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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-09
(45)【発行日】2024-05-17
(54)【発明の名称】二相ステンレス鋼材
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240510BHJP
C21D 8/00 20060101ALI20240510BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 302H
C21D8/00 E
C22C38/60
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2024512953
(86)(22)【出願日】2023-10-04
(86)【国際出願番号】 JP2023036160
【審査請求日】2024-02-22
(31)【優先権主張番号】P 2022161853
(32)【優先日】2022-10-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】富尾 亜希子
(72)【発明者】
【氏名】富尾 悠索
【審査官】河野 一夫
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２２／１４５０６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－００２３５２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００
Ｃ２２Ｃ ３８／６０
Ｃ２１Ｄ ８／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：０．２～１．２％、
Ｍｎ：０．５～７．０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２０．０～２７．０％、
Ｎｉ：４．０～９．０％、
Ｍｏ：０．５～５．０％、
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、
Ｎ：０．４０％以下、
Ｏ：０．１００％以下、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、
Ｈｆ：０～２．００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
式（１）及び（２）を満たす、
二相ステンレス鋼材。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【請求項2】
請求項１に記載の二相ステンレス鋼材であって、円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を微細Ｃａ酸硫化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を微細Ｍｇ酸化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ａｌ窒化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ｔｉ窒化物と定義したとき、
前記微細Ｃａ酸硫化物、前記微細Ｍｇ酸化物、前記微細Ａｌ窒化物、及び、前記微細Ｔｉ窒化物の総個数密度は２．００個／ｍｍ２以上である、
二相ステンレス鋼材。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の二相ステンレス鋼材であって、前記化学組成は、
Ｃｕ：０．１～４．０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｔａ：０．０１～２．００％、
Ｗ：０．０１～４．００％、
Ｎｂ：０．０１～２．００％、
Ｔｉ：０．０１～２．００％、
Ｚｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｐｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂｉ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
希土類元素：０．００１～０．０５０％、
Ｚｒ：０．０１～２．００％、及び、
Ｈｆ：０．０１～２．００％、からなる群から選択される１種以上を含有する、
二相ステンレス鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、二相ステンレス鋼材に関する。
【背景技術】
【0002】
低炭素エネルギーの１つとして、地熱発電が注目されている。地熱発電では、高温及び高圧の熱水が蓄積された地熱井から採取される地熱流体を用いて蒸気を発生させる。地熱流体とは、高温及び高圧の熱水及び蒸気を意味する。この蒸気を蒸気タービンに供給し、発電する。
【0003】
最近では、従来よりも深層での大深度地熱井の開発が進められている。このような大深度地熱井から得られる蒸気は、硫化水素（Ｈ２Ｓ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含有し、さらに、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）及び／又は塩酸（ＨＣｌ）等の還元性の酸を含有する。このような蒸気を採取する配管、又は、このような蒸気を搬送する配管は、１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境となる場合がある。そのため、配管内の高温高圧環境下で硫酸及び／又は塩化物イオンを含有する強酸性水溶液が生成する。配管内の蒸気は上述のとおり、腐食性の高い硫化水素（Ｈ２Ｓ）を含有している。そのため、地熱発電用途の配管内は、極めて厳しい腐食環境となる。
【0004】
硫化水素と還元性の酸とを含有する環境では、全面腐食が主たる腐食要因となる。また、硫化水素と塩化物イオンとを含有する環境では、孔食が主たる腐食要因となる。したがって、上述の高温高圧の腐食環境で優れた耐食性を有するためには、１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び硫酸を含有する高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性を有し、１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び塩化物イオンを含有する高温高圧塩化物腐食環境において、優れた耐孔食性を有することが求められる。
【0005】
