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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-20
(45)【発行日】2024-02-29
(54)【発明の名称】鋼材
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240221BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240221BHJP
C22C 19/05 20060101ALI20240221BHJP
C21D 8/02 20060101ALN20240221BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301A
C22C38/60
C22C19/05 Z
C22C38/00 302Z
C21D8/02 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2022572893
(86)(22)【出願日】2021-04-07
(86)【国際出願番号】 JP2021014779
(87)【国際公開番号】W WO2022145067
(87)【国際公開日】2022-07-07
【審査請求日】2023-01-12
(31)【優先権主張番号】P 2020219340
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100187702
【弁理士】
【氏名又は名称】福地 律生
(74)【代理人】
【識別番号】100162204
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 学
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(72)【発明者】
【氏名】石川 恭平
(72)【発明者】
【氏名】中田 耕平
(72)【発明者】
【氏名】木村 謙
(72)【発明者】
【氏名】梅原 美百合
(72)【発明者】
【氏名】山▲崎▼ 真吾
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１８３２１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５２１２２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７３１４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１９８４６０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１５１２２２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００
Ｃ２２Ｃ ３８／６０
Ｃ２２Ｃ １９／０５
Ｃ２１Ｄ ８／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、Ｃ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～４．５０％、
Ｐ：０．０００５～０．３００％、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．００１～５．０００％、
Ｎ：０．２０００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～３．０００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｔａ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～３．００％、
Ｎｉ：０～６０．００％、
Ｃｒ：０～３０．００％、
Ｍｏ：０～５．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｂ：０～０．０２００％、
Ｃｏ：０～３．００％、
Ｂｅ：０～０．０５０％、
Ａｇ：０～０．５００％、
Ｚｒ：０～０．５０００％、
Ｈｆ：０～０．５０００％、
Ｃａ：０～０．０５００％、
Ｍｇ：０～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％、
Ｓｎ：０～０．３００％、
Ｓｂ：０～０．３００％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｓｅ：０～０．１００％、
Ａｓ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．５００％、
Ｐｂ：０～０．５００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１を満たす化学組成を有し、
前記Ｘ元素を含有するリン化物を含み、抽出残渣法によって測定される前記リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される前記リン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満である、鋼材。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
【請求項2】
前記化学組成が、質量％で、Ｎｂ：０．００３～３．０００％、
Ｔｉ：０．００５～０．５００％、
Ｔａ：０．００１～０．５００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｃｕ：０．００１～３．００％、
Ｎｉ：０．００１～６０．００％、
Ｃｒ：０．００１～３０．００％、
Ｍｏ：０．００１～５．００％、
Ｗ：０．００１～２．００％、
Ｂ：０．０００１～０．０２００％、
Ｃｏ：０．００１～３．００％、
Ｂｅ：０．０００３～０．０５０％、及び
Ａｇ：０．００１～０．５００％
のうち１種又は２種以上を含む、請求項１に記載の鋼材。
【請求項3】
前記化学組成が、質量％で、Ｚｒ：０．０００１～０．５０００％、
Ｈｆ：０．０００１～０．５０００％、
Ｃａ：０．０００１～０．０５００％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０５００％、並びに
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０．０００１～０．５０００％
のうち１種又は２種以上を含む、請求項１又は２に記載の鋼材。
【請求項4】
前記化学組成が、質量％で、Ｓｎ：０．００１～０．３００％、及び
Ｓｂ：０．００１～０．３００％
のうち１種又は２種を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の鋼材。
【請求項5】
前記化学組成が、質量％で、Ｔｅ：０．００１～０．１００％、
Ｓｅ：０．００１～０．１００％、
Ａｓ：０．００１～０．０５０％、
Ｂｉ：０．００１～０．５００％、及び
Ｐｂ：０．００１～０．５００％
のうち１種又は２種以上を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼材に関する。
【背景技術】
【0002】
リン（Ｐ）は、鋼中の特定の箇所、例えば、デンドライト樹間、結晶粒界に濃化して、鋼材の靭性、延性、耐食性及び溶接性などの特性を低下させる場合があることが知られている。鋼材の特性を向上させるためには、鋼中の固溶Ｐ量を低減することが重要であるが、Ｐ含有量を極端に低減させるには製造コストの上昇が避けられない。そのため、鋼中にリン化物を生成させてＰを無害化する方法が提案されている（例えば、特許文献１～特許文献３、参照）。
【0003】
特許文献１では、ＲＥＭを含有し、生成されるリン化物を微細化することにより、靭性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片が記載されている。また、特許文献１では、界面活性元素であるＴｅを含有する鋼は、凝固組織が微細になり、デンドライト樹脂間に供給されるＰ量が少なくなり、リン化物が微細化され、炭素鋼鋳片の靭性劣化が抑制されることが教示されている。
【0004】
特許文献２では、過度なＰの低下、微量元素やＳｉ、Ｍｏ等の合金化によらず、深絞り加工後に熱処理が施されて顕在化する二次加工脆性を改善した、高純度フェライト系ステンレス鋼板が記載されている。また、特許文献２では、二次加工脆性を改善するには、予めＰを化合物として析出させて鋼中の固溶Ｐを低減して、Ｐの粒界偏析を遅延させることが有効であること、微細なリン化物は結晶粒界に析出した場合でも、割れの起点としての作用よりもＰの粒界偏析を遅延させる効果が大きいことが教示されている。
【0005】
特許文献３では、Ｐを残存させ、積極的に粗大なＴｉ系析出物として析出させ、Ｐを無害化し、加工性、降伏強度などの特性を改善したステンレス鋼が記載されている。また、特許文献３では、Ｔｉ系炭化物やＴｉ系リン化物を粗大化させて固溶Ｃや固溶Ｐを無害化し、Ｔｉ系析出物のピンニング効果を利用して鋼板の結晶粒の粗大化を制御し、延性、リジング、機械特性の異方性を改善することが教示されている。
【0006】
鋼中に存在する微細な粒子は、金属組織の粒成長を抑制するピン止め粒子として利用されることがある。一般に、溶接熱影響部の金属組織を微細化するピン止め粒子として、窒化物、酸化物、硫化物などが知られているが、ＲＥＭリン化物をピン止め粒子として活用した炭素鋼鋳片が提案されている（例えば、特許文献４、参照）。
【0007】
特許文献４では、ＲＥＭを含有する炭素鋼鋳片において、介在物をピン止め粒子として活用することにより、溶接熱影響部の靭性を向上させることが可能な炭素鋼鋳片が記載されている。また、特許文献４では、介在物をピン止め粒子として活用するためには、サブミクロンオーダーの粒子を多量に生成させることが必要であること、溶鋼中でＺｒＳを生成させて、凝固後に鋳片表層部と中心部との温度差を利用して圧下することにより、ＺｒＳを析出核としてＲＥＭリン化物が析出することが教示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２０１５－１９００５８号公報
【文献】特開２０１７－４８４１７号公報
【文献】特開２００４－８４０６７号公報
【文献】特開２０１９－１０４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記のように、従来技術では、鋼材の特性を低下させる場合があるＰをリン化物として析出させて無害化したり、またこのようなリン化物をピン止め粒子として活用したりすることが提案されている。しかしながら、従来、リン化物を金属組織の粒成長抑制に利用することは容易ではなく、実際、特許文献４に記載の発明においても、ピン止め粒子として利用するリン化物を析出させるためにＺｒＳ析出核の生成を必要としている。本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、新規な構成により、金属組織の粒成長を抑制可能な鋼材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記目的を達成するために検討を行った結果、特定元素の量を一定量以上確保するとともに、当該特定元素をリンと反応させて得られたリン化物をピン止め粒子として利用することで金属組織の粒成長を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。
【0011】
上記目的を達成し得た鋼材は、以下のとおりである。
（１）質量％で、
Ｃ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～４．５０％、
Ｐ：０．０００５～０．３００％、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．００１～５．０００％、
Ｎ：０．２０００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～３．０００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｔａ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～３．００％、
Ｎｉ：０～６０．００％、
Ｃｒ：０～３０．００％、
Ｍｏ：０～５．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｂ：０～０．０２００％、
Ｃｏ：０～３．００％、
Ｂｅ：０～０．０５０％、
Ａｇ：０～０．５００％、
Ｚｒ：０～０．５０００％、
Ｈｆ：０～０．５０００％、
Ｃａ：０～０．０５００％、
Ｍｇ：０～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％、
Ｓｎ：０～０．３００％、
Ｓｂ：０～０．３００％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｓｅ：０～０．１００％、
Ａｓ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．５００％、
Ｐｂ：０～０．５００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１を満たす化学組成を有し、
前記Ｘ元素を含有するリン化物を含み、抽出残渣法によって測定される前記リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される前記リン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満である、鋼材。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００３～３．０００％、
Ｔｉ：０．００５～０．５００％、
Ｔａ：０．００１～０．５００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｃｕ：０．００１～３．００％、
Ｎｉ：０．００１～６０．００％、
Ｃｒ：０．００１～３０．００％、
Ｍｏ：０．００１～５．００％、
Ｗ：０．００１～２．００％、
Ｂ：０．０００１～０．０２００％、
Ｃｏ：０．００１～３．００％、
Ｂｅ：０．０００３～０．０５０％、
Ａｇ：０．００１～０．５００％、
Ｚｒ：０．０００１～０．５０００％、
Ｈｆ：０．０００１～０．５０００％、
Ｃａ：０．０００１～０．０５００％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０．０００１～０．５０００％、
Ｓｎ：０．００１～０．３００％、
Ｓｂ：０．００１～０．３００％、
Ｔｅ：０．００１～０．１００％、
Ｓｅ：０．００１～０．１００％、
Ａｓ：０．００１～０．０５０％、
