content is 0 to 0.0100%.
  • the preferred lower limit of the Zr content is more than 0%, more preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%.
  • the preferred upper limit of the Zr content is 0.0040%, more preferably 0.0025%, and even more preferably 0.0020%.
  • Rare earth elements are optional elements and may not be contained. That is, the REM content may be 0%. When contained, REM renders S in the steel harmless as sulfides, and enhances the SSC resistance of the steel. REM further binds to P in the steel to suppress the segregation of P at the grain boundaries. Therefore, the decrease in the SSC resistance of the steel caused by the segregation of P is suppressed. If even a small amount of REM is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the REM content is too high, even if the contents of other elements are within the range of this embodiment, the oxides in the steel will coarsen and the SSC resistance of the steel will decrease.
  • the REM content is 0 to 0.0100%.
  • the preferable lower limit of the REM content is more than 0%, more preferably 0.0001%, more preferably 0.0003%, and even more preferably 0.0006%.
  • the upper limit of the REM content is preferably 0.0040%, more preferably 0.0025%, and further preferably 0.0020%.
  • REM refers to one or more elements selected from the group consisting of scandium (Sc), atomic number 21; yttrium (Y), atomic number 39; and the lanthanides lanthanum (La), atomic number 57, to lutetium (Lu), atomic number 71.
  • the REM content in this specification refers to the total content of these elements.
  • the yield strength of the steel material according to this embodiment is more than 1034 to 1172 MPa (more than 150 to 170 ksi).
  • the yield strength in this specification means the stress at 0.65% elongation (0.65% proof stress) obtained in a tensile test at room temperature (25 ° C.) in accordance with ASTM E8 / E8M (2021).
  • the steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and satisfies the number density of coarse Al oxides and the number density of coarse Si oxides described later, so that even if the yield strength is more than 1034 to 1172 MPa, it has excellent SSC resistance.
  • the yield strength of the steel material according to this embodiment is determined by the following method. First, a round bar test piece is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, the round bar test piece is prepared from the center of the plate thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate. If the steel material is a steel pipe, the round bar test piece is prepared from the center of the wall thickness. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe. If the steel material is a round bar, the round bar test piece is prepared from the R/2 position.
  • the R/2 position means the center position of the radius R in a cross section perpendicular to the axial direction of the round bar.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the round bar.
  • the size of the round bar test piece is, for example, 8.9 mm in parallel part diameter and 35.6 mm in gauge length.
  • a tensile test is performed at room temperature (25°C) in air in accordance with ASTM E8/E8M (2021), and the obtained stress at 0.65% elongation (0.65% yield strength) is defined as the yield strength (MPa).
  • the yield strength (MPa) is calculated by rounding the obtained value to the nearest tenth.
  • the steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, and furthermore, the number density of the coarse Al oxides is less than 30 particles/200 mm2 .
  • particles having an Al content of 20% or more and an O content of 10% or more, in mass% are also referred to as "Al oxides”.
  • Al oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more are also referred to as "coarse Al oxides”.
  • coarse Al oxides refer to particles having an Al content of 20% or more, an O content of 10% or more, and a major axis of 5.0 ⁇ m or more, in mass%,.
  • the preferred upper limit of the number density of the coarse Al oxides is 28 pieces/200 mm2 , more preferably 25 pieces/200 mm2 , and even more preferably 22 pieces/200 mm2 .
  • the lower limit of the number density of the coarse Al oxides is not particularly limited and may be 0 pieces/200 mm2 .
  • the lower limit of the number density of the coarse Al oxides may be, for example, 5 pieces/200 mm2 , 7 pieces/200 mm2 , or 9 pieces/200 mm2 . A method for determining the number density of the coarse Al oxides will be described later.
  • the steel material according to the present embodiment has the above-mentioned chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa , the number density of the coarse Al oxides is less than 30 pieces/200 mm2, and the number density of the coarse Si oxides is 5 pieces/200 mm2 or less .
  • particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, and an O content of 10% or more, in mass% are also referred to as "Si oxides”.
  • Si oxides having a major axis of 5.0 ⁇ m or more are also referred to as "coarse Si oxides".
  • coarse Si oxides refer to particles having an Al content of less than 20%, a Si content of 20% or more, an O content of 10% or more, and a major axis of 5.0 ⁇ m or more, in mass%.
  • Si oxides have not been paid much attention to because of their small number.
  • the steel has a high yield strength of 150 ksi class
  • not only the coarse Al oxides but also the coarse Si oxides with a small number may easily cause a decrease in SSC resistance. Therefore, by making the number density of the coarse Al oxides less than 30 pieces/200 mm 2 and making the number density of the coarse Si oxides 5 pieces/200 mm 2 or less, it is possible to stably obtain excellent SSC resistance even if the yield strength is increased to 150 ksi class.
  • the steel material according to this embodiment has the above-mentioned chemical composition and a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, and the number density of the coarse Al oxides in the steel material is less than 30 pieces/200 mm 2 , and further, the number density of the coarse Si oxides is 5 pieces/200 mm 2 or less.
  • the preferred upper limit of the number density of the coarse Si oxides is 4 pieces/200 mm2 , and more preferably 3 pieces/200 mm2 .
  • the lower limit of the number density of the coarse Si oxides is not particularly limited, and may be 0 pieces/200 mm2 .
  • the lower limit of the number density of the coarse Si oxides may be, for example, 1 piece/200 mm2 .
  • the number density of coarse Al oxides and the number density of coarse Si oxides in the steel material can be found by the following method.
  • a test piece is prepared from the steel material according to this embodiment, with the observation surface being a surface including the rolling direction and the reduction direction.
  • the steel material is a steel plate
  • a test piece is prepared from the center of the plate thickness, with the observation surface being a surface including the rolling direction and the plate thickness direction.
  • the steel material is a steel pipe
  • a test piece is prepared from the center of the plate thickness, with the observation surface being a surface including the pipe axial direction and the pipe radial direction.
  • the steel material is round bar
  • a test piece is prepared that includes the R/2 position in the center, with the observation surface being a surface including the axial direction and the radial direction.
  • the observation surface of the prepared test piece is polished to a mirror finish, and then the measurement is performed.
  • the area of the observation surface is not limited, but is, for example, 300 mm 2 (20 mm ⁇ 15 mm).
  • the number of Si oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more is determined on the observation surface.
  • the particles on the observation surface are first identified from the contrast. Element concentration analysis (EDS analysis) is performed on each identified particle.
  • EDS analysis Element concentration analysis
  • the acceleration voltage is set to 20 kV, and the target elements are quantified as N, O, Mg, Al, Si, P, S, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Cu, Zr, and Nb.
  • the particle Based on the EDS analysis results of each particle, if the Al content is 20% or more and the O content is 10% or more by mass%, the particle is identified as an "Al oxide". Based on the EDS analysis results of each particle, if the Al content is less than 20%, the Si content is 20% or more, and the O content is 10% or more, in mass%, the particle is identified as a "Si oxide".
  • Al oxides identified on the observation surface Al oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more (coarse Al oxides) are identified, and the total number of coarse Al oxides is calculated. Furthermore, among the Si oxides identified on the observation surface, Si oxides with a major axis of 5.0 ⁇ m or more (coarse Si oxides) are identified, and the total number of coarse Si oxides is calculated.
  • the major axes of Al oxides and Si oxides can be calculated by well-known methods. In this specification, the major axis of Al oxides and Si oxides means the longest line segment ( ⁇ m) among the line segments connecting any two points on the periphery of Al oxides and Si oxides on the observation surface.
  • the number density of the coarse Al oxides is calculated based on the total number of the coarse Al oxides and the total area of the observation surface. Furthermore, the number density of the coarse Si oxides (pieces/200 mm 2 ) is calculated based on the total number of the coarse Si oxides and the total area of the observation surface. In this embodiment, the number density of the coarse Al oxides (pieces/200 mm 2 ) and the number density of the coarse Si oxides (pieces/200 mm 2 ) are both calculated by rounding off the obtained values to the first decimal place.
  • the number density of the coarse Al oxides and the coarse Si oxides can be measured using a device (SEM-EDS device) in which a composition analysis function is provided to a scanning electron microscope.
  • SEM-EDS device for example, an automatic analyzer manufactured by FEI (ASPEX) under the product name: Metals Quality Analyzer can be used.
  • the SSC resistance of the steel material according to this embodiment can be evaluated by an SSC resistance test performed in accordance with NACE TM0177-2016 Method A. Specifically, it can be evaluated by the following method.
  • the test solution is a mixed aqueous solution (NACE solution D) of 5.0 mass% sodium chloride and 0.4 mass% sodium acetate, adjusted to pH 5.0 with hydrochloric acid.
  • Round bar test pieces are prepared from the steel material according to this embodiment.
  • the steel material is a steel plate
  • the round bar test piece is prepared from the center of the plate thickness.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the rolling direction of the steel plate.
  • the steel material is a steel pipe
  • the round bar test piece is prepared from the center of the wall thickness.
  • the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the steel pipe.
  • the round bar test piece is prepared from the R/2 position. In this case, the axial direction of the round bar test piece is parallel to the axial direction of the round steel bar.
  • the size of the round bar test piece is, for example, 6.35 mm in diameter and 25.4 mm in length of the parallel part.
  • a stress equivalent to 90% of the actual yield stress is applied to the prepared round bar test piece.
  • a test solution at 24°C is poured into a test vessel so that the round bar test piece to which stress has been applied is immersed, forming a test bath. After degassing the test bath, a mixed gas of 0.01 atm H2S gas and 0.99 atm CO2 gas is blown into the test bath to saturate the test bath. The test bath saturated with the mixed gas is held at 24°C for 720 hours.
  • the steel material according to this embodiment has no cracks after 720 hours. In this specification, "no cracks are observed” means that no cracks are observed when the test piece after the test is observed with the naked eye.
  • the microstructure of the steel material according to this embodiment has a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more.
  • the remainder of the microstructure is, for example, ferrite or pearlite. If the microstructure of the steel material having the above-mentioned chemical composition contains a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more, it can achieve both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance, provided that other configurations of this embodiment are satisfied. That is, in this embodiment, if the steel material achieves both a 150 ksi-class yield strength and excellent SSC resistance, it is determined that the microstructure has a total volume fraction of tempered martensite and tempered bainite of 90% or more.
  • a test piece having an observation surface is prepared from the steel material according to this embodiment. If the steel material is a steel plate, a test piece is prepared from the center of the plate thickness, with the observation surface being a surface including the rolling direction and the plate thickness direction. If the steel material is a steel pipe, a test piece is prepared from the center of the wall thickness, with the observation surface being a surface including the pipe axial direction and the pipe radial direction. If the steel material is round bar, a test piece is prepared that includes the R/2 position in the center, with the observation surface being a surface including the axial direction and the radial direction.
  • the observation surface of the test piece is polished to a mirror finish, and then immersed in a nital etching solution for about 10 seconds to reveal the structure by etching.
  • the etched observation surface is observed in 10 fields of view as secondary electron images using a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the field area is, for example, 0.01 mm 2 (magnification 1000 times).
  • tempered martensite and tempered bainite are identified from the contrast.
  • the area ratio of the identified tempered martensite and tempered bainite is obtained.
  • the method for obtaining the area ratio is not particularly limited, and a well-known method may be used.
  • the area ratio of tempered martensite and tempered bainite can be obtained by image analysis.
  • the arithmetic average value of the area ratios of tempered martensite and tempered bainite obtained in all fields of view is defined as the volume ratio of tempered martensite and tempered bainite.
  • a method for manufacturing a steel material according to this embodiment will be described.
  • a method for manufacturing a seamless steel pipe will be described below as an example of a steel material according to this embodiment.
  • the method for manufacturing a seamless steel pipe includes a process for preparing a material (steelmaking process), a process for hot working the material to manufacture a mother pipe (hot working process), and a process for quenching and tempering the mother pipe to produce a seamless steel pipe (quenching process and tempering process).
  • the manufacturing method according to this embodiment is not limited to the manufacturing method described below. Each process will be described in detail below.
  • Stepmaking process In the steelmaking process, first, molten pig iron produced by a known method is refined in a converter (primary refining). The molten steel produced by the primary refining is then subjected to secondary refining. In the secondary refining, alloy elements are added to adjust the composition, and molten steel satisfying the above-mentioned chemical composition is produced.
  • Secondary refining involves, for example, RH (Ruhrstahl-Hausen) vacuum degassing treatment. After that, the alloy components are finally adjusted. In secondary refining, combined refining may be performed. In this case, prior to the RH vacuum degassing treatment, for example, a refining treatment using LF (Ladle Furnace) or VAD (Vacuum Arc Degassing) is performed.
  • Materials are manufactured using molten steel that has undergone secondary refinement. Specifically, cast pieces (slabs, blooms, or billets) are manufactured by continuous casting using molten steel that has undergone secondary refinement. In continuous casting, molten steel is first poured from a ladle into a tundish. At this time, packing sand is usually enclosed in the nozzle of the ladle to seal it. For this reason, packing sand may be mixed in with the molten steel from the ladle to the tundish. Also, when manufacturing materials having the above-mentioned chemical composition, silicon oxides may be used as packing sand. In this case, there is a concern that silicon oxides may be introduced into the manufactured material.
  • the molten steel and the Si oxide are separated.
  • the method of separating the Si oxide is not particularly limited, but the following method can be used, for example.
  • a tilted metal plate is placed below the nozzle of the ladle and above the opening of the tundish.