還元性の酸を含有する強酸性環境での優れた耐食性が得られる合金材が、国際公開第２００９／１１９６３０号（特許文献１）に提案されている。この文献に開示された合金材はＮｉ合金材であって、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．０１～０．５％、Ｍｎ：０．０１～１．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：２０％以上３０％未満、Ｎｉ：４０％を超えて６０％以下、Ｃｕ：２．０％を超えて５．０％以下、Ｍｏ：４．０～１０％、Ａｌ：０．００５～０．５％、及び、Ｎ：０．０２％を超えて０．３％以下を含有し、０．５Ｃｕ＋Ｍｏ≧６．５を満たす。
【0006】
また、硫化水素と塩化物イオンとを含有する１５０℃程度の腐食環境での優れた耐食性が得られる二相ステンレス鋼材が、国際公開第２０１３／０３５５８８号（特許文献２）に提案されている。この文献に開示された二相ステンレス鋼材は、質量％で、Ｃ：０．０３％以下、Ｓｉ：０．２～１％、Ｍｎ：５．０％よりも高く１０％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：４．５～８％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０４０％以下、Ｎ：０．２％よりも高く０．４％以下、Ｃｒ：２４～２９％、Ｍｏ：０．５～１．５％未満、Ｃｕ：１．５～３．５％、及び、Ｗ：０．０５～０．２％を含有し、残部はＦｅ及び不純物からなり、Ｃｒ＋８Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｍｏ＋Ｗ／２≧６５を満たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】国際公開第２００９／１１９６３０号
【文献】国際公開第２０１３／０３５５８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、上述の高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性、及び、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性については検討されていない。
【0009】
本開示の目的は、高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性が得られ、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られる二相ステンレス鋼材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の二相ステンレス鋼材は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：０．２～１．２％、
Ｍｎ：０．５～７．０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２０．０～２７．０％、
Ｎｉ：４．０～９．０％、
Ｍｏ：０．５～５．０％、
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、
Ｎ：０．４０％以下、
Ｏ：０．１００％以下、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、
Ｈｆ：０～２．００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
式（１）及び（２）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：０．２～１．２％、
Ｍｎ：０．５～７．０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２０．０～２７．０％、
Ｎｉ：４．０～９．０％、
Ｍｏ：０．５～５．０％、
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、
Ｎ：０．４０％以下、
Ｏ：０．１００％以下、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、
Ｈｆ：０～２．００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
式（１）及び（２）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【発明の効果】
【0011】
本開示の二相ステンレス鋼材では、高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性が得られ、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本明細書において、高温高圧強酸性腐食環境、及び、高温高圧塩化物腐食環境を次のとおり定義する。
高温高圧強酸性腐食環境：１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び硫酸を含有する環境
高温高圧塩化物腐食環境：１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び塩化物イオンを含有する環境
高温高圧強酸性腐食環境：１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び硫酸を含有する環境
高温高圧塩化物腐食環境：１８０℃の高温及び５ｂａｒの高圧の環境であって、硫化水素及び塩化物イオンを含有する環境
【0014】
本発明者らは、高温高圧強酸性腐食環境で優れた耐全面腐食性が得られ、高温高圧塩化物腐食環境で優れた耐孔食性が得られる二相ステンレス鋼材について、化学組成の観点から検討を行った。その結果、本発明者らは、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、Ｏ：０．１００％以下、Ｃｕ：０～４．０％、Ｖ：０～１．５０％、Ｃｏ：０～２．００％、Ｔａ：０～２．００％、Ｗ：０～４．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、Ｚｎ：０～０．０１００％、Ｐｂ：０～０．０１００％、Ｓｂ：０～０．０１００％、Ｓｎ：０～０．０１００％、Ｂｉ：０～０．０１００％、Ｂ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０５０％、Ｚｒ：０～２．００％、Ｈｆ：０～２．００％、及び、残部がＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する二相ステンレス鋼材であれば、高温高圧強酸性腐食環境で優れた耐全面腐食性が得られ、高温高圧塩化物腐食環境で優れた耐孔食性が得られる可能性があると考えた。
【0015】