Ｂｉ：０．００１～０．５００％、並びに
Ｐｂ：０．００１～０．５００％
のうち１種又は２種以上を含む、上記（１）に記載の鋼材。
（１）質量％で、
Ｃ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～４．５０％、
Ｐ：０．０００５～０．３００％、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．００１～５．０００％、
Ｎ：０．２０００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～３．０００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｔａ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～３．００％、
Ｎｉ：０～６０．００％、
Ｃｒ：０～３０．００％、
Ｍｏ：０～５．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｂ：０～０．０２００％、
Ｃｏ：０～３．００％、
Ｂｅ：０～０．０５０％、
Ａｇ：０～０．５００％、
Ｚｒ：０～０．５０００％、
Ｈｆ：０～０．５０００％、
Ｃａ：０～０．０５００％、
Ｍｇ：０～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％、
Ｓｎ：０～０．３００％、
Ｓｂ：０～０．３００％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｓｅ：０～０．１００％、
Ａｓ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．５００％、
Ｐｂ：０～０．５００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１を満たす化学組成を有し、
前記Ｘ元素を含有するリン化物を含み、抽出残渣法によって測定される前記リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される前記リン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満である、鋼材。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
（２）前記化学組成が、質量％で、
Ｎｂ：０．００３～３．０００％、
Ｔｉ：０．００５～０．５００％、
Ｔａ：０．００１～０．５００％、
Ｖ：０．００１～１．００％、
Ｃｕ：０．００１～３．００％、
Ｎｉ：０．００１～６０．００％、
Ｃｒ：０．００１～３０．００％、
Ｍｏ：０．００１～５．００％、
Ｗ：０．００１～２．００％、
Ｂ：０．０００１～０．０２００％、
Ｃｏ：０．００１～３．００％、
Ｂｅ：０．０００３～０．０５０％、
Ａｇ：０．００１～０．５００％、
Ｚｒ：０．０００１～０．５０００％、
Ｈｆ：０．０００１～０．５０００％、
Ｃａ：０．０００１～０．０５００％、
Ｍｇ：０．０００１～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０．０００１～０．５０００％、
Ｓｎ：０．００１～０．３００％、
Ｓｂ：０．００１～０．３００％、
Ｔｅ：０．００１～０．１００％、
Ｓｅ：０．００１～０．１００％、
Ａｓ：０．００１～０．０５０％、
Ｂｉ：０．００１～０．５００％、並びに
Ｐｂ：０．００１～０．５００％
のうち１種又は２種以上を含む、上記（１）に記載の鋼材。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、金属組織の粒成長を抑制可能な鋼材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】Ｘ元素を含有するリン化物の析出ノーズを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
＜鋼材＞
本発明の実施形態に係る鋼材は、質量％で、
Ｃ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～４．５０％、
Ｐ：０．０００５～０．３００％、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．００１～５．０００％、
Ｎ：０．２０００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～３．０００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｔａ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～３．００％、
Ｎｉ：０～６０．００％、
Ｃｒ：０～３０．００％、
Ｍｏ：０～５．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｂ：０～０．０２００％、
Ｃｏ：０～３．００％、
Ｂｅ：０～０．０５０％、
Ａｇ：０～０．５００％、
Ｚｒ：０～０．５０００％、
Ｈｆ：０～０．５０００％、
Ｃａ：０～０．０５００％、
Ｍｇ：０～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％、
Ｓｎ：０～０．３００％、
Ｓｂ：０～０．３００％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｓｅ：０～０．１００％、
Ａｓ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．５００％、
Ｐｂ：０～０．５００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１を満たす化学組成を有し、
前記Ｘ元素を含有するリン化物を含み、抽出残渣法によって測定される前記リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される前記リン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満であることを特徴としている。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
本発明の実施形態に係る鋼材は、質量％で、
Ｃ：０．００１～１．０００％、
Ｓｉ：０．０１～３．００％、
Ｍｎ：０．１０～４．５０％、
Ｐ：０．０００５～０．３００％、
Ｓ：０．０３００％以下、
Ａｌ：０．００１～５．０００％、
Ｎ：０．２０００％以下、
Ｏ：０．０１００％以下、
Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素、
Ｎｂ：０～３．０００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ｔａ：０～０．５００％、
Ｖ：０～１．００％、
Ｃｕ：０～３．００％、
Ｎｉ：０～６０．００％、
Ｃｒ：０～３０．００％、
Ｍｏ：０～５．００％、
Ｗ：０～２．００％、
Ｂ：０～０．０２００％、
Ｃｏ：０～３．００％、
Ｂｅ：０～０．０５０％、
Ａｇ：０～０．５００％、
Ｚｒ：０～０．５０００％、
Ｈｆ：０～０．５０００％、
Ｃａ：０～０．０５００％、
Ｍｇ：０～０．０５００％、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％、
Ｓｎ：０～０．３００％、
Ｓｂ：０～０．３００％、
Ｔｅ：０～０．１００％、
Ｓｅ：０～０．１００％、
Ａｓ：０～０．０５０％、
Ｂｉ：０～０．５００％、
Ｐｂ：０～０．５００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなり、
下記式１を満たす化学組成を有し、
前記Ｘ元素を含有するリン化物を含み、抽出残渣法によって測定される前記リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される前記リン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満であることを特徴としている。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
【0015】
鋼材に求められる材料特性、例えば低温靭性を向上させ及び／又は高強度と低温靭性の両立を図るためには、金属組織を微細化することが一般に重要である。従来、金属組織を微細化するために、例えば、鋼材を熱間圧延、より具体的には仕上げ圧延する際の終了温度を低温に制御することでオーステナイト結晶粒の再結晶を抑制し、このような再結晶の抑制に起因してフェライト変態の駆動力を高めてより多くの新しい結晶を生成させることが行われている。しかしながら、このような金属組織の微細化では、一般的に圧延によって特定の方向に集合組織が発達する傾向があるため、高い異方性を示す金属組織が得られることになる。したがって、等方的な金属組織であることが求められる用途、例えば、自動車の足廻り部品等の高い穴広げ性が要求される用途に適用するには適切でない場合がある。
【0016】
一方で、熱間圧延過程において再結晶域圧延、例えば粗圧延を活用することで、鋼材の金属組織を再結晶により微細化することも従来行われている。再結晶とは、熱間圧延等により塑性加工を与えた後、高温で保持したときに当該塑性加工によって蓄積された歪みエネルギーが原子位置の再配列を伴う拡散により解放され、新しい結晶粒が生成する現象である。このため、再結晶により微細化された金属組織は、一般的に異方性が少なく等方的な組織となる。したがって、等方的な金属組織が好まれる用途においては、再結晶による微細化は非常に有利である。しかしながら、再結晶による微細化の場合、鋼材中に蓄積された歪みエネルギーが再結晶によって消費された後、再結晶粒間の粒界エネルギーを駆動力として粒成長が起こる。このような現象は、再結晶域圧延後の温度が高い状態で特に顕著であるため、再結晶による微細化の場合であっても、微細な金属組織を安定的に維持することは一般に困難である。
【0017】
これに関連して、粗大な組織の形成を抑制するためにピン止め粒子の利用及び制御が有効な場合があることが知られている。このような観点から、本発明者らは、金属組織の粒成長を抑制するためのピン止め粒子として利用し得る鋼中の元素について検討を行った。その結果、本発明者らは、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの元素（以下、「Ｘ元素」ともいう）の量をそれらの元素が鋼中で形成する介在物、より具体的にはこれらの元素の酸化物、窒化物及び硫化物との関係を考慮しつつ一定量以上確保し（すなわち、式１の左辺に対応する当該Ｘ元素の有効量を０．０００３％以上とし）、さらに当該特定元素を鋼中のＰと反応させて、比較的多くかつ微細なリン化物を形成することにより（すなわち、抽出残渣法によって測定されるリン化物中のＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上であり、かつＴＥＭレプリカ法によって測定される平均粒径が１００ｎｍ未満であるリン化物を形成することにより）、当該リン化物をピン止め粒子として有効に機能させることができ、その結果として金属組織の粒成長を顕著に抑制することができることを見出した。
【0018】
上記のＸ元素は、鋼中に存在するＯ（酸素）、Ｎ（窒素）及びＳ（硫黄）と結びついて、酸化物、窒化物及び硫化物からなる介在物を形成しやすいという性質を有する。Ｘ元素が鋼中でこのような介在物を形成してしまうと、鋼中のＰとの反応に寄与することができるＸ元素の量が少なくなり、ピン止め粒子としてのリン化物を十分に形成することができなくなる。本発明においては、このような介在物を考慮したＸ元素の量を、後で詳しく説明する上記式１によって当該Ｘ元素の有効量として算出しそして当該有効量を一定量以上、すなわち０．０００３％以上確保することで、当該Ｘ元素を鋼中のＰと反応させ、ピン止め粒子として有効に機能させるのに十分な量のリン化物を形成することができる。本発明者らの検討の結果、このようなリン化物の量及びサイズを、同様に後で詳しく説明するように、抽出残渣法によって測定されるリン化物中のＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上でかつＴＥＭレプリカ法によって測定される平均粒径が１００ｎｍ未満の範囲内とすることで、より高いピン止め効果を達成できることが見出された。本発明によれば、このようなピン止め効果は、金属組織の微細化が再結晶によるものか否かにかかわらず有効に作用することができる。例えば、金属組織の微細化が再結晶によるものである場合には、具体的には、まず熱間圧延の際に再結晶したオーステナイト中に存在しているＸ元素がＰと反応して微細なリン化物が析出し、当該リン化物のピン止め効果により再結晶オーステナイト粒の成長が抑制される。金属組織がオーステナイトである鋼材は、結晶粒が微細になり、金属組織がマルテンサイトである鋼材は、いわゆる旧オーステナイト粒が微細になる。次いで熱間圧延終了後、温度が下がる過程で微細な再結晶オーステナイト粒が微細なフェライト組織へと変態する場合には、等方的でかつ微細なフェライト組織を含む金属組織を安定的に維持することが可能となる。一方、金属組織の微細化が再結晶によるものでない場合、例えばオーステナイトの再結晶を伴わない熱間圧延終了後の再加熱時においてもリン化物のピン止め効果によりオーステナイト粒の成長は抑制される。
【0019】
本発明におけるＸ元素は、上記のとおりＯ、Ｎ及びＳと結びついて介在物を形成しやすく、それゆえ鋼中で所定の有効量を確保することは一般に困難である。このような事情から、上記Ｘ元素を含有するリン化物によるピン止め効果は従来知られていなかった。しかしながら、近年の精錬技術の進歩により、一般に不純物として鋼中に存在するＯ、Ｎ及びＳなどの元素の含有量を非常に低いレベルにまで低減することが可能となったこともあり、今回、上記Ｘ元素の所定範囲内における有効量を実現することができた。したがって、上記Ｘ元素を含有するリン化物のピン止め効果は、今回、本発明者らによって初めて明らかにされたことであり、極めて意外であり、また驚くべきことである。
【0020】
以下、本発明の実施形態に係る鋼材についてより詳しく説明する。以下の説明において、各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味するものである。また、本明細書において、数値範囲を示す「～」とは、特に断りがない場合、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【0021】
［Ｃ：０．００１～１．０００％］