  • the Si oxide is discharged from the nozzle first, followed by the molten steel.
  • the Si oxide is lighter than the molten steel. Therefore, the Si oxide discharged from the nozzle is guided out of the opening of the tundish along the tilt of the metal plate.
  • the tilt of the metal plate may be provided, for example, by placing a metal plate processed into a cone shape without a bottom so that its apex is directly below the nozzle of the ladle, or may be provided by other methods. Furthermore, a single metal plate may be used, or multiple metal plates may be used in a stack. Furthermore, the thickness of the metal plate is not particularly limited, but is, for example, about 1 to 10 mm.
  • the metal plate in this embodiment is preferably a metal plate made of alloy elements contained in the molten steel.
  • an aluminum plate can be used as a metal plate made of alloy elements contained in the molten steel.
  • an aluminum plate means a metal plate made of aluminum and the remainder made of impurities.
  • the metal plate is removed from below the nozzle.
  • the method for removing the metal plate from below the nozzle is not particularly limited, but for example, a hole may be formed in part of the metal plate and the metal plate may be removed using a rod with a hook at its tip. In this case, the hook at the tip of the rod can be hooked into the hole in the metal plate and the rod can be pulled to remove the metal plate.
  • the Si oxide can be separated from the molten steel and the molten steel can be introduced into the tundish.
  • the method for separating the Si oxide from the molten steel is not limited to the above method.
  • the casting method is not particularly limited, but may be, for example, a continuous casting method.
  • a continuous casting method When producing the material by continuous casting, it is preferable to carry out the following method.
  • the casting speed in the continuous casting machine is preferably 1.0 to 3.0 m/min. If the casting speed is too slow, an accumulation zone of Al oxides may form in the material. In this case, the produced steel material will contain a large amount of coarse Al oxides, and the SSC resistance of the steel material will decrease. On the other hand, if the casting speed is too fast, the Al oxides may not rise to the surface of the molten steel, and a large amount of Al oxide may remain in the material. In this case, the produced steel material will contain a large amount of coarse Al oxides, and the SSC resistance of the steel material will decrease. Therefore, the casting speed in the continuous casting machine is preferably 1.0 to 3.0 m/min.
  • the prepared material is hot worked to produce an intermediate steel material.
  • the intermediate steel material corresponds to a mother pipe.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C.
  • the billet extracted from the heating furnace is hot worked to produce a mother pipe (seamless steel pipe).
  • the method of hot working is not particularly limited, and may be a well-known method.
  • the Mannesmann process may be carried out as hot working to manufacture a blank tube.
  • a round billet is pierced and rolled using a piercing machine.
  • the piercing ratio is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 4.0.
  • the pierced and rolled round billet is further hot rolled using a mandrel mill, reducer, sizing mill, etc. to produce a blank tube.
  • the cumulative reduction in area during the hot working process is, for example, 20 to 70%.
  • a blank pipe from the billet.
  • the blank pipe may be manufactured by forging using the Erhardt method or the like.
  • the blank pipe is manufactured through the above process. There are no particular limitations on the thickness of the blank pipe, but it is, for example, 9 to 60 mm.
  • the material is first heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C.
  • the material extracted from the heating furnace is subjected to hot processing to produce intermediate steel material with a circular cross section perpendicular to the axial direction.
  • the hot processing is, for example, blooming using a blooming mill, or hot rolling using a continuous rolling mill.
  • a continuous rolling mill has an alternating arrangement of horizontal stands each having a pair of grooved rolls arranged side by side in the vertical direction, and vertical stands each having a pair of grooved rolls arranged side by side in the horizontal direction.
  • the material is first heated in a heating furnace.
  • the heating temperature is not particularly limited, but is, for example, 1100 to 1300°C.
  • the material extracted from the heating furnace is hot-rolled using a blooming mill and a continuous rolling mill to produce intermediate steel material in the shape of a steel plate.
  • the blank pipe produced by hot working may be air-cooled (as-rolled).
  • the blank pipe produced by hot working may be quenched directly after hot working without being cooled to room temperature, or it may be quenched after being reheated after hot working.
  • SR stress relief annealing
  • the prepared material is hot worked to produce intermediate steel.
  • the quenching process is described in detail below.
  • quenching In the quenching process, quenching is performed on the prepared intermediate steel material (blank pipe).
  • quenching means rapidly cooling the intermediate steel material at the A3 point or higher.
  • the preferred quenching temperature is 800 to 1000°C. If the quenching temperature is too high, the prior ⁇ grains may become coarse, and the SSC resistance of the steel material may decrease. Therefore, the quenching temperature is preferably 800 to 1000°C.
  • the quenching temperature corresponds to the surface temperature of the intermediate steel material measured by a thermometer installed at the outlet of the equipment that performs the final hot processing, when quenching is performed directly after hot processing. Furthermore, the quenching temperature corresponds to the temperature of the furnace in which quenching or reheating is performed, when quenching is performed after replenishment or reheating after hot processing.
  • the quenching method involves continuously cooling the intermediate steel material (bare pipe) from the quenching start temperature, and continuously lowering the surface temperature of the raw pipe.
  • the method of continuous cooling is not particularly limited, and any well-known method may be used.
  • the method of continuous cooling is a method of cooling the raw pipe by immersing it in a water tank, or a method of accelerating cooling the raw pipe by shower water cooling or mist cooling.
  • the microstructure will not be mainly martensite and bainite, and the mechanical properties specified in this embodiment (yield strength of more than 1034 to 1172 MPa) will not be obtained. In this case, excellent SSC resistance will also not be obtained.
  • the intermediate steel is quenched during quenching.
  • the average cooling rate in the range of the surface temperature of the intermediate steel (blank pipe) during quenching from 800 to 500°C is defined as the cooling rate during quenching CR 800-500 .
  • the cooling rate during quenching CR 800-500 is determined from the temperature measured at the location that is cooled the slowest in the cross section of the intermediate steel to be quenched (for example, the center of the thickness of the intermediate steel when both surfaces are forcibly cooled).
  • the preferred cooling rate during quenching CR 800-500 is 300° C./min or more.
  • the more preferred lower limit of the cooling rate during quenching CR 800-500 is 450° C./min, and the most preferred is 600° C./min.
  • the upper limit of the cooling rate during quenching CR 800-500 is not particularly specified, but is, for example, 60,000° C./min.
  • the blank tube is heated in the austenite region multiple times and then quenched.
  • the austenite grains before quenching are refined, and the SSC resistance of the steel material is improved.
  • quenching may be combined with tempering, which will be described later, and performed multiple times. In other words, quenching and tempering may be performed multiple times. In this case, the SSC resistance of the steel material is further improved.
  • the tempering process is described in detail below.
  • tempering process In the tempering process, the blank pipe that has been quenched is tempered.
  • tempering means reheating the quenched intermediate steel material at a temperature lower than the A c1 point and holding the temperature.
  • the tempering temperature corresponds to the furnace temperature when the quenched intermediate steel material is heated and held.
  • the tempering time means the time for which the intermediate steel material is held at the tempering temperature.
  • the tempering temperature is adjusted appropriately depending on the chemical composition of the seamless steel pipe and the yield strength to be obtained.
  • the tempering temperature is adjusted to adjust the yield strength of the seamless steel pipe to more than 1034 to 1172 MPa. It is of course possible for a person skilled in the art to adjust the yield strength of the seamless steel pipe to more than 1034 to 1172 MPa by adjusting the tempering temperature.
  • the preferred tempering temperature is 640 to 660°C.
  • the tempering time is preferably 10 to 90 minutes.
  • a more preferable lower limit of the tempering time is 15 minutes.
  • a more preferable upper limit of the tempering time is 80 minutes.
  • the steel material according to this embodiment can be manufactured by the above manufacturing method.
  • a method for manufacturing a seamless steel pipe has been described as one example.
  • the steel material according to this embodiment may be a steel plate or other shape.
  • a manufacturing method for a steel plate or other shape also includes, for example, a preparation step, a quenching step, and a tempering step.
  • the above manufacturing method is one example, and the steel material may be manufactured by other manufacturing methods.
  • Molten steel was produced having the chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2.
  • "-" means that the content of each element is at the impurity level.
  • the Cu content, Ni content, and W content of Steel A were rounded off to two decimal places, meaning that they were 0%.
  • the Ca content, Mg content, Zr content, and rare earth element (REM) content of Steel A were rounded off to five decimal places, meaning that they were 0%.
  • the above molten steel was used to manufacture a round billet by continuous casting.
  • a metal plate processed into a bottomless cone shape was placed above the opening of the tundish so that its apex was directly below the nozzle of the ladle.
  • Table 2 shows whether or not a metal plate of the above shape was placed above the opening of the tundish. Specifically, when a metal plate of the above shape was placed above the opening of the tundish, "A” is indicated in the "Metal Plate” column of Table 2. When a metal plate of the above shape was not placed above the opening of the tundish, "B” is indicated in the "Metal Plate” column of Table 2.
  • the metal plate of the above shape placed above the opening of the tundish was an aluminum plate. Specifically, three aluminum plates with a thickness of 2 mm were used in a stack. When a metal plate was placed, after the silicon oxide was discharged from the nozzle and before the molten steel was discharged, the metal plate was removed from below the nozzle using a rod with a hook formed at its tip. Furthermore, the molten steel was cast into a round billet at the casting speed shown in Table 2. At this time, electromagnetic stirring was performed in the mold at the current value shown in Table 2.
  • the produced round billet of each test number was held at 1250°C for 1 hour, and then hot rolling was performed by the Mannesmann-mandrel method to produce a blank pipe (seamless steel pipe) of each test number. Furthermore, the blank pipe of each test number obtained was quenched. Specifically, the blank pipe of each test number was held at the temperature (°C) for the time (minutes) shown in the "Quenching process" column of Table 2, and then quenched by shower water cooling. Moreover, for test number 3, after the above-mentioned quenching, it was held at 900°C for 10 minutes, and then quenched by shower water cooling.
  • the cooling rate during quenching CR 800-500 was in the range of 480 to 30000°C/min.
  • the temperature (°C) of the quenching process was the temperature (°C) of the heat treatment furnace in which the blank pipe was heated.
  • the time (minutes) of the quenching process was the time (minutes) in which the blank pipe was held at the quenching temperature.
  • the obtained blank pipes of each test number were tempered. Specifically, the blank pipes of each test number were tempered by holding them at the temperature (°C) for the time (minutes) listed in the "Tempering process” column of Table 2.
  • the tempering temperature (°C) listed in Table 2 is the temperature (°C) of the tempering furnace in which the blank pipes were heated.
  • the tempering time (minutes) listed in Table 2 is the time (minutes) during which the blank pipes were held at the tempering temperature.
  • the number density (pieces/200 mm 2 ) of the obtained coarse Al oxides is shown in the "coarse Al oxides (pieces/200 mm 2 )" column of Table 3.
  • the number density (pieces/200 mm 2 ) of the obtained coarse Si oxides is shown in the "coarse Si oxides (pieces/200 mm 2 )" column of Table 3.
  • SSC resistance test For the seamless steel pipes of each test number, an SSC resistance test was performed according to a method in accordance with NACE TM0177-2016 Method A to evaluate the SSC resistance. Specifically, a round bar test piece having a diameter of 6.35 mm and a parallel part length of 25.4 mm was prepared from the center of the wall thickness of the seamless steel pipes of each test number. The SSC resistance test was performed on three of the prepared test pieces. The axial direction of the test pieces was parallel to the tube axial direction.
  • test solution used was a mixed aqueous solution of 5.0 mass% sodium chloride and 0.4 mass% sodium acetate (NACE solution D) adjusted to pH 5.0 with hydrochloric acid.
  • Test solutions at 24°C were poured into three test vessels to form test baths.
  • the three round bar test specimens to which stress was applied were immersed one by one in the test baths of different test vessels. After degassing each test bath, a mixed gas of 0.01 atm H2S gas and 0.99 atm CO2 gas was blown into the test bath to saturate the test bath.
  • the test bath saturated with the mixed gas was held at 24°C for 720 hours.
  • the round bar test pieces of each test number were observed for the occurrence of sulfide stress cracking (SSC). Specifically, the round bar test pieces after 720 hours of holding were observed with the naked eye. For each test number, the number of round bar test pieces in which SSC occurred out of the three round bar test pieces is shown in the "Number of pieces with SSC" column in Table 3.
  • the seamless steel pipes of test numbers 1 to 12 had appropriate chemical compositions, and the manufacturing methods also satisfied the above-mentioned preferred conditions.
  • the seamless steel pipes had a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa, a number density of coarse Al oxides of less than 30 pieces/200 mm 2 , and a number density of coarse Si oxides of 5 pieces/200 mm 2 or less.
  • the number of SSC occurrences in these seamless steel pipes was 0 in the SSC resistance test. That is, the seamless steel pipes of test numbers 1 to 12 had a yield strength of more than 1034 to 1172 MPa and excellent SSC resistance. It was determined that the sum of the volume fractions of tempered martensite and tempered bainite in the microstructure of these seamless steel pipes was 90% or more.
  • the casting speed in the steelmaking process of the seamless steel pipes of test numbers 13 and 14 was too fast.
  • the number density of coarse Al oxides in these seamless steel pipes was 30 pieces/200 mm2 or more .
  • the number of SSC occurrences in these seamless steel pipes was one or more in the SSC resistance test, and these seamless steel pipes did not have excellent SSC resistance.
  • the seamless steel pipe of test number 18 had an excessively high O content. As a result, this seamless steel pipe had more than one SSC occurrence in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.
  • the seamless steel pipe of test number 19 had too low a Mo content. As a result, this seamless steel pipe had more than one SSC occurrence in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.
  • the seamless steel pipe of test number 20 had an excessively high S content. As a result, this seamless steel pipe had more than one SSC occurrence in the SSC resistance test, and did not have excellent SSC resistance.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