しかしながら、上述の化学組成を有する二相ステンレス鋼材を高温高圧強酸性腐食環境に適用した場合、優れた耐全面腐食性が得られない場合があった。そこで、本発明者らはさらに検討を行った。その結果、高温高圧強酸性腐食環境では、砒素（Ａｓ）が耐全面腐食性を高めることを本発明者らは見出した。そこで、さらに検討を行った結果、二相ステンレス鋼材が、上述の化学組成のＦｅの一部に代えて、Ａｓを０．０００５～０．０１００％含有する特徴１を満たせば、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られる可能性があると考えた。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、Ｏ：０．１００％以下、Ｃｕ：０～４．０％、Ｖ：０～１．５０％、Ｃｏ：０～２．００％、Ｔａ：０～２．００％、Ｗ：０～４．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、Ｚｎ：０～０．０１００％、Ｐｂ：０～０．０１００％、Ｓｂ：０～０．０１００％、Ｓｎ：０～０．０１００％、Ｂｉ：０～０．０１００％、Ｂ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０５０％、Ｚｒ：０～２．００％、及び、Ｈｆ：０～２．００％、及び、残部はＦｅ及び不純物からなる。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、Ｏ：０．１００％以下、Ｃｕ：０～４．０％、Ｖ：０～１．５０％、Ｃｏ：０～２．００％、Ｔａ：０～２．００％、Ｗ：０～４．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、Ｚｎ：０～０．０１００％、Ｐｂ：０～０．０１００％、Ｓｂ：０～０．０１００％、Ｓｎ：０～０．０１００％、Ｂｉ：０～０．０１００％、Ｂ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０５０％、Ｚｒ：０～２．００％、及び、Ｈｆ：０～２．００％、及び、残部はＦｅ及び不純物からなる。
【0016】
しかしながら、特徴１を満たす二相ステンレス鋼材であっても、依然として、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られない場合があった。また、特徴１を満たす二相ステンレス鋼材であっても、高温高圧塩化物腐食環境において、優れた耐孔食性が得られない場合があった。
【0017】
そこで、本発明者らは、特徴１を満たす二相ステンレス鋼材において、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性と、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性とを高める手段において、さらに検討を行った。その結果、特徴１を満たす二相ステンレス鋼材がさらに、特徴２及び特徴３を満たせば、高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性が得られ、かつ、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られることを見出した。
（特徴２）
化学組成が式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
（特徴３）
化学組成が式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
（特徴２）
化学組成が式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
（特徴３）
化学組成が式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【0018】
［特徴２について］
特徴２について、Ｆｎ１を以下のとおり定義する。
Ｆｎ１＝１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）
ここで、本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成が必須元素からなる場合、Ｆｎ１中のＣｕには「０」が代入されるため、Ｆｎ１＝１００００×Ａｓ／Ｎｉとなる。
特徴２について、Ｆｎ１を以下のとおり定義する。
Ｆｎ１＝１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）
ここで、本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成が必須元素からなる場合、Ｆｎ１中のＣｕには「０」が代入されるため、Ｆｎ１＝１００００×Ａｓ／Ｎｉとなる。
【0019】
Ｆｎ１は高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性に関する指標である。Ａｓ、Ｎｉ及びＣｕはいずれも高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。さらに、Ｎｉ及びＣｕの総含有量に対するＡｓ含有量の比を調整することにより、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が顕著に高まる。
【0020】
図１は、特徴１及び特徴３を満たす二相ステンレス鋼材での、Ｆｎ１と高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性との関係を示す図である。図１は後述の実施例中の高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験により得られた結果に基づいて作成している。
図１を参照して、Ｆｎ１が０．７０以下である場合、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度は顕著に速くなり、優れた耐全面腐食性が得られない。一方、Ｆｎ１が０．７０よりも高い場合、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が顕著に遅くなり、耐全面腐食性が顕著に高まる。したがって、Ｆｎ１が式（１）を満たせば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴３を満たすことを前提として、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られる。なお、Ｆｎ１が高すぎれば、二相ステンレス鋼材の熱間加工性が低下する。そのため、Ｆｎ１の上限を１６．００未満とする。