炭素（Ｃ）は、硬さの安定化及び／又は強度の確保に必要な元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｃ含有量は０．００１％以上である。Ｃ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０２０％以上であってもよい。一方で、Ｃを過度に含有すると、靭性、曲げ性及び／又は溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｃ含有量は１．０００％以下である。Ｃ含有量は０．８００％以下、０．６００％以下又は０．５００％以下であってもよい。
炭素（Ｃ）は、硬さの安定化及び／又は強度の確保に必要な元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｃ含有量は０．００１％以上である。Ｃ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０２０％以上であってもよい。一方で、Ｃを過度に含有すると、靭性、曲げ性及び／又は溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｃ含有量は１．０００％以下である。Ｃ含有量は０．８００％以下、０．６００％以下又は０．５００％以下であってもよい。
【0022】
［Ｓｉ：０．０１～３．００％］
ケイ素（Ｓｉ）は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｓｉ含有量は０．０１％以上である。Ｓｉ含有量は０．０５％以上、０．１０％以上又は０．３０％以上であってもよい。一方で、Ｓｉを過度に含有すると、靭性が低下したり、スケール疵と呼ばれる表面品質不良を発生したりする場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は３．００％以下である。Ｓｉ含有量は２．００％以下、１．００％以下又は０．６０％以下であってもよい。
ケイ素（Ｓｉ）は脱酸元素であり、強度の向上にも寄与する元素である。これらの効果を十分に得るために、Ｓｉ含有量は０．０１％以上である。Ｓｉ含有量は０．０５％以上、０．１０％以上又は０．３０％以上であってもよい。一方で、Ｓｉを過度に含有すると、靭性が低下したり、スケール疵と呼ばれる表面品質不良を発生したりする場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は３．００％以下である。Ｓｉ含有量は２．００％以下、１．００％以下又は０．６０％以下であってもよい。
【0023】
［Ｍｎ：０．１０～４．５０％］
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性及び／又は強度の向上に有効な元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Ｍｎ含有量は０．１０％以上である。Ｍｎ含有量は０．５０％以上、０．７０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｍｎを過度に含有すると、靭性に有害なＭｎＳが生成したり、耐酸化性を低下させたりする場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は４．５０％以下である。Ｍｎ含有量は４．００％以下、３．５０％以下又は３．００％以下であってもよい。
マンガン（Ｍｎ）は、焼入れ性及び／又は強度の向上に有効な元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。これらの効果を十分に得るために、Ｍｎ含有量は０．１０％以上である。Ｍｎ含有量は０．５０％以上、０．７０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｍｎを過度に含有すると、靭性に有害なＭｎＳが生成したり、耐酸化性を低下させたりする場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は４．５０％以下である。Ｍｎ含有量は４．００％以下、３．５０％以下又は３．００％以下であってもよい。
【0024】
［Ｐ：０．０００５～０．３００％］
リン（Ｐ）は一般的に製造工程で混入する元素であるが、本発明の実施形態においてはピン止め粒子であるリン化物を構成する元素として粒成長の抑制に有効に機能する。このような効果を十分に得るために、Ｐ含有量は０．０００５％以上である。Ｐ含有量は０．００１％以上、０．００２％以上、０．００３％以上、０．００５％以上、又は、０．００７％以上であってもよい。一方で、Ｐを過度に含有すると、鋼材の加工性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｐ含有量は０．３００％以下である。Ｐ含有量は０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。
リン（Ｐ）は一般的に製造工程で混入する元素であるが、本発明の実施形態においてはピン止め粒子であるリン化物を構成する元素として粒成長の抑制に有効に機能する。このような効果を十分に得るために、Ｐ含有量は０．０００５％以上である。Ｐ含有量は０．００１％以上、０．００２％以上、０．００３％以上、０．００５％以上、又は、０．００７％以上であってもよい。一方で、Ｐを過度に含有すると、鋼材の加工性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｐ含有量は０．３００％以下である。Ｐ含有量は０．１００％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。
【0025】
［Ｓ：０．０３００％以下］
硫黄（Ｓ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＳ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｓ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｓ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｓを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｓ含有量は０．０３００％以下である。Ｓ含有量は好ましくは０．０１００％以下、より好ましくは０．００５０％以下、最も好ましくは０．００３０％以下である。
硫黄（Ｓ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＳ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｓ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｓ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｓを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｓ含有量は０．０３００％以下である。Ｓ含有量は好ましくは０．０１００％以下、より好ましくは０．００５０％以下、最も好ましくは０．００３０％以下である。
【0026】
［Ａｌ：０．００１～５．０００％］
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸元素であり、耐食性及び／又は耐熱性を向上させるのに有効な元素でもある。これらの効果を得るために、Ａｌ含有量は０．００１％以上である。Ａｌ含有量は０．０１０％以上、０．１００％以上又は０．２００％以上であってもよい。とりわけ、耐熱性を十分に向上させる観点からは、Ａｌ含有量は１．０００％以上、２．０００％以上又は３．０００％以上であってもよい。一方で、Ａｌを過度に含有すると、粗大な介在物が生成して靭性を低下させたり、製造過程で割れなどのトラブルが発生したり、及び／又は耐疲労特性を低下させたりする場合がある。したがって、Ａｌ含有量は５．０００％以下である。Ａｌ含有量は４．５００％以下、４．０００％以下又は３．５００％以下であってもよい。とりわけ、靭性の低下を抑制するという観点からは、Ａｌ含有量は１．５００％以下、１．０００％以下又は０．３００％以下であってもよい。
アルミニウム（Ａｌ）は、脱酸元素であり、耐食性及び／又は耐熱性を向上させるのに有効な元素でもある。これらの効果を得るために、Ａｌ含有量は０．００１％以上である。Ａｌ含有量は０．０１０％以上、０．１００％以上又は０．２００％以上であってもよい。とりわけ、耐熱性を十分に向上させる観点からは、Ａｌ含有量は１．０００％以上、２．０００％以上又は３．０００％以上であってもよい。一方で、Ａｌを過度に含有すると、粗大な介在物が生成して靭性を低下させたり、製造過程で割れなどのトラブルが発生したり、及び／又は耐疲労特性を低下させたりする場合がある。したがって、Ａｌ含有量は５．０００％以下である。Ａｌ含有量は４．５００％以下、４．０００％以下又は３．５００％以下であってもよい。とりわけ、靭性の低下を抑制するという観点からは、Ａｌ含有量は１．５００％以下、１．０００％以下又は０．３００％以下であってもよい。
【0027】
［Ｎ：０．２０００％以下］
窒素（Ｎ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＮ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｎ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｎはオーステナイトの安定化に有効な元素でもあり、必要に応じて意図的に含有させてもよい。この場合には、Ｎ含有量は０．０１００％以上であることが好ましく、０．０２００％以上、０．０５００％以上であってもよい。しかしながら、Ｎを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｎ含有量は０．２０００％以下である。Ｎ含有量は０．１５００％以下、０．１０００％以下又は０．０８００％以下であってもよい。
窒素（Ｎ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＮ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｎ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｎ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｎはオーステナイトの安定化に有効な元素でもあり、必要に応じて意図的に含有させてもよい。この場合には、Ｎ含有量は０．０１００％以上であることが好ましく、０．０２００％以上、０．０５００％以上であってもよい。しかしながら、Ｎを過度に含有すると、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、靭性が低下する場合がある。したがって、Ｎ含有量は０．２０００％以下である。Ｎ含有量は０．１５００％以下、０．１０００％以下又は０．０８００％以下であってもよい。
【0028】
［Ｏ：０．０１００％以下］
酸素（Ｏ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＯ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｏ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｏ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｏを過度に含有すると、粗大な介在物が形成され、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、鋼材の成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｏ含有量は０．０１００％以下である。Ｏ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。
酸素（Ｏ）は製造工程で混入する元素であり、本発明の実施形態に係るＸ元素との間で形成される介在物を低減する観点からは少ないほど好ましく、よってＯ含有量は０％であってもよい。しかしながら、Ｏ含有量を０．０００１％未満に低減するためには精錬に時間を要し、生産性の低下を招く。したがって、Ｏ含有量は０．０００１％以上、０．０００５％以上又は０．００１０％以上であってもよい。一方で、Ｏを過度に含有すると、粗大な介在物が形成され、Ｘ元素の有効量が低下するとともに、鋼材の成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｏ含有量は０．０１００％以下である。Ｏ含有量は０．００８０％以下、０．００６０％以下又は０．００４０％以下であってもよい。
【0029】
［Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％からなる群より選択される少なくとも１種のＸ元素］
本発明の実施形態に係るＸ元素は、Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％であり、プラセオジム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びスカンジウム（Ｓｃ）はリン化物の形成に基づくピン止め効果を発現することができる。当該ピン止め効果を発現することで、金属組織の粒成長を顕著に抑制することが可能となる。
本発明の実施形態に係るＸ元素は、Ｐｒ：０～０．８０００％、Ｓｍ：０～０．８０００％、Ｅｕ：０～０．８０００％、Ｇｄ：０～０．８０００％、Ｔｂ：０～０．８０００％、Ｄｙ：０～０．８０００％、Ｈｏ：０～０．８０００％、Ｅｒ：０～０．８０００％、Ｔｍ：０～０．８０００％、Ｙｂ：０～０．８０００％、Ｌｕ：０～０．８０００％、及びＳｃ：０～０．８０００％であり、プラセオジム（Ｐｒ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びスカンジウム（Ｓｃ）はリン化物の形成に基づくピン止め効果を発現することができる。当該ピン止め効果を発現することで、金属組織の粒成長を顕著に抑制することが可能となる。
【0030】
上記Ｘ元素は、いずれか１つの元素を単独で使用してもよいし、又は上記元素のうち２種以上のあらゆる特定の組み合わせにおいて使用してもよい。また、当該Ｘ元素は、後で詳しく説明する式１を満たす量において存在すればよく、その下限値は特に限定されない。しかしながら、例えば、各Ｘ元素の含有量又は合計の含有量は０．００１０％以上であってもよく、好ましくは０．００５０％以上であり、より好ましくは０．０１５０％以上であり、さらにより好ましくは０．０３００％以上であり、最も好ましくは０．０５００％以上である。一方で、Ｘ元素を過度に含有しても効果が飽和し、それゆえ当該Ｘ元素を必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、各Ｘ元素の含有量は０．８０００％以下であり、例えば０．７０００％以下、０．６０００％以下、０．５０００％以下、０．４０００％以下又は０．３０００％以下であってもよい。また、Ｘ元素の含有量の合計は９．６０００％以下であり、例えば６．００００％以下、５．００００％以下、４．００００％以下、２．００００％以下、１．００００％以下又は０．５０００％以下であってもよい。