１５０ｋｓｉ級の高い強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立する鋼材を提供する。本開示による鋼材は、質量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１００％、Ｃｒ：０．３０～１．５０％、Ｍｏ：０．４０～２．００％、Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、Ｎｂ：０．００２～０．１００％、Ｖ：０．０５～０．３０％、Ｂ：０．０００５～０．００４０％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０．００４０％以下、及び、残部がＦｅ及び不純物からなり、降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであり、鋼材中において、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下である。

Description

鋼材
　本開示は鋼材に関する。
　油井及びガス井（以下、油井及びガス井を総称して、単に「油井」という）の深井戸化により、油井用鋼管に代表される油井用鋼材の高強度化が要求されている。具体的には、８０ｋｓｉ級（降伏強度が８０～９５ｋｓｉ未満、つまり、５５２～６５５ＭＰａ未満）や、９５ｋｓｉ級（降伏強度が９５～１１０ｋｓｉ未満、つまり、６５５～７５８ＭＰａ未満）の油井用鋼材が広く利用されており、最近ではさらに、１１０ｋｓｉ級（降伏強度が１１０～１２５ｋｓｉ未満、つまり、７５８～８６２ＭＰａ未満）の油井用鋼材が求められ始めている。
　油井ではさらに、腐食性を有する硫化水素ガス（Ｈ2Ｓ）や炭酸ガス（ＣＯ2）等を含有する場合がある。そのため、油井用鋼材としての使用が想定される鋼材には、高強度だけでなく、優れた耐食性も求められる。また、油井用鋼材では、使用中の鋼材には応力が負荷される。そのため、油井用鋼材の優れた耐食性の指標として耐硫化物応力割れ性（耐Ｓｕｌｆｉｄｅ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｃｒａｃｋｉｎｇ性：以下、耐ＳＳＣ性という）が用いられてきた。
　鋼材の強度と耐ＳＳＣ性とを高める技術が、特開２００６－２８６１２号公報（特許文献１）、国際公開第２００８／１２３４２２号（特許文献２）、及び、特開２０１７－１６６０６０号公報（特許文献３）に提案されている。
　特許文献１に開示される鋼材は、鋼管用鋼であって、質量％で、Ｃ：０．２～０．７％、Ｓｉ：０．０１～０．８％、Ｍｎ：０．１～１．５％、Ｓ：０．００５％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ａｌ：０．０００５～０．１％、Ｔｉ：０．００５～０．０５％、Ｃａ：０．０００４～０．００５％、Ｎ：０．００７％以下、Ｃｒ：０．１～１．５％、Ｍｏ：０．２～１．０％、残部がＦｅ及び不純物からなる。この鋼材はさらに、Ｃａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎ、Ｏ及びＳを含む非金属介在物の介在物中の（Ｃａ％）／（Ａｌ％）が０．５５～１．７２、かつ、（Ｃａ％）／（Ｔｉ％）が０．７～１９である。この鋼材は、７５８ＭＰａを超える高い降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有する、と特許文献１には記載されている。
　特許文献２に開示される鋼材は、低合金鋼であって、質量％で、Ｃ：０．１０～０．２０％、Ｓｉ：０．０５～１．０％、Ｍｎ：０．０５～１．５％、Ｃｒ：１．０～２．０％、Ｍｏ：０．０５～２．０％、Ａｌ：０．１０％以下、及び、Ｔｉ：０．００２～０．０５％を含有し、かつ、Ｃｅｑ（＝Ｃ＋（Ｍｎ／６）＋（Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）／５）が０．６５以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなり、不純物中において、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｂ：０．０００３％未満である。この鋼材はさらに、粒径が１μｍ以上のＭ23Ｃ6型析出物が０．１個／ｍｍ2以下である。この鋼材は、６５４～７９３ＭＰａの降伏強度を有し、高圧の硫化水素環境でも優れた耐ＳＳＣ性を有する、と特許文献２には記載されている。
　特許文献３に開示される鋼材は、高強度油井用鋼管用素材であって、質量％で、Ｃ：０．２０～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～０．４０％、Ｍｎ：０．３～０．９％、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：０．００５～０．１０％、Ｎ：０．００１～０．００６％、Ｃｒ：０．１～０．８％、Ｍｏ：０．１～１．６％、Ｖ：０．０２～０．２％、Ｎｂ：０．００１～０．０４％、Ｂ：０．０００３～０．００３０％、Ｏ（酸素）：０．００３０％以下、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。この鋼材はさらに、ロックウェル硬さＨＲＣが式（１５．６×［％Ｃ］＋２９．２≦ＨＲＣ＜６０．５×［％Ｃ］＋３１．１）を満たす。この鋼材によれば、７５８～８６２ＭＰａ未満の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有する鋼管が得られる、と特許文献３には記載されている。
特開２００６－２８６１２号公報 国際公開第２００８／１２３４２２号 特開２０１７－１６６０６０号公報
　上記特許文献１～３に開示される技術によれば、優れた耐ＳＳＣ性を有する油井用鋼材を得ることができる。しかしながら、上記特許文献１～３に開示される技術以外の技術によって、優れた耐ＳＳＣ性を有する油井用鋼材を得られてもよい。
　さらに、近年、油井環境の過酷化に伴い、油井用鋼材にはさらに高い降伏強度が求められてきている。具体的に、１５０ｋｓｉ級（降伏強度が１５０超～１７０ｋｓｉ、つまり、１０３４超～１１７２ＭＰａ）の油井用鋼材が求められてきている。一方、上記特許文献１～３では、１５０ｋｓｉ級の高い降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することについて、検討されていない。
　本開示の目的は、１５０ｋｓｉ級（１０３４超～１１７２ＭＰａ）の高い強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立する鋼材を提供することである。
　本開示による鋼材は、
　質量％で、
　Ｃ：０．１５～０．４５％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．０５～１．００％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
　Ｃｒ：０．３０～１．５０％、
　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
　Ｖ：０．０５～０．３０％、
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
　Ｎ：０．０１００％以下、
　Ｏ：０．００４０％以下、
　Ｃｕ：０～０．５０％、
　Ｎｉ：０～０．５０％、
　Ｗ：０～０．５０％、
　Ｃａ：０～０．０１００％、
　Ｍｇ：０～０．０１００％、
　Ｚｒ：０～０．０１００％、
　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
　残部がＦｅ及び不純物からなり、
　降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであり、
　前記鋼材中において、
　質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が、３０個／２００ｍｍ2未満であり、
　質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である。
　本開示による鋼材は、１５０ｋｓｉ級（１０３４超～１１７２ＭＰａ）の高い強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる。
図１は、本実施例における粗大Ｓｉ酸化物（長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物）の個数密度（個／２００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性の指標であるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。
　まず本発明者らは、化学組成に着目して、１５０ｋｓｉ級の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立する鋼材を得ることを検討した。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．１５～０．４５％、Ｓｉ：０．０５～１．００％、Ｍｎ：０．０５～１．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．００５～０．１００％、Ｃｒ：０．３０～１．５０％、Ｍｏ：０．４０～２．００％、Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、Ｎｂ：０．００２～０．１００％、Ｖ：０．０５～０．３０％、Ｂ：０．０００５～０．００４０％、Ｎ：０．０１００％以下、Ｏ：０．００４０％以下、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｉ：０～０．５０％、Ｗ：０～０．５０％、Ｃａ：０～０．０１００％、Ｍｇ：０～０．０１００％、Ｚｒ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０１００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる鋼材であれば、１５０ｋｓｉ級の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる可能性があると考えた。
　次に本発明者らは、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有する鋼材について、耐ＳＳＣ性を高める手法を種々検討した。具体的に本発明者らは、粗大な酸化物系介在物を低減できれば、降伏強度を維持したまま、耐ＳＳＣ性を高められる可能性があると考えた。ここで、上述の化学組成を有する鋼材では、Ａｌ2Ｏ3を主体とするＡｌ酸化物が粗大化しやすい。そのため、まず本発明者らは、粗大なＡｌ酸化物に着目した。
　本発明者らによる検討の結果、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有する鋼材では、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満であれば、耐ＳＳＣ性を高められる可能性があることが明らかになった。ここで、本明細書では、質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上の粒子を「Ａｌ酸化物」ともいう。本明細書ではさらに、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物を「粗大Ａｌ酸化物」ともいう。
　ここで、Ａｌ酸化物は硬質な酸化物であり、鋼材の耐食性を低下させやすい。特に、１５０ｋｓｉ級にまで降伏強度を高めた場合、粗大Ａｌ酸化物の影響が顕在化しやすく、耐ＳＳＣ性が顕著に低下しやすい。そこで、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有する本実施形態による鋼材では、粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満とする。
　一方、上述の化学組成を有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材であっても、１５０ｋｓｉ級の降伏強度を有する場合、安定して優れた耐ＳＳＣ性を得られない場合があった。そこで本発明者らは、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材について、優れた耐ＳＳＣ性を安定して得るための手法を種々検討した。本発明者らによる詳細な検討の結果、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材では、鋼材中の粗大Ａｌ酸化物だけでなく、粗大なＳｉ酸化物も低減できれば、優れた耐ＳＳＣ性を安定して得られる可能性があることが明らかになった。
　ここで、本明細書では、質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上の粒子を「Ｓｉ酸化物」ともいう。本明細書ではさらに、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物を「粗大Ｓｉ酸化物」ともいう。以下、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材について、粗大Ｓｉ酸化物と、耐ＳＳＣ性との関係について、図面を用いて具体的に説明する。
　図１は、本実施例における粗大Ｓｉ酸化物（長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物）の個数密度（個／２００ｍｍ2）と、耐ＳＳＣ性の指標であるＳＳＣ発生本数（本）との関係を示す図である。図１は、後述する実施例のうち、上述の化学組成を満たし、１５０ｋｓｉ級の降伏強度を有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材について、後述する方法で求めた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）と、後述する方法で求めたＳＳＣ発生本数（本）とを用いて作成した。
　図１を参照して、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下であれば、ＳＳＣ発生本数が０本となり、優れた耐ＳＳＣ性を示した。したがって、本実施形態では、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満とし、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下とする。その結果、本実施形態による鋼材は、１５０ｋｓｉ級の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立することができる。
　粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を低減することによって、鋼材の耐ＳＳＣ性が高められる理由について、詳細は明らかになっていない。しかしながら、本発明者らは次のように推察している。上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、製鋼工程において、主としてアルミニウム（Ａｌ）による脱酸が実施される。そのため、上述の化学組成を有する鋼材では、Ａｌ2Ｏ3に代表されるＡｌ酸化物について検討され、数の少ないＳｉ酸化物には着目されてこなかった。しかしながら、１５０ｋｓｉ級にまで降伏強度を高めた場合、粗大Ａｌ酸化物だけでなく、数の少ない粗大Ｓｉ酸化物であっても、耐ＳＳＣ性の低下が顕在化しやすい可能性がある。そのため、粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満にするだけでなく、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下にもすることで、１５０ｋｓｉ級の降伏強度を有していても、優れた耐ＳＳＣ性を安定して得られるのではないか、と本発明者らは推察している。
　なお、本発明者らの推察とは異なるメカニズムによって、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まっている可能性はあり得る。しかしながら、上述の化学組成と、１５０ｋｓｉ級の降伏強度とを有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満の鋼材では、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下とすることで、優れた耐ＳＳＣ性が得られることは、後述の実施例によって証明されている。
　以上の知見に基づいて完成した本実施形態による鋼材の要旨は、次のとおりである。
　［１］
　鋼材であって、
　質量％で、
　Ｃ：０．１５～０．４５％、