図１を参照して、Ｆｎ１が０．７０以下である場合、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度は顕著に速くなり、優れた耐全面腐食性が得られない。一方、Ｆｎ１が０．７０よりも高い場合、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が顕著に遅くなり、耐全面腐食性が顕著に高まる。したがって、Ｆｎ１が式（１）を満たせば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴３を満たすことを前提として、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られる。なお、Ｆｎ１が高すぎれば、二相ステンレス鋼材の熱間加工性が低下する。そのため、Ｆｎ１の上限を１６．００未満とする。
【0021】
［特徴３について］
特徴３について、Ｆｎ２を以下のとおり定義する。
Ｆｎ２＝（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ
Ｆｎ２は、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性に関する指標である。Ｃａ及びＭｇは、Ｓと結合して硫化物を形成することにより、粗大なＭｎ硫化物が生成するのを抑制する。粗大なＭｎ硫化物が鋼材表層に存在している場合、高温高圧塩化物腐食環境では表層の粗大なＭｎ硫化物が溶解して孔食が発生しやすくなる。そのため、Ｃａ及びＭｇは高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性を高める。
特徴３について、Ｆｎ２を以下のとおり定義する。
Ｆｎ２＝（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ
Ｆｎ２は、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性に関する指標である。Ｃａ及びＭｇは、Ｓと結合して硫化物を形成することにより、粗大なＭｎ硫化物が生成するのを抑制する。粗大なＭｎ硫化物が鋼材表層に存在している場合、高温高圧塩化物腐食環境では表層の粗大なＭｎ硫化物が溶解して孔食が発生しやすくなる。そのため、Ｃａ及びＭｇは高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性を高める。
【0022】
しかしながら、鋼材中のＳ含有量が特徴１に記載の範囲内（０．０１０％以下）である場合、Ｏ含有量に対してＣａ及びＭｇの総含有量が高すぎれば、Ｃａ及びＭｇがＳだけでなくＯと結合して、粗大なＣａ酸硫化物及びＭｇ酸化物を過剰に形成する。粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物は粗大なＭｎ硫化物と同様に、高温高圧塩化物腐食環境で溶解しやすく、孔食の起点となりやすい。
【0023】
図２は、特徴１及び特徴２を満たす二相ステンレス鋼材での、Ｆｎ２と高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性との関係を示す図である。図２は後述の実施例中の高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験により得られた結果に基づいて作成している。
【0024】
図２を参照して、Ｆｎ２が１．５０以上であれば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴２を満たしていても、腐食速度が高く、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性が低い。一方、Ｆｎ２が１．５０未満であれば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴２を満たすことを前提として、高温高圧塩化物腐食環境において、腐食速度が顕著に遅くなり、優れた耐孔食性が得られる。
【0025】
本実施形態の二相ステンレス鋼材は、以上の技術思想により完成したものであって、次の構成を有する。
【0026】
第１の構成の二相ステンレス鋼材は、
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：０．２～１．２％、
Ｍｎ：０．５～７．０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２０．０～２７．０％、
Ｎｉ：４．０～９．０％、
Ｍｏ：０．５～５．０％、
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、
Ｎ：０．４０％以下、
Ｏ：０．１００％以下、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、
Ｈｆ：０～２．００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
式（１）及び（２）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．０５０％以下、
Ｓｉ：０．２～１．２％、
Ｍｎ：０．５～７．０％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｒ：２０．０～２７．０％、
Ｎｉ：４．０～９．０％、
Ｍｏ：０．５～５．０％、
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、
Ｎ：０．４０％以下、
Ｏ：０．１００％以下、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、
Ｈｆ：０～２．００％、及び、
残部がＦｅ及び不純物からなり、
式（１）及び（２）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【0027】
第２の構成の二相ステンレス鋼材は、
第１の構成の二相ステンレス鋼材であって、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を微細Ｃａ酸硫化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を微細Ｍｇ酸化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ａｌ窒化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ｔｉ窒化物と定義したとき、
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物、及び、微細Ｔｉ窒化物の総個数密度は２．００個／ｍｍ２以上である。