【0031】
本発明の実施形態に係る鋼材の基本化学組成は上記のとおりである。さらに、当該鋼材は、必要に応じて以下の任意選択元素のうち１種又は２種以上を含有してもよい。例えば、鋼材は、Ｎｂ：０～３．０００％、Ｔｉ：０～０．５００％、Ｔａ：０～０．５００％、Ｖ：０～１．００％、Ｃｕ：０～３．００％、Ｎｉ：０～６０．００％、Ｃｒ：０～３０．００％、Ｍｏ：０～５．００％、Ｗ：０～２．００％、Ｂ：０～０．０２００％、Ｃｏ：０～３．００％、Ｂｅ：０～０．０５０％、及びＡｇ：０～０．５００％のうち１種又は２種以上を含有してもよい。また、鋼材は、Ｚｒ：０～０．５０００％、Ｈｆ：０～０．５０００％、Ｃａ：０～０．０５００％、Ｍｇ：０～０．０５００％、並びにＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％のうち１種又は２種以上を含有してもよい。また、鋼材は、Ｓｎ：０～０．３００％、及びＳｂ：０～０．３００％のうち１種又は２種を含有してもよい。また、鋼材は、Ｔｅ：０～０．１００％、Ｓｅ：０～０．１００％、Ａｓ：０～０．０５０％、Ｂｉ：０～０．５００％、及びＰｂ：０～０．５００％のうち１種又は２種以上を含有してもよい。以下、これらの任意選択元素について詳しく説明する。
【0032】
［Ｎｂ：０～３．０００％］
ニオブ（Ｎｂ）は、析出強化及び再結晶の抑制等に寄与する元素である。Ｎｂ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．００３％以上であることが好ましい。例えば、Ｎｂ含有量は０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。とりわけ、析出強化を十分に図る観点からは、Ｎｂ含有量は１．０００％以上又は１．５００％以上であってもよい。一方で、Ｎｂを過度に含有すると、効果が飽和し、加工性及び／又は靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｎｂ含有量は３．０００％以下である。Ｎｂ含有量は２．８００％以下、２．５００％以下又は２．０００％以下であってもよい。とりわけ、溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靭性低下を抑制するという観点からは、Ｎｂ含有量は０．１００％以下であることが好ましく、０．０８０％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。
ニオブ（Ｎｂ）は、析出強化及び再結晶の抑制等に寄与する元素である。Ｎｂ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｂ含有量は０．００３％以上であることが好ましい。例えば、Ｎｂ含有量は０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。とりわけ、析出強化を十分に図る観点からは、Ｎｂ含有量は１．０００％以上又は１．５００％以上であってもよい。一方で、Ｎｂを過度に含有すると、効果が飽和し、加工性及び／又は靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｎｂ含有量は３．０００％以下である。Ｎｂ含有量は２．８００％以下、２．５００％以下又は２．０００％以下であってもよい。とりわけ、溶接熱影響部（ＨＡＺ）の靭性低下を抑制するという観点からは、Ｎｂ含有量は０．１００％以下であることが好ましく、０．０８０％以下、０．０５０％以下又は０．０３０％以下であってもよい。
【0033】
［Ｔｉ：０～０．５００％］
チタン（Ｔｉ）は、析出強化等により鋼材の強度向上に寄与する元素である。Ｔｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ｔｉ含有量は０．０１０％以上、０．０５０％以上又は０．０８０％以上であってもよい。一方で、Ｔｉを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｔｉ含有量は０．５００％以下である。Ｔｉ含有量は０．３００％以下、０．２００％以下又は０．１００％以下であってもよい。
チタン（Ｔｉ）は、析出強化等により鋼材の強度向上に寄与する元素である。Ｔｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｉ含有量は０．００５％以上であることが好ましい。Ｔｉ含有量は０．０１０％以上、０．０５０％以上又は０．０８０％以上であってもよい。一方で、Ｔｉを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｔｉ含有量は０．５００％以下である。Ｔｉ含有量は０．３００％以下、０．２００％以下又は０．１００％以下であってもよい。
【0034】
［Ｔａ：０～０．５００％］
タンタル（Ｔａ）は、炭化物の形態制御と強度の増加に有効な元素である。Ｔａ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｔａ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｔａ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｔａを過度に含有すると、微細なＴａ炭化物が多数析出し、鋼材の過度な強度上昇を招き、結果として延性の低下及び冷間加工性を低下させる場合がある。したがって、Ｔａ含有量は０．５００％以下である。Ｔａ含有量は、０．３００％以下、０．１００％以下又は０．０８０％以下であってもよい。
タンタル（Ｔａ）は、炭化物の形態制御と強度の増加に有効な元素である。Ｔａ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｔａ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｔａ含有量は０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｔａを過度に含有すると、微細なＴａ炭化物が多数析出し、鋼材の過度な強度上昇を招き、結果として延性の低下及び冷間加工性を低下させる場合がある。したがって、Ｔａ含有量は０．５００％以下である。Ｔａ含有量は、０．３００％以下、０．１００％以下又は０．０８０％以下であってもよい。
【0035】
［Ｖ：０～１．００％］
バナジウム（Ｖ）は、析出強化等により鋼材の強度向上に寄与する元素である。Ｖ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｖ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｖ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上又は０．１０％以上であってもよい。一方で、Ｖを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｖ含有量は１．００％以下である。Ｖ含有量は０．８０％以下、０．６０％以下又は０．５０％以下であってもよい。
バナジウム（Ｖ）は、析出強化等により鋼材の強度向上に寄与する元素である。Ｖ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｖ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｖ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上又は０．１０％以上であってもよい。一方で、Ｖを過度に含有すると、多量の析出物が生成して靭性を低下させる場合がある。したがって、Ｖ含有量は１．００％以下である。Ｖ含有量は０．８０％以下、０．６０％以下又は０．５０％以下であってもよい。
【0036】
［Ｃｕ：０～３．００％］
銅（Ｃｕ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｕ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｕ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｕ含有量は０．０１％以上、０．１０％以上、０．１５％以上、０．２０％以上又は０．３０％以上であってもよい。一方で、Ｃｕを過度に含有すると、靭性や溶接性の劣化を招く場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は３．００％以下である。Ｃｕ含有量は２．００％以下、１．５０％以下、１．００％以下又は０．５０％以下であってもよい。
銅（Ｃｕ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｕ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｕ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｕ含有量は０．０１％以上、０．１０％以上、０．１５％以上、０．２０％以上又は０．３０％以上であってもよい。一方で、Ｃｕを過度に含有すると、靭性や溶接性の劣化を招く場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は３．００％以下である。Ｃｕ含有量は２．００％以下、１．５０％以下、１．００％以下又は０．５０％以下であってもよい。
【0037】
［Ｎｉ：０～６０．００％］
ニッケル（Ｎｉ）は強度及び／又は耐熱性の向上に寄与する元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。Ｎｉ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｎｉ含有量は０．０１％以上、０．１０％以上、０．５０％以上、０．７０％以上、１．００％以上又は３．００％以上であってもよい。とりわけ、耐熱性を十分に向上させる観点からは、Ｎｉ含有量は３０．００％以上、３５．００％以上又は４０．００％以上であってもよい。一方で、Ｎｉを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｎｉ含有量は６０．００％以下である。Ｎｉ含有量は５５．００％以下又は５０．００％以下であってもよい。とりわけ、経済性の観点及び／又は溶接性の低下を抑制するという観点からは、Ｎｉ含有量は１５．００％以下、１０．００％以下、６．００％以下又は４．００％以下であってもよい。
ニッケル（Ｎｉ）は強度及び／又は耐熱性の向上に寄与する元素であり、有効なオーステナイト安定化元素でもある。Ｎｉ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｎｉ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｎｉ含有量は０．０１％以上、０．１０％以上、０．５０％以上、０．７０％以上、１．００％以上又は３．００％以上であってもよい。とりわけ、耐熱性を十分に向上させる観点からは、Ｎｉ含有量は３０．００％以上、３５．００％以上又は４０．００％以上であってもよい。一方で、Ｎｉを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｎｉ含有量は６０．００％以下である。Ｎｉ含有量は５５．００％以下又は５０．００％以下であってもよい。とりわけ、経済性の観点及び／又は溶接性の低下を抑制するという観点からは、Ｎｉ含有量は１５．００％以下、１０．００％以下、６．００％以下又は４．００％以下であってもよい。
【0038】
［Ｃｒ：０～３０．００％］
クロム（Ｃｒ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｒ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｒ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｒ含有量は０．０１％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。とりわけ、耐食性を十分に向上させる観点からは、Ｃｒ含有量は１０．００％以上、１２．００％以上又は１５．００％以上であってもよい。一方で、Ｃｒを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて靭性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は３０．００％以下である。Ｃｒ含有量は２８．００％以下、２５．００％以下又は２０．００％以下であってもよい。とりわけ、溶接性及び／又は加工性の低下を抑制するという観点からは、Ｃｒ含有量は１０．００％以下、９．００％以下又は７．５０％以下であってもよい。
クロム（Ｃｒ）は強度及び／又は耐食性の向上に寄与する元素である。Ｃｒ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｒ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｒ含有量は０．０１％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。とりわけ、耐食性を十分に向上させる観点からは、Ｃｒ含有量は１０．００％以上、１２．００％以上又は１５．００％以上であってもよい。一方で、Ｃｒを過度に含有すると、合金コストの増加に加えて靭性が低下する場合がある。したがって、Ｃｒ含有量は３０．００％以下である。Ｃｒ含有量は２８．００％以下、２５．００％以下又は２０．００％以下であってもよい。とりわけ、溶接性及び／又は加工性の低下を抑制するという観点からは、Ｃｒ含有量は１０．００％以下、９．００％以下又は７．５０％以下であってもよい。
【0039】
［Ｍｏ：０～５．００％］
モリブデン（Ｍｏ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素であり、耐食性の向上にも寄与する元素である。Ｍｏ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｍｏ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．５０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｍｏを過度に含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は５．００％以下である。Ｍｏ含有量は４．５０％以下、４．００％以下、３．００以下又は１．５０％以下であってもよい。