　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
　Ｍｎ：０．０５～１．００％、
　Ｐ：０．０３０％以下、
　Ｓ：０．００５０％以下、
　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
　Ｃｒ：０．３０～１．５０％、
　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
　Ｖ：０．０５～０．３０％、
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
　Ｎ：０．０１００％以下、
　Ｏ：０．００４０％以下、
　Ｃｕ：０～０．５０％、
　Ｎｉ：０～０．５０％、
　Ｗ：０～０．５０％、
　Ｃａ：０～０．０１００％、
　Ｍｇ：０～０．０１００％、
　Ｚｒ：０～０．０１００％、
　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
　残部がＦｅ及び不純物からなり、
　降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであり、
　前記鋼材中において、
　質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が、３０個／２００ｍｍ2未満であり、
　質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である、
　鋼材。
　［２］
　［１］に記載の鋼材であって、
　Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
　Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
　Ｗ：０．０１～０．５０％、
　Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、
　Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
　Ｚｒ：０．０００１～０．０１００％、及び、
　希土類元素：０．０００１～０．０１００％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
　鋼材。
　［３］
　［１］又は［２］に記載の鋼材であって、
　前記鋼材は継目無鋼管である、
　鋼材。
　本実施形態による鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態による鋼材は、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。
　［化学組成］
　本実施形態による鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
　Ｃ：０．１５～０．４５％
　炭素（Ｃ）は鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｃはさらに、製造工程中の焼戻しにおいて、炭化物の球状化を促進し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃ含有量が低すぎれば、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、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、炭化物が多くなりすぎ、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃ含有量は０．１５～０．４５％である。Ｃ含有量の好ましい下限は０．１８％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．２２％であり、さらに好ましくは０．２３％である。Ｃ含有量の好ましい上限は０．４０％であり、さらに好ましくは０．３８％であり、さらに好ましくは０．３５％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
　Ｓｉ：０．０５～１．００％
　ケイ素（Ｓｉ）は、鋼を脱酸する。Ｓｉ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、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、粗大Ｓｉ酸化物が多数形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は０．０５～１．００％である。Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．２０％である。Ｓｉ含有量の好ましい上限は０．８５％であり、さらに好ましくは０．７５％であり、さらに好ましくは０．６０％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。
　Ｍｎ：０．０５～１．００％
　マンガン（Ｍｎ）は鋼を脱酸する。Ｍｎはさらに、鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｎ含有量が低すぎれば、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、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、粗大な硫化物系介在物が形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は０．０５～１．００％である。Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０８％であり、さらに好ましくは０．１０％である。Ｍｎ含有量の好ましい上限は０．９０％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％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
　Ｐ：０．０３０％以下
　燐（Ｐ）は不純物である。すなわち、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が粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｐ含有量は０．０３０％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０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｐ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｐ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
　Ｓ：０．００５０％以下
　硫黄（Ｓ）は不純物である。すなわち、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が粒界に偏析し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｓ含有量は０．００５０％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０．００３２％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｓ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｓ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
　Ａｌ：０．００５～０．１００％
　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ず、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。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Ａｌ酸化物が多数形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ａｌ含有量は０．００５～０．１００％である。Ａｌ含有量の好ましい下限は０．０１０％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。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０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３５％である。本明細書にいう「Ａｌ」含有量は「酸可溶Ａｌ」、つまり、「ｓｏｌ．Ａｌ」の含有量を意味する。
　Ｃｒ：０．３０～１．５０％
　クロム（Ｃｒ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｃｒはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。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、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０．３０～１．５０％である。Ｃｒ含有量の好ましい下限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．４０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。Ｃｒ含有量の好ましい上限は１．４０％であり、さらに好ましくは１．３０％であり、さらに好ましくは１．２０％であり、さらに好ましくは１．１０％であり、さらに好ましくは１．０５％である。
　Ｍｏ：０．４０～２．００％
　モリブデン（Ｍｏ）は鋼材の焼入れ性を高める。Ｍｏはさらに、鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、高温焼戻しを可能にする。その結果、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。Ｍｏ含有量が低すぎれば、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、上記効果が飽和する。したがって、Ｍｏ含有量は０．４０～２．００％である。Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．４５％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．５１％であり、さらに好ましくは０．５５％であり、さらに好ましくは０．６０％である。Ｍｏ含有量の好ましい上限は１．８０％であり、さらに好ましくは１．６０％であり、さらに好ましくは１．４０％であり、さらに好ましくは１．３０％である。
　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％
　チタン（Ｔｉ）はＮと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。Ｔｉ含有量が低すぎれば、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、Ｔｉ窒化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｔｉ含有量は０．００２～０．０２０％である。Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．００３％であり、さらに好ましくは０．００４％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は０．０１８％であり、さらに好ましくは０．０１５％であり、さらに好ましくは０．０１０％であり、さらに好ましくは０．００８％である。
　Ｎｂ：０．００２～０．１００％
　ニオブ（Ｎｂ）はＣ及び／又はＮと結合して、炭化物、窒化物又は炭窒化物（以下、「炭窒化物等」という）を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｎｂはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。Ｎｂ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、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、炭窒化物等が過剰に形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量は０．００２～０．１００％である。Ｎｂ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％であり、さらに好ましくは０．０２０％である。Ｎｂ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０．０４０％である。
　Ｖ：０．０５～０．３０％
　バナジウム（Ｖ）は炭窒化物等を形成する。炭窒化物等はピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｖはさらに、焼戻し時に微細な炭化物を形成して鋼材の焼戻し軟化抵抗を高め、鋼材の強度を高める。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、炭窒化物等が過剰に形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．０５～０．３０％である。Ｖ含有量の好ましい下限は０．０６％であり、さらに好ましくは０．０７％であり、さらに好ましくは０．０８％である。Ｖ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０．１５％である。
　Ｂ：０．０００５～０．００４０％
　ホウ素（Ｂ）は鋼に固溶して鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｂ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、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、粗大な窒化物が形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｂ含有量は０．０００５～０．００４０％である。Ｂ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％である。Ｂ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｎ：０．０１００％以下
　窒素（Ｎ）は不可避に含有される。すなわち、Ｎ含有量の下限は０％超である。ＮはＴｉと結合して窒化物を形成し、ピンニング効果により、鋼材の結晶粒を微細化する。その結果、鋼材の強度が高まる。しかしながら、Ｎ含有量が高すぎれば、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ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎ含有量は０．０１００％以下である。Ｎ含有量の好ましい上限は０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００６０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００４０％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０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００１５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｏ：０．００４０％以下
　酸素（Ｏ）は不純物である。すなわち、Ｏ含有量の下限は０％超である。Ｏ含有量が高すぎれば、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ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｏ含有量は０．００４０％以下である。Ｏ含有量の好ましい上限は０．００３５％であり、さらに好ましくは０．００３３％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。Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。ただし、Ｏ含有量の極端な低減は、製造コストを大幅に高める。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｏ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００２％であり、さらに好ましくは０．０００３％である。