第１の構成の二相ステンレス鋼材であって、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を微細Ｃａ酸硫化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を微細Ｍｇ酸化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ａｌ窒化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ｔｉ窒化物と定義したとき、
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物、及び、微細Ｔｉ窒化物の総個数密度は２．００個／ｍｍ２以上である。
【0028】
第３の構成の二相ステンレス鋼材は、
第１又は第２の構成の二相ステンレス鋼材であって、
化学組成は、
Ｃｕ：０．１～４．０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｔａ：０．０１～２．００％、
Ｗ：０．０１～４．００％、
Ｎｂ：０．０１～２．００％、
Ｔｉ：０．０１～２．００％、
Ｚｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｐｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂｉ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
希土類元素：０．００１～０．０５０％、
Ｚｒ：０．０１～２．００％、及び、
Ｈｆ：０．０１～２．００％、からなる群から選択される１種以上を含有する。
第１又は第２の構成の二相ステンレス鋼材であって、
化学組成は、
Ｃｕ：０．１～４．０％、
Ｖ：０．０１～１．５０％、
Ｃｏ：０．０１～２．００％、
Ｔａ：０．０１～２．００％、
Ｗ：０．０１～４．００％、
Ｎｂ：０．０１～２．００％、
Ｔｉ：０．０１～２．００％、
Ｚｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｐｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｂ：０．０００１～０．０１００％、
Ｓｎ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂｉ：０．０００１～０．０１００％、
Ｂ：０．０００１～０．０１００％、
希土類元素：０．００１～０．０５０％、
Ｚｒ：０．０１～２．００％、及び、
Ｈｆ：０．０１～２．００％、からなる群から選択される１種以上を含有する。
【0029】
以下、本実施形態の二相ステンレス鋼材について説明する。なお、元素に関する「％」は、特に断りがない限り、質量％を意味する。また、以下の説明では、二相ステンレス鋼材を、単に「鋼材」ともいう。
【0030】
［本実施形態の二相ステンレス鋼材の特徴］
本実施形態の二相ステンレス鋼材は次の特徴１～特徴３を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、Ｏ：０．１００％以下、Ｃｕ：０～４．０％、Ｖ：０～１．５０％、Ｃｏ：０～２．００％、Ｔａ：０～２．００％、Ｗ：０～４．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、Ｚｎ：０～０．０１００％、Ｐｂ：０～０．０１００％、Ｓｂ：０～０．０１００％、Ｓｎ：０～０．０１００％、Ｂｉ：０～０．０１００％、Ｂ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０５０％、Ｚｒ：０～２．００％、及び、Ｈｆ：０～２．００％、からなり、残部はＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
化学組成が式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
（特徴３）
化学組成が式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
以下、特徴１～特徴３について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材は次の特徴１～特徴３を満たす。
（特徴１）
化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、Ｏ：０．１００％以下、Ｃｕ：０～４．０％、Ｖ：０～１．５０％、Ｃｏ：０～２．００％、Ｔａ：０～２．００％、Ｗ：０～４．００％、Ｎｂ：０～２．００％、Ｔｉ：０～２．００％、Ｚｎ：０～０．０１００％、Ｐｂ：０～０．０１００％、Ｓｂ：０～０．０１００％、Ｓｎ：０～０．０１００％、Ｂｉ：０～０．０１００％、Ｂ：０～０．０１００％、希土類元素：０～０．０５０％、Ｚｒ：０～２．００％、及び、Ｈｆ：０～２．００％、からなり、残部はＦｅ及び不純物からなる。
（特徴２）
化学組成が式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
（特徴３）
化学組成が式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
以下、特徴１～特徴３について説明する。
【0031】
［（特徴１）化学組成について］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、次の元素を含有する。
【0032】
Ｃ：０．０５０％以下
炭素（Ｃ）は不可避に含有される。つまり、Ｃ含有量は０％超である。
Ｃは結晶粒界にＣｒ炭化物を形成し、粒界での腐食感受性を高める。そのため、Ｃ含有量が０．０５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られない。
したがって、Ｃ含有量は０．０５０％以下である。
Ｃ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．０４８％であり、さらに好ましくは０．０４６％であり、さらに好ましくは０．０４４％であり、さらに好ましくは０．０４２％である。
炭素（Ｃ）は不可避に含有される。つまり、Ｃ含有量は０％超である。
Ｃは結晶粒界にＣｒ炭化物を形成し、粒界での腐食感受性を高める。そのため、Ｃ含有量が０．０５０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られない。
したがって、Ｃ含有量は０．０５０％以下である。
Ｃ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｃ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。したがって、工業生産を考慮した場合、Ｃ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％であり、さらに好ましくは０．００３％である。