モリブデン（Ｍｏ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素であり、耐食性の向上にも寄与する元素である。Ｍｏ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｍｏ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｍｏ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．５０％以上又は１．００％以上であってもよい。一方で、Ｍｏを過度に含有すると、熱間加工時の変形抵抗が増大し、設備負荷が大きくなる場合がある。したがって、Ｍｏ含有量は５．００％以下である。Ｍｏ含有量は４．５０％以下、４．００％以下、３．００以下又は１．５０％以下であってもよい。
【0040】
［Ｗ：０～２．００％］
タングステン（Ｗ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｗ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｗ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｗ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。一方で、Ｗを過度に含有すると、延性や溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｗ含有量は２．００％以下である。Ｗ含有量は１．８０％以下、１．５０％以下又は１．００％以下であってもよい。
タングステン（Ｗ）は鋼の焼入れ性を高め、強度の向上に寄与する元素である。Ｗ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｗ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｗ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。一方で、Ｗを過度に含有すると、延性や溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｗ含有量は２．００％以下である。Ｗ含有量は１．８０％以下、１．５０％以下又は１．００％以下であってもよい。
【0041】
［Ｂ：０～０．０２００％］
ホウ素（Ｂ）は強度の向上に寄与する元素である。Ｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｂ含有量は０．０００３％以上、０．０００５％以上又は０．０００７％以上であってもよい。一方で、Ｂを過度に含有すると、靭性及び／又は溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｂ含有量は０．０２００％以下である。Ｂ含有量は０．０１００％以下、０．００５０％以下、０．００３０％以下又は０．００２０％以下であってもよい。
ホウ素（Ｂ）は強度の向上に寄与する元素である。Ｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｂ含有量は０．０００３％以上、０．０００５％以上又は０．０００７％以上であってもよい。一方で、Ｂを過度に含有すると、靭性及び／又は溶接性が低下する場合がある。したがって、Ｂ含有量は０．０２００％以下である。Ｂ含有量は０．０１００％以下、０．００５０％以下、０．００３０％以下又は０．００２０％以下であってもよい。
【0042】
［Ｃｏ：０～３．００％］
コバルト（Ｃｏ）は焼入れ性及び／又は耐熱性の向上に寄与する元素である。Ｃｏ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｏ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｏ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。一方で、Ｃｏを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合があり、原料コストの増加にも繋がる。したがって、Ｃｏ含有量は３．００％以下である。Ｃｏ含有量は２．５０％以下、２．００％以下、１．５０％以下又は０．８０％以下であってもよい。
コバルト（Ｃｏ）は焼入れ性及び／又は耐熱性の向上に寄与する元素である。Ｃｏ含有量は０％であってもよいが、これらの効果を得るためには、Ｃｏ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｃｏ含有量は０．０１％以上、０．０２％以上、０．０５％以上、０．１０％以上又は０．５０％以上であってもよい。一方で、Ｃｏを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合があり、原料コストの増加にも繋がる。したがって、Ｃｏ含有量は３．００％以下である。Ｃｏ含有量は２．５０％以下、２．００％以下、１．５０％以下又は０．８０％以下であってもよい。
【0043】
［Ｂｅ：０～０．０５０％］
ベリリウム（Ｂｅ）は、母材の強度の上昇及び組織の微細化に有効な元素である。Ｂｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂｅ含有量は０．０００３％以上であることが好ましい。Ｂｅ含有量は０．０００５％以上、０．００１％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｂｅを過度に含有すると、成形性が低下する場合がある。したがって、Ｂｅ含有量は０．０５０％以下である。Ｂｅ含有量は０．０４０％以下、０．０３０％以下又は０．０２０％以下であってもよい。
ベリリウム（Ｂｅ）は、母材の強度の上昇及び組織の微細化に有効な元素である。Ｂｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂｅ含有量は０．０００３％以上であることが好ましい。Ｂｅ含有量は０．０００５％以上、０．００１％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ｂｅを過度に含有すると、成形性が低下する場合がある。したがって、Ｂｅ含有量は０．０５０％以下である。Ｂｅ含有量は０．０４０％以下、０．０３０％以下又は０．０２０％以下であってもよい。
【0044】
［Ａｇ：０～０．５００％］
銀（Ａｇ）は、母材の強度の上昇及び組織の微細化に有効な元素である。Ａｇ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｇ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｇ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ａｇを過度に含有すると、成形性が低下する場合がある。したがって、Ａｇ含有量は０．５００％以下である。Ａｇ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
銀（Ａｇ）は、母材の強度の上昇及び組織の微細化に有効な元素である。Ａｇ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｇ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｇ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ａｇを過度に含有すると、成形性が低下する場合がある。したがって、Ａｇ含有量は０．５００％以下である。Ａｇ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
【0045】
［Ｚｒ：０～０．５０００％］
ジルコニウム（Ｚｒ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｚｒ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｚｒを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＺｒを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｚｒ含有量は０．５０００％以下である。
ジルコニウム（Ｚｒ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｚｒ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｚｒ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｚｒを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＺｒを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｚｒ含有量は０．５０００％以下である。
【0046】
［Ｈｆ：０～０．５０００％］
ハフニウム（Ｈｆ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｈｆ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｈｆ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｈｆを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＨｆを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｈｆ含有量は０．５０００％以下である。
ハフニウム（Ｈｆ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｈｆ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｈｆ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｈｆを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＨｆを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｈｆ含有量は０．５０００％以下である。
【0047】
［Ｃａ：０～０．０５００％］
カルシウム（Ｃａ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｃａ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｃａ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｃａを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＣａを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｃａ含有量は０．０５００％以下である。
カルシウム（Ｃａ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｃａ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｃａ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。一方で、Ｃａを過度に含有しても効果が飽和し、それゆえＣａを必要以上に鋼材中に含有させることは製造コストの上昇を招く虞がある。したがって、Ｃａ含有量は０．０５００％以下である。
【0048】
［Ｍｇ：０～０．０５００％］
マグネシウム（Ｍｇ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｍｇ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｍｇ含有量は０．００１５％超、０．００１６％以上、０．００１８％以上又は０．００２０％以上であってもよい。一方で、Ｍｇを過度に含有しても効果が飽和し、粗大な介在物の形成に起因して冷間成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｍｇ含有量は０．０５００％以下である。Ｍｇ含有量は０．０４００％以下、０．０３００％以下又は０．０２００％以下であってもよい。
マグネシウム（Ｍｇ）は、硫化物の形態を制御できる元素である。Ｍｇ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｍｇ含有量は０．０００１％以上であることが好ましい。Ｍｇ含有量は０．００１５％超、０．００１６％以上、０．００１８％以上又は０．００２０％以上であってもよい。一方で、Ｍｇを過度に含有しても効果が飽和し、粗大な介在物の形成に起因して冷間成形性及び／又は靭性が低下する場合がある。したがって、Ｍｇ含有量は０．０５００％以下である。Ｍｇ含有量は０．０４００％以下、０．０３００％以下又は０．０２００％以下であってもよい。
【0049】
［Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種：合計で０～０．５０００％］
ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）及びイットリウム（Ｙ）は、Ｃａ及びＭｇと同様に硫化物の形態を制御できる元素である。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０％であってもよいが、このような効果を得るためには０．０００１％以上であることが好ましい。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．０００２％以上、０．０００３％以上又は０．０００４％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、粗大な酸化物等が形成して冷間成形性が低下する場合がある。したがって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．５０００％以下であり、０．４０００％以下、０．３０００％以下又は０．２０００％以下であってもよい。
ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）及びイットリウム（Ｙ）は、Ｃａ及びＭｇと同様に硫化物の形態を制御できる元素である。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０％であってもよいが、このような効果を得るためには０．０００１％以上であることが好ましい。Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．０００２％以上、０．０００３％以上又は０．０００４％以上であってもよい。一方で、これらの元素を過度に含有しても効果が飽和し、粗大な酸化物等が形成して冷間成形性が低下する場合がある。したがって、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ及びＹの少なくとも１種の含有量の合計は０．５０００％以下であり、０．４０００％以下、０．３０００％以下又は０．２０００％以下であってもよい。
【0050】
［Ｓｎ：０～０．３００％］
錫（Ｓｎ）は耐食性の向上に有効な元素である。Ｓｎ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｎ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｓｎを過度に含有すると、靭性、特には低温靭性の低下を招く場合がある。したがって、Ｓｎ含有量は０．３００％以下である。Ｓｎ含有量は０．２５０％以下、０．２００％以下又は０．１５０％以下であってもよい。
錫（Ｓｎ）は耐食性の向上に有効な元素である。Ｓｎ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｎ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｎ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｓｎを過度に含有すると、靭性、特には低温靭性の低下を招く場合がある。したがって、Ｓｎ含有量は０．３００％以下である。Ｓｎ含有量は０．２５０％以下、０．２００％以下又は０．１５０％以下であってもよい。
【0051】
［Ｓｂ：０～０．３００％］
アンチモン（Ｓｂ）は、Ｓｎと同様に耐食性の向上に有効な元素であり、特にＳｎと複合して含有させることにより効果を増大させることができる。Ｓｂ含有量は０％であってもよいが、耐食性向上の効果を得るためには、Ｓｂ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｂ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｓｂを過度に含有すると、靭性、特には低温靭性の低下を招く場合がある。したがって、Ｓｂ含有量は０．３００％以下である。Ｓｂ含有量は０．２５０％以下、０．２００％以下又は０．１５０％以下であってもよい。
アンチモン（Ｓｂ）は、Ｓｎと同様に耐食性の向上に有効な元素であり、特にＳｎと複合して含有させることにより効果を増大させることができる。Ｓｂ含有量は０％であってもよいが、耐食性向上の効果を得るためには、Ｓｂ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｂ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｓｂを過度に含有すると、靭性、特には低温靭性の低下を招く場合がある。したがって、Ｓｂ含有量は０．３００％以下である。Ｓｂ含有量は０．２５０％以下、０．２００％以下又は０．１５０％以下であってもよい。
【0052】
［Ｔｅ：０～０．１００％］
テルル（Ｔｅ）は、ＭｎやＳなどと低融点化合物を形成して潤滑効果を高めるため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｔｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｅ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｔｅ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０４０％以上であってもよい。一方で、Ｔｅを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｔｅ含有量は０．１００％以下である。Ｔｅ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下又は０．０７０％以下であってもよい。
テルル（Ｔｅ）は、ＭｎやＳなどと低融点化合物を形成して潤滑効果を高めるため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｔｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｔｅ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｔｅ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０４０％以上であってもよい。一方で、Ｔｅを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｔｅ含有量は０．１００％以下である。Ｔｅ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下又は０．０７０％以下であってもよい。
【0053】
［Ｓｅ：０～０．１００％］
セレン（Ｓｅ）は、鋼中に生成するセレン化物が被削材のせん断塑性変形に変化を与え、切りくずが破砕されやすくなるため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｓｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｅ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｅ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０４０％以上であってもよい。一方で、Ｓｅを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｓｅ含有量は０．１００％以下である。Ｓｅ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下又は０．０７０％以下であってもよい。
セレン（Ｓｅ）は、鋼中に生成するセレン化物が被削材のせん断塑性変形に変化を与え、切りくずが破砕されやすくなるため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｓｅ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｓｅ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｓｅ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０４０％以上であってもよい。一方で、Ｓｅを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｓｅ含有量は０．１００％以下である。Ｓｅ含有量は０．０９０％以下、０．０８０％以下又は０．０７０％以下であってもよい。
【0054】
［Ａｓ：０～０．０５０％］
ヒ素（Ａｓ）は、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ａｓ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｓ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ａｓを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合がある。したがって、Ａｓ含有量は０．０５０％以下である。Ａｓ含有量は０．０４０％以下、０．０３０％以下又は０．０２０％以下であってもよい。
ヒ素（Ａｓ）は、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ａｓ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ａｓ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ａｓ含有量は０．００５％以上又は０．０１０％以上であってもよい。一方で、Ａｓを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合がある。したがって、Ａｓ含有量は０．０５０％以下である。Ａｓ含有量は０．０４０％以下、０．０３０％以下又は０．０２０％以下であってもよい。
【0055】
［Ｂｉ：０～０．５００％］
ビスマス（Ｂｉ）は、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｂｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂｉ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｂｉ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｂｉを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｂｉ含有量は０．５００％以下である。Ｂｉ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
ビスマス（Ｂｉ）は、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｂｉ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｂｉ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｂｉ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｂｉを過度に含有しても効果が飽和し、合金コストの増加を招く。したがって、Ｂｉ含有量は０．５００％以下である。Ｂｉ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
【0056】
［Ｐｂ：０～０．５００％］
鉛（Ｐｂ）は、切削による温度上昇で溶融してクラックの進展を促進するため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｐｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｐｂ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｐｂ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｐｂを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合がある。したがって、Ｐｂ含有量は０．５００％以下である。Ｐｂ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
鉛（Ｐｂ）は、切削による温度上昇で溶融してクラックの進展を促進するため、鋼の被削性を改善するのに有効な元素である。Ｐｂ含有量は０％であってもよいが、このような効果を得るためには、Ｐｂ含有量は０．００１％以上であることが好ましい。Ｐｂ含有量は０．０１０％以上、０．０２０％以上、０．０３０％以上又は０．０５０％以上であってもよい。一方で、Ｐｂを過度に含有すると、熱間加工性が低下する場合がある。したがって、Ｐｂ含有量は０．５００％以下である。Ｐｂ含有量は０．４００％以下、０．３００％以下又は０．２００％以下であってもよい。
【0057】
本発明の実施形態に係る鋼材において、上記の元素以外の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。不純物とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石やスクラップ等のような原料を始めとして、製造工程の種々の要因によって混入する成分等である。
【0058】
［Ｘ元素の有効量］
本発明の実施形態によれば、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃからなるＸ元素の有効量は、下記式１の左辺によって求められ、そしてその値は下記式１を満たすようにする。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
本発明の実施形態によれば、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃからなるＸ元素の有効量は、下記式１の左辺によって求められ、そしてその値は下記式１を満たすようにする。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
【0059】
上記Ｘ元素の有効量を上記式１を満たすようにすることで、オーステナイト中に存在しているＸ元素と鋼中のＰを反応させてリン化物を形成することができ、このようなリン化物の形成に起因して金属組織の粒成長を抑制することが可能となる。より詳しく説明すると、これらのＸ元素（以下、単に「Ｘ」ともいう）は、鋼中に存在するＯ（酸素）、Ｎ（窒素）及びＳ（硫黄）と結びついて、酸化物（Ｘ2Ｏ3）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）からなる介在物を形成する傾向がある。当該介在物を形成してしまうと、少なくともこれらの介在物中のＸ元素はＰとの反応に寄与することはできない。したがって、Ｐとの反応を促進してピン止め粒子であるリン化物を形成するためには、介在物を形成せずにオーステナイト中でリン化物を形成し得るＸ元素の量を増加させる必要がある。
【0060】
ここで、リン化物を形成し得るＸ元素の量は、鋼中に含まれるＸ元素の量から介在物（酸化物、窒化物及び硫化物）を形成するのに消費され得る最大量を差し引くことによって概算することが可能である。そこで、本発明の実施形態においては、このようにして概算されるリン化物を形成するのに有効なＸ元素の量（すなわち「Ｘ元素の有効量」）は、具体的には下記式Ａによって定義される。
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ[Fe]／Ｍ[N]）×［Ｎ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ
ここで、ＸはＰｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの各Ｘ元素を表し、Ｍ[X]はＸ元素の原子量、Ｍ[Fe]はＦｅの原子量、Ｍ[O]はＯの原子量、Ｍ[N]はＮの原子量、Ｍ[S]はＳの原子量を表し、［Ｘ］、［Ｏ］、［Ｎ］及び［Ｓ］は、それぞれ対応する元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ[Fe]／Ｍ[N]）×［Ｎ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ
ここで、ＸはＰｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの各Ｘ元素を表し、Ｍ[X]はＸ元素の原子量、Ｍ[Fe]はＦｅの原子量、Ｍ[O]はＯの原子量、Ｍ[N]はＮの原子量、Ｍ[S]はＳの原子量を表し、［Ｘ］、［Ｏ］、［Ｎ］及び［Ｓ］は、それぞれ対応する元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
【0061】
上記式Ａについて以下に詳しく説明すると、まず、本発明の実施形態に係る鋼材には種々の合金元素が含有されているものの、鋼材全体としてはほぼＦｅによって構成されているか、あるいは任意選択元素であるＮｉ及び／又はＣｒを比較的多く含む場合（それぞれの最大含有量は６０．００％及び３０．００％）には、Ｆｅに加えてＮｉ及び／又はＣｒによってほぼ構成されていることが明らかである。一方で、Ｎｉ及びＣｒの原子量はＦｅの原子量と同等であることが周知である。このため、たとえ鋼材がＮｉ及び／又はＣｒを比較的多く含む場合であっても、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃの各Ｘ元素の原子％は、近似的には各Ｘ元素の含有量［質量％］にＦｅの原子量と当該各Ｘ元素の原子量の比を掛け算すること、すなわち（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］によって算出することができる。したがって、（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］によって算出される各Ｘ元素の量を合計することで（すなわちΣ（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］を計算することで）、Ｘ元素全体の原子％を算出することができる。
【0062】
次に、Ｘ元素全体の原子％のうち、酸化物（Ｘ2Ｏ3）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）を形成するのに消費され得る最大量（原子％）を差し引くことで、リン化物を形成するのに有効に作用し得る鋼中のＸ元素の量を算出することができる。ここで、酸化物（Ｘ2Ｏ3）、窒化物（ＸＮ）及び硫化物（ＸＳ）を形成するのに消費され得るＸ元素の最大量（原子％）は、上で説明したのと同様の理由から近似的には鋼中のＦｅ、Ｏ、Ｎ及びＳの原子量並びにＯ、Ｎ及びＳの含有量を用いて、それぞれ（Ｍ[Fe]／Ｍ[O]）×［Ｏ］×２／３、（Ｍ[Fe]／Ｍ[N]）×［Ｎ］、及び（Ｍ[Fe]／Ｍ[S]）×［Ｓ］として算出することが可能である。したがって、リン化物を形成するためのＸ元素の有効量は、下記式Ａによって定義することができる。
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ[Fe]／Ｍ[N]）×［Ｎ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ
Ｘの有効量［原子％］＝Σ（Ｍ[Fe]／Ｍ[X]）×［Ｘ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[O]）×［Ｏ］×２／３－（Ｍ[Fe]／Ｍ[N]）×［Ｎ］－（Ｍ[Fe]／Ｍ[S]）×［Ｓ］ ・・・式Ａ
【0063】
ここで、Ｆｅ、Ｏ、Ｎ及びＳ並びに各Ｘ元素の原子量は、それぞれＦｅ：５５．８４５、Ｏ：１５．９９９４、Ｎ：１４．００６９、Ｓ：３２．０６８、Ｐｒ：１４０．９０８、Ｓｍ：１５０．３６、Ｅｕ：１５１．９６４、Ｇｄ：１５７．２５、Ｔｂ：１５８．９２５、Ｄｙ：１６２．５００、Ｈｏ：１６４．９３０、Ｅｒ：１６７．２５９、Ｔｍ：１６８．９３４、Ｙｂ：１７３．０４５、Ｌｕ：１７４．９６７、Ｓｃ：４４．９５５９である。したがって、上記式Ａに各元素の原子量を代入して整理すると、Ｘ元素の原子％による有効量は近似的には下記式Ｂによって表すことが可能となる。
有効量＝０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ・・・式Ｂ
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
有効量＝０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ・・・式Ｂ
ここで、［Ｐｒ］、［Ｓｍ］、［Ｅｕ］、［Ｇｄ］、［Ｔｂ］、［Ｄｙ］、［Ｈｏ］、［Ｅｒ］、［Ｔｍ］、［Ｙｂ］、［Ｌｕ］、［Ｓｃ］、［Ｏ］、［Ｎ］、及び［Ｓ］は、各元素の含有量［質量％］であり、元素を含有しない場合は０である。
【0064】
本発明の実施形態においては、リン化物を形成するためには、上記式Ｂによって求められるＸ元素の有効量は０．０００３％以上、すなわち下記式１を満たすことが少なくとも必要である。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
Ｘ元素の有効量は、例えば０．０００５％以上又は０．０００７％以上であってもよく、好ましくは０．００１０％以上、より好ましくは０．００１５％以上、さらにより好ましくは０．００３０％以上、最も好ましくは０．００５０％以上又は０．０１００％以上である。また、上記式１からも明らかなように、当該有効量を安定的に確保するためには、鋼中のＯ、Ｎ及びＳの含有量を極力低減することが好ましい。ここで、Ｘ元素の有効量の上限は特に限定されないが、当該Ｘ元素の有効量を過度に増加させても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（Ｘ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇及び／又はＯ、Ｎ及びＳに関する精錬コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、Ｘ元素の有効量は好ましくは２．００００％以下であり、例えば１．８０００％以下、１．５０００％以下、１．２０００％以下、１．００００％以下又は０．８０００％以下であってもよい。
０．４０［Ｐｒ］＋０．３７［Ｓｍ］＋０．３７［Ｅｕ］＋０．３６［Ｇｄ］＋０．３５［Ｔｂ］＋０．３４［Ｄｙ］＋０．３４［Ｈｏ］＋０．３３［Ｅｒ］＋０．３３［Ｔｍ］＋０．３２［Ｙｂ］＋０．３２［Ｌｕ］＋１．２４［Ｓｃ］－２．３３［Ｏ］－３．９９［Ｎ］－１．７４［Ｓ］ ≧ ０．０００３ ・・・式１
Ｘ元素の有効量は、例えば０．０００５％以上又は０．０００７％以上であってもよく、好ましくは０．００１０％以上、より好ましくは０．００１５％以上、さらにより好ましくは０．００３０％以上、最も好ましくは０．００５０％以上又は０．０１００％以上である。また、上記式１からも明らかなように、当該有効量を安定的に確保するためには、鋼中のＯ、Ｎ及びＳの含有量を極力低減することが好ましい。ここで、Ｘ元素の有効量の上限は特に限定されないが、当該Ｘ元素の有効量を過度に増加させても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（Ｘ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇及び／又はＯ、Ｎ及びＳに関する精錬コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、Ｘ元素の有効量は好ましくは２．００００％以下であり、例えば１．８０００％以下、１．５０００％以下、１．２０００％以下、１．００００％以下又は０．８０００％以下であってもよい。
【0065】
［抽出残渣法によって測定されるリン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上］
本発明の実施形態においては、Ｘ元素がＰと反応してリン化物を形成し、当該リン化物がピン止め粒子として有効に機能することができる量において鋼中に存在する必要がある。本発明の実施形態においては、Ｘ元素を含有するリン化物が鋼中に存在し、抽出残渣法によって測定される当該リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上の要件を満たす場合には、当該リン化物がピン止め粒子として有効に機能し、金属組織の粒成長を顕著に抑制することが可能となる。上記のＰ量は、好ましくは０．０００５原子％以上、より好ましくは０．００１０原子％以上、さらにより好ましくは０．００３０原子％以上、最も好ましくは０．００５０原子％以上又は０．０１００原子％以上である。当該Ｐ量の上限は特に限定されないが、当該Ｐ量を過度に増加させても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（リン化物を形成するためのＸ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇及び／又はＯ、Ｎ及びＳに関する精錬コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、当該Ｐ量は好ましくは０．５０００原子％以下であり、例えば０．４０００原子％以下、０．３０００原子％以下、０．２０００原子％以下、０．１５００原子％以下又は０．１０００原子％以下であってもよい。
本発明の実施形態においては、Ｘ元素がＰと反応してリン化物を形成し、当該リン化物がピン止め粒子として有効に機能することができる量において鋼中に存在する必要がある。本発明の実施形態においては、Ｘ元素を含有するリン化物が鋼中に存在し、抽出残渣法によって測定される当該リン化物に含まれるＰ量が鋼材に対して０．０００３原子％以上の要件を満たす場合には、当該リン化物がピン止め粒子として有効に機能し、金属組織の粒成長を顕著に抑制することが可能となる。上記のＰ量は、好ましくは０．０００５原子％以上、より好ましくは０．００１０原子％以上、さらにより好ましくは０．００３０原子％以上、最も好ましくは０．００５０原子％以上又は０．０１００原子％以上である。当該Ｐ量の上限は特に限定されないが、当該Ｐ量を過度に増加させても効果が飽和するとともに、製造コストの上昇（リン化物を形成するためのＸ元素の含有量増加に伴う合金コストの上昇及び／又はＯ、Ｎ及びＳに関する精錬コストの上昇）を招くことになり必ずしも好ましくない。したがって、当該Ｐ量は好ましくは０．５０００原子％以下であり、例えば０．４０００原子％以下、０．３０００原子％以下、０．２０００原子％以下、０．１５００原子％以下又は０．１０００原子％以下であってもよい。
【0066】
［抽出残渣法によるＰ量の測定］
リン化物に含まれるＰ量は抽出残渣法によって以下のように決定される。まず、鋼材から採取した鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置を含む試料を定電流電解によって鋼材１ｇ以上を電解し、次いで孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過し、析出物（リン化物）が分離される。次に、分離した析出物を硝酸（ＨＮＯ3）等の溶液にて分解し、次いで得られた残渣をＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）で測定することにより鋼材中に析出したリン化物として存在しているＰ量が得られる。最後に、当該Ｐ量と電解した鋼材の具体的な量からリン化物に含まれるＰ量の鋼材全体に対する割合（原子％）が決定される。
リン化物に含まれるＰ量は抽出残渣法によって以下のように決定される。まず、鋼材から採取した鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置を含む試料を定電流電解によって鋼材１ｇ以上を電解し、次いで孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過し、析出物（リン化物）が分離される。次に、分離した析出物を硝酸（ＨＮＯ3）等の溶液にて分解し、次いで得られた残渣をＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）で測定することにより鋼材中に析出したリン化物として存在しているＰ量が得られる。最後に、当該Ｐ量と電解した鋼材の具体的な量からリン化物に含まれるＰ量の鋼材全体に対する割合（原子％）が決定される。
【0067】
［ＴＥＭレプリカ法によって測定されるリン化物の平均粒径が１００ｎｍ未満］
ピン止め粒子としては、微細な粒子が比較的多く存在することが一般的に有効である。本発明の実施形態においては、リン化物を平均粒径が１００ｎｍ未満の微細なリン化物として存在させることで、当該リン化物により金属組織の粒成長を確実に抑制することが可能となる。リン化物の平均粒径は、好ましくは９０ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、さらにより好ましくは６０ｎｍ以下、最も好ましくは５０ｎｍ以下又は４０ｎｍ以下である。リン化物の平均粒径の下限は特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上であり、８ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上又は２５ｎｍ以上であってもよい。
ピン止め粒子としては、微細な粒子が比較的多く存在することが一般的に有効である。本発明の実施形態においては、リン化物を平均粒径が１００ｎｍ未満の微細なリン化物として存在させることで、当該リン化物により金属組織の粒成長を確実に抑制することが可能となる。リン化物の平均粒径は、好ましくは９０ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、さらにより好ましくは６０ｎｍ以下、最も好ましくは５０ｎｍ以下又は４０ｎｍ以下である。リン化物の平均粒径の下限は特に限定されないが、例えば５ｎｍ以上であり、８ｎｍ以上、１０ｎｍ以上、１５ｎｍ以上、２０ｎｍ以上又は２５ｎｍ以上であってもよい。
【0068】
［ＴＥＭレプリカ法による平均粒径の測定］