　本実施形態による鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、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、本実施形態による鋼材に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
　［任意元素］
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、及び、Ｎｉからなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材の焼入れ性を高める。
　Ｃｕ：０～０．５０％
　銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、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、鋼材の強度を高める。Ｃｕが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃｕ含有量が高すぎれば、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ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は０～０．５０％である。Ｃｕ含有量の好ましい下限は０％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。Ｃｕ含有量の好ましい上限は０．３５％であり、さらに好ましくは０．２５％であり、さらに好ましくは０．１５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
　Ｎｉ：０～０．５０％
　ニッケル（Ｎｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｎｉ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｎｉは鋼材の焼入れ性を高め、鋼材の強度を高める。Ｎｉはさらに、鋼に固溶して、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｎｉが少しでも含有されれば、これらの効果がある程度得られる。しかしながら、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、局部的な腐食が促進され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｎｉ含有量は０～０．５０％である。Ｎｉ含有量の好ましい下限は０％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。Ｎｉ含有量の好ましい上限は０．３０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｗを含有してもよい。
　Ｗ：０～０．５０％
　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。すなわち、Ｗ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｗはサワー環境において、保護性の腐食被膜を形成し、鋼材への水素の侵入を抑制する。これにより、鋼材の耐ＳＳＣ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。しかしながら、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、鋼材中に粗大な炭化物が形成され、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｗ含有量は０～０．５０％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％である。Ｗ含有量の好ましい上限は０．５０％未満であり、さらに好ましくは０．４８％である。
　上述の鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｒ、及び、希土類元素からなる群から選択される１元素以上を含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素であり、鋼材中のＳを硫化物として無害化する。その結果、これらの元素は鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。
　Ｃａ：０～０．０１００％
　カルシウム（Ｃａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｃａ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｃａは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｃａが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｃａ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｃａ含有量は０～０．０１００％である。Ｃａ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０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｃａ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｍｇ：０～０．０１００％
　マグネシウム（Ｍｇ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、Ｍｇ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｍｇは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｍｇが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｍｇ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｍｇ含有量は０～０．０１００％である。Ｍｇ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０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｍｇ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　Ｚｒ：０～０．０１００％
　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。すなわち、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。含有される場合、Ｚｒは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。Ｚｒが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Ｚｒ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、Ｚｒ含有量は０～０．０１００％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０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。Ｚｒ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　希土類元素（ＲＥＭ）：０～０．０１００％
　希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。すなわち、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。含有される場合、ＲＥＭは鋼材中のＳを硫化物として無害化し、鋼材の耐ＳＳＣ性を高める。ＲＥＭはさらに、鋼材中のＰと結合して、結晶粒界におけるＰの偏析を抑制する。そのため、Ｐの偏析に起因した鋼材の耐ＳＳＣ性の低下が抑制される。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、ＲＥＭ含有量が高すぎれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材中の酸化物が粗大化して、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０１００％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０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００６％である。ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．００４０％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
　なお、本明細書におけるＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）、原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）、及び、ランタノイドである原子番号５７番のランタン（Ｌａ）～原子番号７１番のルテチウム（Ｌｕ）からなる群から選択される１種以上の元素を意味する。また、本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これら元素の合計含有量を意味する。
　［降伏強度］
　本実施形態による鋼材の降伏強度は１０３４超～１１７２ＭＰａ（１５０超～１７０ｋｓｉ）である。本明細書でいう降伏強度は、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠した常温（２５℃）での引張試験で得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を意味する。本実施形態による鋼材は、上述の化学組成を有し、後述する粗大Ａｌ酸化物の個数密度、及び、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を満たすことで、降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであっても、優れた耐ＳＳＣ性を有する。
　本実施形態による鋼材の降伏強度は、次の方法で求める。まず、本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から丸棒試験片を作製する。本明細書において、Ｒ／２位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面における半径Ｒの中心位置を意味する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、平行部直径８．９ｍｍ、標点距離３５．６ｍｍである。作製された丸棒試験片を用いて、ＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠した方法で、常温（２５℃）、大気中で引張試験を実施して、得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を降伏強度（ＭＰａ）と定義する。なお、本実施形態において降伏強度（ＭＰａ）は、得られた数値の小数第一位を四捨五入して求める。
　［粗大Ａｌ酸化物の個数密度］
　本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度を有し、さらに、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満である。上述のとおり、本明細書では、質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上の粒子を「Ａｌ酸化物」ともいう。上述のとおり、本明細書ではさらに、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物を「粗大Ａｌ酸化物」ともいう。つまり、粗大Ａｌ酸化物とは、質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上の粒子を意味する。
　上述のとおり、上述の化学組成を有する鋼材を製造する場合、製鋼工程において、主としてアルミニウム（Ａｌ）による脱酸が実施される。そのため、上述の化学組成を有する鋼材では、Ａｌ酸化物が多数形成されやすい。さらに、Ａｌ酸化物は硬質な酸化物であり、鋼材の耐食性を低下させやすい。特に、１５０ｋｓｉ級の高い降伏強度を有する場合、粗大Ａｌ酸化物の影響が顕在化しやすく、耐ＳＳＣ性が顕著に低下しやすくなる。そこで、上述の化学組成と、１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度とを有する本実施形態による鋼材では、粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満とする。
　本実施形態において、粗大Ａｌ酸化物の個数密度の好ましい上限は２８個／２００ｍｍ2であり、さらに好ましくは２５個／２００ｍｍ2であり、さらに好ましくは２２個／２００ｍｍ2である。本実施形態において、粗大Ａｌ酸化物の個数密度の下限は特に限定されず、０個／２００ｍｍ2であってもよい。粗大Ａｌ酸化物の個数密度の下限は、たとえば、５個／２００ｍｍ2であってもよく、７個／２００ｍｍ2であってもよく、９個／２００ｍｍ2であってもよい。粗大Ａｌ酸化物の個数密度を求める方法は、後述する。
　［粗大Ｓｉ酸化物の個数密度］
　本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度を有し、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満であり、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下である。上述のとおり、本明細書では、質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上の粒子を「Ｓｉ酸化物」ともいう。上述のとおり、本明細書ではさらに、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物を「粗大Ｓｉ酸化物」ともいう。つまり、粗大Ｓｉ酸化物とは、質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上の粒子を意味する。
　上述のとおり、これまでＳｉ酸化物は、その数の少なさから着目されてこなかった。しかしながら、１５０ｋｓｉ級の高い降伏強度を有する場合、粗大Ａｌ酸化物だけでなく、数の少ない粗大Ｓｉ酸化物であっても、耐ＳＳＣ性の低下が顕在化しやすい可能性がある。そのため、粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満にするだけでなく、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下にもすることで、１５０ｋｓｉ級にまで降伏強度を高めても、優れた耐ＳＳＣ性を安定して得られる可能性がある。そこで、本実施形態による鋼材は、上述の化学組成と、１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度とを有し、鋼材中の粗大Ａｌ酸化物の個数密度を３０個／２００ｍｍ2未満とし、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を５個／２００ｍｍ2以下とする。
　本実施形態において、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の好ましい上限は４個／２００ｍｍ2であり、さらに好ましくは３個／２００ｍｍ2である。本実施形態において、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の下限は特に限定されず、０個／２００ｍｍ2であってもよい。粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の下限は、たとえば、１個／２００ｍｍ2であってもよい。
　本実施形態において、鋼材中の粗大Ａｌ酸化物の個数密度、及び、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度は、次の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、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。具体的に、鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、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。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。
　作製した試験片の観察面を鏡面に研磨した後、測定を行う。観察面の面積は限定されないが、たとえば、３００ｍｍ2（２０ｍｍ×１５ｍｍ）とする。観察面において、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数を求める。具体的には、まず観察面における粒子をコントラストから特定する。特定した各粒子について、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、Ｚｒ、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Ａｌ含有量が２０％以上であり、かつ、Ｏ含有量が１０％以上である場合、その粒子を「Ａｌ酸化物」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Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、かつ、Ｏ含有量が１０％以上である場合、その粒子を「Ｓｉ酸化物」と特定する。
　観察面において特定されたＡｌ酸化物のうち、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物（粗大Ａｌ酸化物）を特定し、粗大Ａｌ酸化物の総個数を求める。さらに、観察面において特定されたＳｉ酸化物のうち、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）を特定し、粗大Ｓｉ酸化物の総個数を求める。なお、Ａｌ酸化物及びＳｉ酸化物の長径は、周知の方法で求めることができる。また、本明細書において、Ａｌ酸化物及びＳｉ酸化物の長径とは、観察面において、Ａｌ酸化物及びＳｉ酸化物の外周の任意の２点を結ぶ線分のうち、最大の線分（μｍ）を意味する。
　粗大Ａｌ酸化物の総個数と、観察面の総面積とに基づいて、粗大Ａｌ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）を求める。さらに、粗大Ｓｉ酸化物の総個数と、観察面の総面積とに基づいて、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）を求める。なお、本実施形態において、粗大Ａｌ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）、及び、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）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。また、粗大Ａｌ酸化物及び粗大Ｓｉ酸化物の個数密度の測定は、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）を用いて行うことができる。ＳＥＭ－ＥＤＳ装置としてたとえば、ＦＥＩ（ＡＳＰＥＸ）社製の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ＳＳＣ性］
　本実施形態による鋼材の耐ＳＳＣ性は、ＮＡＣＥ　ＴＭ０１７７－２０１６　Ｍｅｔｈｏｄ　Ａに準拠した方法で実施する耐ＳＳＣ性試験によって評価できる。具体的に、次の方法で評価することができる。
　塩酸でｐＨ５．０に調整した、５．０質量％塩化ナトリウムと０．４質量％酢酸ナトリウムとの混合水溶液（ＮＡＣＥ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｄ）を、試験溶液とする。本実施形態による鋼材から、丸棒試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼板の圧延方向に平行な方向とする。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、鋼管の管軸方向に平行な方向とする。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から丸棒試験片を作製する。この場合、丸棒試験片の軸方向は、丸鋼の軸方向に平行な方向とする。丸棒試験片の大きさは、たとえば、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍである。
　作製された丸棒試験片に対し、実降伏応力の９０％に相当する応力を負荷する。試験容器に２４℃の試験溶液を、応力を付加した丸棒試験片が浸漬するように注入し、試験浴とする。試験浴を脱気した後、０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させる。混合ガスを飽和させた試験浴を、２４℃で７２０時間、保持する。本実施形態による鋼材は、上記条件で実施した耐ＳＳＣ性試験において、７２０時間経過後に、割れが確認されない。なお、本明細書において、「割れが確認されない」とは、試験後の試験片を肉眼によって観察した場合、割れが確認されないことを意味する。
　［ミクロ組織］
　本実施形態による鋼材のミクロ組織は、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上である。ミクロ組織の残部はたとえば、フェライト、又は、パーライトである。上述の化学組成を有する鋼材のミクロ組織が、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上を含有すれば、本実施形態の他の構成を満たすことを条件に、１５０ｋｓｉ級の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立できる。すなわち、本実施形態では、鋼材が１５０ｋｓｉ級の降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを両立していれば、ミクロ組織は焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上であると判断する。
　なお、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率を観察により求める場合、以下の方法で求めることができる。まず、本実施形態による鋼材から、観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央部から、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。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央部から、管軸方向と管径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置を中央に含み、軸方向と径方向とを含む面を観察面とする試験片を作製する。
　試験片の観察面を鏡面に研磨した後、ナイタール腐食液に１０秒程度浸漬して、エッチングによる組織現出を行う。エッチングした観察面を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて、二次電子像にて１０視野観察する。視野面積は、たとえば、０．０１ｍｍ2（倍率１０００倍）である。各視野において、コントラストから焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトを特定する。特定した焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求める。面積率を求める方法は特に限定されず、周知の方法でよい。たとえば、画像解析によって、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率を求めることができる。本実施形態では、全ての視野で求めた、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの面積率の算術平均値を、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率と定義する。
　［製造方法］
　本実施形態による鋼材の製造方法を説明する。以下、本実施形態による鋼材の一例として、継目無鋼管の製造方法を説明する。継目無鋼管の製造方法は、素材を準備する工程（製鋼工程）と、素材を熱間加工して素管を製造する工程（熱間加工工程）と、素管に対して焼入れ及び焼戻しを実施して、継目無鋼管とする工程（焼入れ工程及び焼戻し工程）とを備える。なお、本実施形態による製造方法は、以下に説明する製造方法に限定されない。以下、各工程について詳述する。
　［製鋼工程］
　製鋼工程では、初めに、周知の方法で製造された溶銑に対して、転炉での精錬（一次精錬）を実施する。一次精錬された溶鋼に対して、二次精錬を実施する。二次精錬において、成分調整の合金元素の添加を実施して、上述の化学組成を満たす溶鋼を製造する。
　二次精錬は、たとえば、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ－Ｈａｕｓｅｎ）真空脱ガス処理を実施する。その後、合金成分の最終調整を行う。二次精錬では、複合精錬を実施してもよい。この場合、ＲＨ真空脱ガス処理の前にたとえば、ＬＦ（Ｌａｄｌｅ　Ｆｕｒｎａｃｅ）、又は、ＶＡＤ（Ｖａｃｕｕｍ　Ａｒｃ　Ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）を用いた精錬処理を実施する。
　二次精錬が実施された溶鋼を用いて、素材を製造する。具体的には、二次精錬が実施された溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片（スラブ、ブルーム、又は、ビレット）を製造する。連続鋳造法では、まず、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注湯する。このとき、取鍋のノズルを封止するため、ノズルには通常、詰め砂が封入されている。そのため、取鍋からタンディッシュへ、溶鋼と一緒に詰め砂が混入する場合がある。また、上述の化学組成を有する素材を製造する際、詰め砂としてＳｉ酸化物が用いられる場合がある。この場合、製造された素材には、Ｓｉ酸化物が導入される懸念がある。
　そこで、本実施形態では、取鍋のノズルに封入されるＳｉ酸化物がタンディッシュ内に導入されるのを防止するため、溶鋼と、Ｓｉ酸化物とを分離する。Ｓｉ酸化物を分離する方法は特に限定されないが、たとえば、次の方法を用いることができる。取鍋のノズルの下方であって、タンディッシュの開口部の上方に、傾斜をつけた金属板を配置する。取鍋のノズルを開放した際、まず、Ｓｉ酸化物がノズルから排出され、続いて溶鋼が排出される。ここで、Ｓｉ酸化物は溶鋼と比較して軽い。そのため、ノズルから排出されるＳｉ酸化物は、金属板の傾斜に沿って、タンディッシュの開口部の外へと誘導される。金属板の傾斜は、たとえば、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置することによって設けられてもよく、他の方法によって設けられてもよい。また、金属板は１枚で用いてもよく、複数の金属板を重ねて用いてもよい。さらに、金属板の厚さは特に限定されないが、たとえば、１～１０ｍｍ程度である。
　ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される。このとき、ノズルから排出される溶鋼は、金属板とともに開口部を通ってタンディッシュへ導入される。すなわち、本実施形態において、金属板の一部又は全部はタンディッシュへ導入され、溶鋼に混入してもよい。そのため、本実施形態における金属板は、溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板とするのが好ましい。溶鋼に含まれる合金元素からなる金属板として、たとえば、アルミニウム板を用いることができる。なお、本明細書において、アルミニウム板とは、アルミニウム及び残部が不純物からなる金属板を意味する。
　好ましくは、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、ノズルの下方から金属板を除去する。この場合、金属板に付着したＳｉ酸化物が溶鋼に混入するのを防ぐことができる。なお、金属板をノズルの下方から除去する方法は特に限定されないが、たとえば、金属板の一部に孔を形成しておき、先端にフックが形成された棒を用いて除去してもよい。この場合、棒の先端のフックを金属板の孔に引っ掛け、棒を引っ張ることによって金属板を除去することができる。以上の方法により、Ｓｉ酸化物を溶鋼から分離して、溶鋼をタンディッシュへ導入することができる。なお、Ｓｉ酸化物を溶鋼から分離する方法は、上述の方法に限定されない。
　次に、準備された溶鋼を鋳造して、素材を製造する。鋳造する方法は、特に限定されないが、たとえば、連続鋳造法である。連続鋳造法により素材を製造する場合、次の方法で実施するのが好ましい。
　連続鋳造機における鋳造速度は１．０～３．０ｍ／分とするのが好ましい。鋳造速度が遅すぎれば、素材中にＡｌ酸化物の集積帯が形成する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Ａｌ酸化物が多数含有し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。一方、鋳造速度が速すぎれば、Ａｌ酸化物が溶鋼の表面へ浮上できず、素材中に多数のＡｌ酸化物が残存する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Ａｌ酸化物が多数含有し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。したがって、連続鋳造機における鋳造速度は、１．０～３．０ｍ／分とするのが好ましい。
　連続鋳造法により素材を製造する場合さらに、鋳型内において、溶鋼を電磁撹拌するのが好ましい。具体的には、鋳型内の電磁撹拌を、電流値３３０～４５０Ａとして実施することにより、素材中にＡｌ酸化物の集積帯が形成されにくくなる。鋳型内での電磁撹拌における電流値が低すぎれば、溶鋼の撹拌が不足して、素材中にＡｌ酸化物の集積帯が形成する場合がある。この場合、製造された鋼材中に粗大Ａｌ酸化物が多数含有し、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する。一方、鋳型内での電磁撹拌における電流値が高すぎれば、製造設備に負荷がかかりすぎる場合がある。したがって、本実施形態では、鋳型内の電磁撹拌を、電流値３３０～４５０Ａとするのが好ましい。以上の方法により、溶鋼を鋳造して、素材を製造する。
　［熱間加工工程］
　熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して中間鋼材を製造する。鋼材が継目無鋼管である場合、中間鋼材は素管に相当する。始めに、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、カップリングのように短尺の厚肉鋼材である場合、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素管は空冷されてもよい（Ａｓ－Ｒｏｌｌｅｄ）。熱間加工により製造された素管は、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、素管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、素管の残留応力が除去される。
　以上のとおり、熱間加工工程では、準備された素材を熱間加工して、中間鋼材を製造する。以下、焼入れ工程について詳述する。
　［焼入れ工程］
　焼入れ工程では、準備された中間鋼材（素管）に対して、焼入れを実施する。本明細書において、「焼入れ」とは、Ａ3点以上の中間鋼材を急冷することを意味する。好ましい焼入れ温度は８００～１０００℃である。焼入れ温度が高すぎれば、旧γ粒の結晶粒が粗大になり、鋼材の耐ＳＳＣ性が低下する場合がある。したがって、焼入れ温度は８００～１０００℃であるのが好ましい。
　本明細書において、焼入れ温度とは、熱間加工後に直接焼入れを実施する場合、最終の熱間加工を実施する装置の出側に設置された温度計で測定された、中間鋼材の表面温度に相当する。焼入れ温度とはさらに、熱間加工後に補熱又は再加熱した後、焼入れを実施する場合、補熱又は再加熱を実施する炉の温度に相当する。