リン化物の平均粒径はＴＥＭレプリカ法によって以下のように決定される。まず、鋼材から析出物観察用試験片を採取し、圧延方向に平行でかつ鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置における断面を研磨し、次いでＳＰＥＥＤ法（選択的定電位電解エッチング法）によりエッチングを行い、析出物をブランクレプリカ法によりカーボン膜に抽出してＣｕメッシュ上に保持する。次に、作製したカーボン抽出レプリカ試料を用いてＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による分析を行い、リン化物を同定するとともに、当該リン化物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡、加速電圧２００ｋＶ）を用いて、倍率２００００倍で５０μｍ2の視野を１０視野観察し、個々のリン化物の粒径を円相当直径として算出し、算出された全ての円相当直径の平均値をリン化物の平均粒径として決定する。
リン化物の平均粒径はＴＥＭレプリカ法によって以下のように決定される。まず、鋼材から析出物観察用試験片を採取し、圧延方向に平行でかつ鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置における断面を研磨し、次いでＳＰＥＥＤ法（選択的定電位電解エッチング法）によりエッチングを行い、析出物をブランクレプリカ法によりカーボン膜に抽出してＣｕメッシュ上に保持する。次に、作製したカーボン抽出レプリカ試料を用いてＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による分析を行い、リン化物を同定するとともに、当該リン化物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡、加速電圧２００ｋＶ）を用いて、倍率２００００倍で５０μｍ2の視野を１０視野観察し、個々のリン化物の粒径を円相当直径として算出し、算出された全ての円相当直径の平均値をリン化物の平均粒径として決定する。
【0069】
本発明の実施形態に係る鋼材は、Ｘ元素を含有するリン化物が形成された任意の鋼材であってよく、特に限定されない。本発明の実施形態に係る鋼材は、例えば、熱間圧延後の鋼材である厚鋼板、薄鋼板、さらには棒鋼、線材、形鋼、及び鋼管等をも包含するものである。
【0070】
本発明の実施形態に係る鋼材は、最終的な製品の形態等に応じて、当業者に公知の任意の適切な方法によって製造することが可能である。例えば、鋼材が厚鋼板の場合には、その製造方法は、一般に厚鋼板を製造する際に適用される工程を含み、例えば、上で説明した化学組成を有するスラブを鋳造する工程、鋳造されたスラブを熱間圧延する工程、及び得られた圧延材を冷却する工程を含み、必要に応じて焼入れ工程及び焼戻し工程等の熱処理をさらに含んでいてもよい。本発明の実施形態に係る鋼材の製造工程は、制御圧延と加速冷却を組み合わせた熱加工制御プロセス（ＴＭＣＰ）であってもよい。
【0071】
また、鋼材が薄鋼板の場合には、その製造方法は、一般に薄鋼板を製造する際に適用される工程を含み、例えば、上で説明した化学組成を有するスラブを鋳造する工程、鋳造されたスラブを熱間圧延する工程、及び得られた圧延材を冷却して巻き取る工程、必要に応じて冷間圧延工程、焼鈍工程等をさらに含んでいてもよい。棒鋼や他の鋼材の製造方法においても同様に、一般に棒鋼や他の鋼材を製造する際に適用される工程を含み、例えば、上で説明した化学組成を有する溶鋼を形成する製鋼工程、形成された溶鋼からスラブ、ビレット、ブルーム等を鋳造する工程、鋳造されたスラブ、ビレット、ブルーム等を熱間圧延する工程、及び得られた圧延材を冷却する工程を含み、他の工程は、それらの鋼材を製造するのに当業者に公知の適切な工程を適宜選択し、実施することができる。
【0072】
熱間圧延工程での熱履歴はリン化物の生成のために重要である。例えば、熱間圧延工程の加熱温度、付加される歪みの影響も考慮し、各Ｘ元素のリン化物が析出する温度と時間の範囲（リン化物の析出ノーズ）を予め定めておき、当該熱間圧延工程での熱履歴をこの温度と時間の範囲内（すなわちリン化物の析出ノーズ内）に導くようにすればよい。図面を参照して以下により詳しく説明する。図１は、Ｘ元素を含有するリン化物の析出ノーズを示す模式図である。図１は上記のとおり模式図であり、実際には具体的に用いられるＸ元素等に応じて析出ノーズの曲線は変化する。図１を参照すると、熱間圧延による加工がある場合には、リン化物の析出ノーズ（図１中の実線）が短時間側にシフトする。例えば、９５０～１１００℃の範囲で歪みを付加した後、この温度範囲で約３０秒以上（より低い温度の場合には約７０秒以上）の比較的短い時間保持し、次いで冷却することで、熱間圧延工程での熱履歴が析出ノーズ内を通るため、Ｘ元素と鋼中のＰを反応させてリン化物を形成することができる。一方で、熱間圧延による加工がある場合であっても、例えば、１１００℃以上の高温下で歪みを付加し、９５０～１１００℃の範囲で約１０秒程度の短い時間保持した後に冷却した場合には、熱間圧延工程での熱履歴が析出ノーズ内を通らず、リン化物を形成することができない場合がある。「保持」とは、上記の温度範囲内で放冷又は空冷等により徐々に温度が低下する場合を包含するものである。
【0073】
熱間圧延工程はスラブ、ビレット、ブルームの加熱後、粗圧延及び／又は仕上げ圧延の終了までの工程である。この工程での具体的な熱履歴は、Ｘ元素の種類等によっても変化するため、特に限定されないが、例えば、当該熱履歴は、粗圧延及び／又は仕上げ圧延の途中、あるいは、粗圧延及び／又は仕上げ圧延後、９００～１１００℃、好ましくは９５０～１１００℃の温度範囲において３０秒以上保持することを含むものである。あるいはまた、熱履歴は、熱間圧延で歪みを付加する前に９５０～１１００℃、好ましくは９８０～１０２０℃で１０００秒以上保持することを含むものであってもよい。この場合には、熱間圧延で歪みを付加する前にリン化物が形成される。保持時間の上限は、特に限定されないが、例えば１５０００秒以下又は１２０００秒以下であってよい。熱間圧延工程にこのような熱履歴を含めることで、オーステナイト中に存在しているＸ元素を鋼中のＰと確実に反応させてリン化物を形成することができるため、ピン止め効果により金属組織の粒成長を顕著に抑制することができる。その結果として、例えば、得られる鋼材の低温靭性を向上させ及び／又は高強度と低温靭性の両立を図ることが可能となる。リン化物の微細化の観点から、当該熱履歴は、粗圧延及び／又は仕上げ圧延の途中、あるいは、粗圧延及び／又は仕上げ圧延後に含めることが好ましい。また、本発明の実施形態に係る鋼材の製造では、Ｐとリン化物を形成するためのＸ元素の有効量を確保することも重要であり、そのためにはＸ元素と鋼中で介在物を形成し得るＯ、Ｎ及びＳの含有量を精錬工程において十分に低減しておくことが極めて重要である。
【0074】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【0075】
本例では、まず、種々の化学組成を有するスラブを鋳造し、次いで下表１に示す製造条件Ａ～Ｄ（熱間圧延工程における熱履歴）にて、加熱、粗圧延及び仕上げ圧延（粗圧延と仕上げ圧延の合計圧下率：５０％以上）を実施して鋼材を製造した。
【0076】
【表1】
【0077】
次いで、鋼材から試験片を採取し、当該試験片をＡｃ３点以上に加熱した際のオーステナイト粒径をＪＩＳ Ｇ ０５５１：２０１３に準拠した切断法により測定することで金属組織の粒成長抑制効果を評価した。Ａｃ３点は、加熱時にフェライトからオーステナイトへの変態が完了する温度である。具体的には、試験片を昇温速度２０℃／秒で９５０℃まで加熱し１０秒保持した場合のオーステナイト粒径をＤ１、同様に試験片を昇温速度２０℃／秒で１０５０℃まで加熱し１０秒保持した場合のオーステナイト粒径をＤ２とした。微細なリン化物が多く形成されている場合には、ピン止め効果により高温下での粒成長が抑制される。したがって、リン化物によるピン止め効果が有効に機能している場合には、Ｄ２はＤ１に近づいていき、すなわちＤ２／Ｄ１は１に近づいていくことになる。したがって、Ｄ２／Ｄ１を算出することにより、その鋼材が有する粒成長抑制効果を評価することが可能である。本実施例では、Ｄ２／Ｄ１が１．５０以下の場合に、金属組織の粒成長が抑制されているものとして評価した。その結果を下表２に示す。加えて、得られた各鋼材から採取した試料を分析した化学組成、各鋼材中のリン化物に含まれるＰ量（析出Ｐ量）及び当該リン化物の平均粒径についても下表２に示す。リン化物に含まれるＰ量及び当該リン化物の平均粒径は以下の方法によって測定した。
【0078】
［リン化物に含まれるＰ量の測定］
リン化物に含まれるＰ量は抽出残渣法によって以下のように決定した。まず、鋼材から採取した鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置を含む試料を１０％アセチルアセトン－１％テトラメチルアンモニウムクロライド－メタノール溶液中５００ｍｍＡ及び２時間以上の条件下での定電流電解によって鋼材１ｇ以上を電解し、次いで孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過し、析出物（リン化物）を分離した。次に、分離した析出物を硝酸（ＨＮＯ3）と過塩素酸（ＨＣｌＯ4）を２：１で混合した溶液にて分解し、次いで得られた残渣をＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）で測定することにより鋼材中に析出したリン化物として存在しているＰ量を得た。最後に、当該Ｐ量と電解した鋼材の具体的な量からリン化物に含まれるＰ量の鋼材全体に対する割合（原子％）を決定した。
リン化物に含まれるＰ量は抽出残渣法によって以下のように決定した。まず、鋼材から採取した鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置を含む試料を１０％アセチルアセトン－１％テトラメチルアンモニウムクロライド－メタノール溶液中５００ｍｍＡ及び２時間以上の条件下での定電流電解によって鋼材１ｇ以上を電解し、次いで孔径０．２μｍのメンブレンフィルタを用いて濾過し、析出物（リン化物）を分離した。次に、分離した析出物を硝酸（ＨＮＯ3）と過塩素酸（ＨＣｌＯ4）を２：１で混合した溶液にて分解し、次いで得られた残渣をＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）で測定することにより鋼材中に析出したリン化物として存在しているＰ量を得た。最後に、当該Ｐ量と電解した鋼材の具体的な量からリン化物に含まれるＰ量の鋼材全体に対する割合（原子％）を決定した。
【0079】
［リン化物の平均粒径の測定］
リン化物の平均粒径はＴＥＭレプリカ法によって以下のように決定した。まず、鋼材から析出物観察用試験片を採取し、圧延方向に平行でかつ鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置における断面を研磨し（エメリー紙、ダイアモンドペーストにて鏡面研磨し、次いで研磨面をアルミナ砥粒にて仕上げ研磨）、次いでＳＰＥＥＤ法（選択的定電位電解エッチング法）によりエッチングを行い（電解研磨液：１０％アセチルアセトン－１％テトラメチルアンモニウムクロライド－メタノール、電解研磨条件：－１００ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、１０クーロン／ｃｍ2）、析出物をブランクレプリカ法によりカーボン膜に抽出してＣｕメッシュ上に保持した。次に、作製したカーボン抽出レプリカ試料を用いてＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による分析を行い、リン化物を同定するとともに、当該リン化物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡、加速電圧２００ｋＶ）を用いて、倍率２００００倍で５０μｍ2の視野を１０視野観察し、個々のリン化物の粒径を円相当直径として算出し、算出された全ての円相当直径の平均値をリン化物の平均粒径として決定した。
リン化物の平均粒径はＴＥＭレプリカ法によって以下のように決定した。まず、鋼材から析出物観察用試験片を採取し、圧延方向に平行でかつ鋼材表面から０．５ｍｍ深さ位置における断面を研磨し（エメリー紙、ダイアモンドペーストにて鏡面研磨し、次いで研磨面をアルミナ砥粒にて仕上げ研磨）、次いでＳＰＥＥＤ法（選択的定電位電解エッチング法）によりエッチングを行い（電解研磨液：１０％アセチルアセトン－１％テトラメチルアンモニウムクロライド－メタノール、電解研磨条件：－１００ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、１０クーロン／ｃｍ2）、析出物をブランクレプリカ法によりカーボン膜に抽出してＣｕメッシュ上に保持した。次に、作製したカーボン抽出レプリカ試料を用いてＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）による分析を行い、リン化物を同定するとともに、当該リン化物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡、加速電圧２００ｋＶ）を用いて、倍率２００００倍で５０μｍ2の視野を１０視野観察し、個々のリン化物の粒径を円相当直径として算出し、算出された全ての円相当直径の平均値をリン化物の平均粒径として決定した。
【0080】
【表2-1】
【0081】
【表2-2】
【0082】
【表2-3】
【0083】
【表2-4】
【0084】
【表2-5】
【0085】
【表2-6】
【0086】
表２を参照すると、比較例８４～９１では、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、及びＳｃからなるＸ元素の有効量が低かったために、鋼材中のＰをリン化物として析出させることができず、結果として金属組織の粒成長を抑制することができなかった。一方、比較例９２では、Ｘ元素の有効量は０．０００３％よりも高く、それゆえ式１を満足するものであったが、熱間圧延工程での熱履歴が適切でなかったために、リン化物を析出させることができず、結果として金属組織の粒成長を抑制することができなかった。これとは対照的に、本発明に係る全ての実施例において、Ｘ元素の有効量を０．０００３％以上とし、さらにはリン化物に含まれるＰ量及び当該リン化物の平均粒径を適切なものとすることで、金属組織の粒成長を十分に抑制することができた。
【産業上の利用可能性】
【0087】
本発明の実施形態に係る鋼材は、Ｘ元素を含有するリン化物が形成された熱間圧延後の鋼材、例えば、橋梁、建築、造船及び圧力容器等の用途に使用される厚鋼板、自動車及び家電等の用途に使用される薄鋼板、さらには棒鋼、線材、形鋼、及び鋼管等をも包含するものである。これらの材料において本発明の実施形態に係る鋼材を適用した場合には、金属組織の粒成長が抑制され、それゆえ微細な金属組織が安定的に維持されているため、例えば高強度と低温靭性の相反する特性を両立することが可能である。
【図1】