　焼入れ方法はたとえば、焼入れ開始温度から中間鋼材（素管）を連続的に冷却し、素管の表面温度を連続的に低下させる。連続冷却処理の方法は特に限定されず、周知の方法でよい。連続冷却処理の方法はたとえば、水槽に素管を浸漬して冷却する方法や、シャワー水冷又はミスト冷却により素管を加速冷却する方法である。
　焼入れ時の冷却速度が遅すぎれば、マルテンサイト及びベイナイト主体のミクロ組織とならず、本実施形態で規定する機械的特性（１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度）が得られない。この場合さらに、優れた耐ＳＳＣ性が得られない。
　したがって、上述のとおり、本実施形態による鋼材の製造方法では、焼入れ時に中間鋼材を急冷する。具体的には、焼入れ工程において、焼入れ時の中間鋼材（素管）の表面温度が８００～５００℃の範囲における平均冷却速度を、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500と定義する。より具体的には、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、焼入れされる中間鋼材の断面内で最も遅く冷却される部位（たとえば、両表面を強制冷却する場合、中間鋼材厚さの中心部）において測定された温度から決定される。
　好ましい焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は３００℃／分以上である。より好ましい焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500の下限は４５０℃／分であり、さらに好ましくは６００℃／分である。焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500の上限は特に規定しないが、たとえば、６００００℃／分である。
　好ましくは、素管に対してオーステナイト域での加熱を複数回実施した後、焼入れを実施する。この場合、焼入れ前のオーステナイト粒が微細化されるため、鋼材の耐ＳＳＣ性が高まる。複数回焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよいし、焼準及び焼入れを実施することにより、オーステナイト域での加熱を複数回繰り返してもよい。また、焼入れと後述する焼戻しとを組合せて、複数回実施してもよい。すなわち、複数回の焼入れ焼戻しを実施してもよい。この場合、鋼材の耐ＳＳＣ性がさらに高まる。以下、焼戻し工程について詳述する。
　［焼戻し工程］
　焼戻し工程では、上述の焼入れが実施された素管に対して、焼戻しを実施する。本明細書において、「焼戻し」とは、焼入れ後の中間鋼材をＡc1点未満の温度で再加熱して、保持することを意味する。ここで、焼戻し温度とは、焼入れ後の中間鋼材を加熱して、保持する際の炉の温度に相当する。焼戻し時間とは、中間鋼材を焼戻し温度で保持する時間を意味する。
　焼戻し温度は、継目無鋼管の化学組成、及び、得ようとする降伏強度に応じて適宜調整する。つまり、本実施形態の化学組成を有する素管に対して、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を１０３４超～１１７２ＭＰａに調整する。なお、当業者であれば、焼戻し温度を調整して、継目無鋼管の降伏強度を１０３４超～１１７２ＭＰａに調整することは、当然に可能である。具体的に、本実施形態による焼戻し工程において、好ましい焼戻し温度は６４０～６６０℃である。
　焼戻し時間が短すぎれば、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイト主体のミクロ組織が得られない場合がある。一方、焼戻し時間が長すぎれば、上記効果は飽和する。したがって、本実施形態の焼戻し工程において、焼戻し時間は１０～９０分とするのが好ましい。焼戻し時間のより好ましい下限は１５分である。焼戻し時間のより好ましい上限は８０分である。
　以上の製造方法によって、本実施形態による鋼材を製造することができる。なお、上述の製造方法では、一例として継目無鋼管の製造方法を説明した。しかしながら、本実施形態による鋼材は、鋼板や他の形状であってもよい。鋼板や他の形状の製造方法も、上述の製造方法と同様に、たとえば、準備工程と、焼入れ工程と、焼戻し工程とを備える。さらに、上述の製造方法は一例であり、他の製造方法によって製造されてもよい。
　以下、実施例によって本発明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、各元素の含有量が不純物レベルであることを意味する。具体的に、鋼ＡのＣｕ含有量、Ｎｉ含有量、及び、Ｗ含有量は、小数第三位を四捨五入して、０％であったことを意味する。さらに、鋼ＡのＣａ含有量、Ｍｇ含有量、Ｚｒ含有量、及び、希土類元素（ＲＥＭ）含有量は、小数第五位を四捨五入して、０％であったことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記溶鋼を用いて、連続鋳造法によって丸ビレットを製造した。連続鋳造法において、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を導入する際、タンディッシュの開口部上方に、底面の無い錐体状に加工した金属板を、取鍋のノズルの直下に頂点が来るように配置した。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置したか否かを、表２に示す。具体的に、タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置した場合、表２の「金属板」欄に「Ａ」と示す。タンディッシュの開口部上方に、上記形状の金属板を配置しなかった場合、表２の「金属板」欄に「Ｂ」と示す。なお、タンディッシュの開口部上方に配置した、上記形状の金属板は、アルミニウム板とした。具体的に、厚さ２ｍｍのアルミニウム板を３枚重ねて使用した。また、金属板を配置した場合、ノズルからＳｉ酸化物が排出された後、溶鋼が排出される前に、先端にフックの形成された棒を用いてノズルの下方から金属板を除去した。さらに、表２に記載の鋳造速度で、溶鋼から丸ビレットに鋳造した。なお、このとき、鋳型内に対して、表２に記載の電流値で電磁撹拌を実施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　製造した各試験番号の丸ビレットを１２５０℃で１時間保持した後、マンネスマン－マンドレル方式による熱間圧延を実施して、各試験番号の素管（継目無鋼管）を製造した。さらに、得られた各試験番号の素管に対して、焼入れを実施した。具体的には、各試験番号の素管を、表２の「焼入れ工程」欄に記載の温度（℃）で時間（分）だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れを実施した。また、試験番号３については、上述の焼入れを実施した後、９００℃で１０分だけ保持した後、シャワー水冷による焼入れをさらに実施した。なお、各試験番号において、焼入れ時冷却速度ＣＲ800-500は、いずれも４８０～３００００℃／分の範囲内であった。ここで、焼入れ工程の温度（℃）は、素管を加熱した熱処理炉の温度（℃）とした。さらに、焼入れ工程の時間（分）は、素管を焼入れ温度で保持した時間（分）とした。
　得られた各試験番号の素管に対して、焼戻しを実施した。具体的には、各試験番号の素管を、表２の「焼戻し工程」欄に記載の温度（℃）で時間（分）だけ保持する焼戻しを実施した。ここで、表２に記載の焼戻しの温度（℃）は、素管を加熱した焼戻し炉の温度（℃）とした。さらに、表２に記載の焼戻しの時間（分）は、素管を焼戻し温度で保持した時間（分）とした。以上の製造工程により、各試験番号の継目無鋼管を得た。
　［評価試験］
　上記の焼戻し後の各試験番号の継目無鋼管に対して、以下に説明する引張試験、粗大Ａｌ酸化物及び粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験、及び、耐ＳＳＣ性試験を実施した。
　［引張試験］
　各試験番号の継目無鋼管に対して、引張試験を実施して、降伏強度を求めた。引張試験はＡＳＴＭ　Ｅ８／Ｅ８Ｍ（２０２１）に準拠して行った。各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、平行部直径８．９ｍｍ、標点距離３５．６ｍｍの丸棒試験片を作製した。丸棒試験片の軸方向は、継目無鋼管の管軸方向と平行であった。作製した丸棒試験片を用いて、常温（２５℃）、大気中にて引張試験を実施して、各試験番号の継目無鋼管の降伏強度（ＭＰａ）を得た。なお、本実施例では、引張試験で得られた０．６５％伸び時の応力（０．６５％耐力）を、降伏強度と定義した。得られた降伏強度（ＭＰａ）を「ＹＳ（ＭＰａ）」として表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　［粗大Ａｌ酸化物及び粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験］
　各試験番号の継目無鋼管に対して、粗大Ａｌ酸化物及び粗大Ｓｉ酸化物の個数密度測定試験を実施して、長径５．０μｍ以上のＡｌ酸化物（粗大Ａｌ酸化物）、及び、長径５．０μｍ以上のＳｉ酸化物（粗大Ｓｉ酸化物）の個数密度を求めた。各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から作製した試験片を用いて、上述の方法で、粗大Ａｌ酸化物及び粗大Ｓｉ酸化物の個数密度を求めた。得られた粗大Ａｌ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）を、表３の「粗大Ａｌ酸化物（個／２００ｍｍ2）」欄に示す。得られた粗大Ｓｉ酸化物の個数密度（個／２００ｍｍ2）を、表３の「粗大Ｓｉ酸化物（個／２００ｍｍ2）」欄に示す。
　［耐ＳＳＣ性試験］
　各試験番号の継目無鋼管に対して、ＮＡＣＥ　ＴＭ０１７７－２０１６　Ｍｅｔｈｏｄ　Ａに準拠した方法で耐ＳＳＣ性試験を実施して、耐ＳＳＣ性を評価した。具体的には、各試験番号の継目無鋼管の肉厚中央部から、径６．３５ｍｍ、平行部の長さ２５．４ｍｍの丸棒試験片を作製した。作製した試験片のうち３本に対して、耐ＳＳＣ性試験を実施した。なお、試験片の軸方向は、管軸方向に平行であった。
　各試験番号の丸棒試験片の軸方向に引張応力を負荷した。このとき、与えられる応力が各鋼板の実降伏応力の９０％になるように調整した。試験溶液は、塩酸でｐＨ５．０に調整した、５．０質量％塩化ナトリウムと０．４質量％酢酸ナトリウムとの混合水溶液（ＮＡＣＥ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｄ）を用いた。３つの試験容器に２４℃の試験溶液をそれぞれ注入し、試験浴とした。応力が付加された３本の丸棒試験片を、１本ずつ異なる試験容器の試験浴に浸漬した。各試験浴を脱気した後、０．０１ａｔｍのＨ2Ｓガスと０．９９ａｔｍのＣＯ2ガスとの混合ガスを試験浴に吹き込み、試験浴に飽和させた。混合ガスが飽和した試験浴を、２４℃で７２０時間保持した。
　７２０時間保持後の各試験番号の丸棒試験片に対して、硫化物応力割れ（ＳＳＣ）の発生の有無を観察した。具体的には、７２０時間保持後の丸棒試験片を、肉眼で観察した。各試験番号について、３本の丸棒試験片のうちＳＳＣが発生した本数を、表３の「ＳＳＣ発生本数（本）」欄に示す。
　［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１～１２の継目無鋼管の化学組成は適切であり、製造方法も上述の好ましい条件を満たしていた。その結果、これらの継目無鋼管は、降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであり、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2未満であり、さらに、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2以下であった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験において、ＳＳＣ発生本数が０本となった。すなわち、試験番号１～１２の継目無鋼管は、１０３４超～１１７２ＭＰａの降伏強度と、優れた耐ＳＳＣ性とを有していた。なお、これらの継目無鋼管は、ミクロ組織において、焼戻しマルテンサイト及び焼戻しベイナイトの体積率の合計が９０％以上であると判断した。
　一方、試験番号１３及び１４の継目無鋼管は、製鋼工程における鋳造速度が速すぎた。その結果、これらの継目無鋼管は、粗大Ａｌ酸化物の個数密度が３０個／２００ｍｍ2以上となった。その結果、これらの継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣ発生本数が１本以上となり、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１５～１７の継目無鋼管は、製鋼工程において金属板を使用しなかった。その結果、これらの継目無鋼管は、粗大Ｓｉ酸化物の個数密度が５個／２００ｍｍ2を超えた。その結果、これらの継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣ発生本数が１本以上となり、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１８の継目無鋼管は、Ｏ含有量が高すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣ発生本数が１本以上となり、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号１９の継目無鋼管は、Ｍｏ含有量が低すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣ発生本数が１本以上となり、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　試験番号２０の継目無鋼管は、Ｓ含有量が高すぎた。その結果、この継目無鋼管は、耐ＳＳＣ性試験においてＳＳＣ発生本数が１本以上となり、優れた耐ＳＳＣ性を有していなかった。
　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. 　鋼材であって、
    　質量％で、
    　Ｃ：０．１５～０．４５％、
    　Ｓｉ：０．０５～１．００％、
    　Ｍｎ：０．０５～１．００％、
    　Ｐ：０．０３０％以下、
    　Ｓ：０．００５０％以下、
    　Ａｌ：０．００５～０．１００％、
    　Ｃｒ：０．３０～１．５０％、
    　Ｍｏ：０．４０～２．００％、
    　Ｔｉ：０．００２～０．０２０％、
    　Ｎｂ：０．００２～０．１００％、
    　Ｖ：０．０５～０．３０％、
    　Ｂ：０．０００５～０．００４０％、
    　Ｎ：０．０１００％以下、
    　Ｏ：０．００４０％以下、
    　Ｃｕ：０～０．５０％、
    　Ｎｉ：０～０．５０％、
    　Ｗ：０～０．５０％、
    　Ｃａ：０～０．０１００％、
    　Ｍｇ：０～０．０１００％、
    　Ｚｒ：０～０．０１００％、
    　希土類元素：０～０．０１００％、及び、
    　残部がＦｅ及び不純物からなり、
    　降伏強度が１０３４超～１１７２ＭＰａであり、
    　前記鋼材中において、
    　質量％で、Ａｌ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＡｌ酸化物の個数密度が、３０個／２００ｍｍ2未満であり、
    　質量％で、Ａｌ含有量が２０％未満であり、Ｓｉ含有量が２０％以上であり、Ｏ含有量が１０％以上であり、長径が５．０μｍ以上のＳｉ酸化物の個数密度が、５個／２００ｍｍ2以下である、
    　鋼材。
  2. 　請求項１に記載の鋼材であって、
    　Ｃｕ：０．０１～０．５０％、
    　Ｎｉ：０．０１～０．５０％、
    　Ｗ：０．０１～０．５０％、
    　Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、
    　Ｍｇ：０．０００１～０．０１００％、
    　Ｚｒ：０．０００１～０．０１００％、及び、
    　希土類元素：０．０００１～０．０１００％からなる群から選択される１元素以上を含有する、
    　鋼材。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の鋼材であって、
    　前記鋼材は継目無鋼管である、
    　鋼材。
PCT/JP2024/023045 2023-08-07 2024-06-25 鋼材 Pending WO2025033003A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2025503427A JP7759016B2 (ja) 2023-08-07 2024-06-25 鋼材

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023-128553 2023-08-07
JP2023128553 2023-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025033003A1 true WO2025033003A1 (ja) 2025-02-13

Family

ID=94534524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/023045 Pending WO2025033003A1 (ja) 2023-08-07 2024-06-25 鋼材

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7759016B2 (ja)
AR (1) AR133422A1 (ja)
WO (1) WO2025033003A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245756A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Nippon Steel Corp 連続鋳造用タンディッシュ
JP2006028612A (ja) 2004-07-20 2006-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 窒化物系介在物形態制御鋼
WO2008123422A1 (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 低合金鋼、油井用継目無鋼管および継目無鋼管の製造方法
WO2017149571A1 (ja) * 2016-02-29 2017-09-08 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用低合金高強度継目無鋼管
JP2017166060A (ja) 2016-03-10 2017-09-21 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度油井用鋼管用素材および該素材を用いた高強度油井用鋼管の製造方法
WO2018074109A1 (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度継目無鋼管およびその製造方法
WO2019131036A1 (ja) * 2017-12-26 2019-07-04 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用低合金高強度継目無鋼管
WO2023157897A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日本製鉄株式会社 サワー環境での使用に適した鋼材

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120958163A (zh) * 2023-04-06 2025-11-14 日本制铁株式会社 钢材

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245756A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Nippon Steel Corp 連続鋳造用タンディッシュ
JP2006028612A (ja) 2004-07-20 2006-02-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 窒化物系介在物形態制御鋼
WO2008123422A1 (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Sumitomo Metal Industries, Ltd. 低合金鋼、油井用継目無鋼管および継目無鋼管の製造方法
WO2017149571A1 (ja) * 2016-02-29 2017-09-08 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用低合金高強度継目無鋼管
JP2017166060A (ja) 2016-03-10 2017-09-21 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度油井用鋼管用素材および該素材を用いた高強度油井用鋼管の製造方法
WO2018074109A1 (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度継目無鋼管およびその製造方法
WO2019131036A1 (ja) * 2017-12-26 2019-07-04 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用低合金高強度継目無鋼管
WO2023157897A1 (ja) * 2022-02-17 2023-08-24 日本製鉄株式会社 サワー環境での使用に適した鋼材

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2025033003A1 (ja) 2025-02-13
JP7759016B2 (ja) 2025-10-23
AR133422A1 (es) 2025-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115698358B (zh) 钢材
JP7406177B1 (ja) サワー環境での使用に適した鋼材
CN100439541C (zh) 抗hic性优良的管线钢及用该钢材制造出的管线管
JP7036238B2 (ja) サワー環境での使用に適した鋼材
JP5158271B2 (ja) 伸びフランジ性と曲げ加工性に優れた高強度鋼板およびその溶鋼の溶製方法
JP7036237B2 (ja) サワー環境での使用に適した鋼材
JP7633586B1 (ja) 鋼材
EP4134462A1 (en) Martensitic stainless seamless steel pipe
CN115768914A (zh) 马氏体系不锈钢钢材、以及马氏体系不锈钢钢材的制造方法
JP7421095B2 (ja) 継目無鋼管
JP7239086B1 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼管
JP7759016B2 (ja) 鋼材
JP6996641B2 (ja) サワー環境での使用に適した継目無鋼管
JP7534676B2 (ja) 鋼材
WO2023054586A1 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼管
JP7759015B2 (ja) 鋼材
JP7741467B1 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼材
JP7364993B1 (ja) 鋼材
JP2024148631A (ja) 鋼材
US12435401B2 (en) Steel material
WO2026013963A1 (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼材
WO2025215963A1 (ja) 鋼材
JP2024125075A (ja) 鋼材
JP2026011151A (ja) 二相ステンレス鋼材
JP2026011152A (ja) 二相ステンレス鋼材

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2025503427

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025503427

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24851435

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112026000344

Country of ref document: BR