Ｃ含有量の好ましい上限は０．０４８％であり、さらに好ましくは０．０４６％であり、さらに好ましくは０．０４４％であり、さらに好ましくは０．０４２％である。
【0033】
Ｓｉ：０．２～１．２％
シリコン（Ｓｉ）は、鋼材の製造工程において、鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が０．２％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が１．２％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．２～１．２％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．３％であり、さらに好ましくは０．４％であり、さらに好ましくは０．５％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．１％であり、さらに好ましくは１．０％であり、さらに好ましくは０．９％である。
シリコン（Ｓｉ）は、鋼材の製造工程において、鋼を脱酸する。Ｓｉ含有量が０．２％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｓｉ含有量が１．２％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｉ含有量は０．２～１．２％である。
Ｓｉ含有量の好ましい下限は０．３％であり、さらに好ましくは０．４％であり、さらに好ましくは０．５％である。
Ｓｉ含有量の好ましい上限は１．１％であり、さらに好ましくは１．０％であり、さらに好ましくは０．９％である。
【0034】
Ｍｎ：０．５～７．０％
マンガン（Ｍｎ）は鋼材の焼入れ性を高めて鋼材の強度を高める。Ｍｎ含有量が０．５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎ含有量が７．０％を超えれば、Ｍｎは、粗大なＭｎ硫化物を多数形成する。高温高圧塩化物腐食環境において、鋼材の表面近傍に存在する粗大なＭｎ硫化物は溶解する。粗大なＭｎ硫化物が溶解した部分では、凹みが形成される。この凹みが孔食の起点となる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境において、優れた耐孔食性が得られない。
したがって、Ｍｎ含有量は０．５～７．０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．６％であり、さらに好ましくは０．７％であり、さらに好ましくは０．８％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は６．８％であり、さらに好ましくは６．０％であり、さらに好ましくは５．５％であり、さらに好ましくは４．５％であり、さらに好ましくは３．５％であり、さらに好ましくは２．５％であり、さらに好ましくは２．０％である。
マンガン（Ｍｎ）は鋼材の焼入れ性を高めて鋼材の強度を高める。Ｍｎ含有量が０．５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｎ含有量が７．０％を超えれば、Ｍｎは、粗大なＭｎ硫化物を多数形成する。高温高圧塩化物腐食環境において、鋼材の表面近傍に存在する粗大なＭｎ硫化物は溶解する。粗大なＭｎ硫化物が溶解した部分では、凹みが形成される。この凹みが孔食の起点となる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境において、優れた耐孔食性が得られない。
したがって、Ｍｎ含有量は０．５～７．０％である。
Ｍｎ含有量の好ましい下限は０．６％であり、さらに好ましくは０．７％であり、さらに好ましくは０．８％である。
Ｍｎ含有量の好ましい上限は６．８％であり、さらに好ましくは６．０％であり、さらに好ましくは５．５％であり、さらに好ましくは４．５％であり、さらに好ましくは３．５％であり、さらに好ましくは２．５％であり、さらに好ましくは２．０％である。
【0035】
Ｐ：０．０４０％以下
りん（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｐ含有量は０％超である。
Ｐ含有量が０．０４０％を超えれば、Ｐは粒界に過剰に偏析する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０４０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。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％であり、さらに好ましくは０．００５％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２６％であり、さらに好ましくは０．０２２％である。
りん（Ｐ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｐ含有量は０％超である。
Ｐ含有量が０．０４０％を超えれば、Ｐは粒界に過剰に偏析する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、Ｐ含有量は０．０４０％以下である。
Ｐ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｐ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。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％であり、さらに好ましくは０．００５％である。
Ｐ含有量の好ましい上限は０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％であり、さらに好ましくは０．０２６％であり、さらに好ましくは０．０２２％である。
【0036】
Ｓ：０．０１０％以下
硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｓ含有量は０％超である。
Ｓ含有量が０．０１０％を超えれば、Ｓは粒界に過剰に偏析する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０１０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。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０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．００９％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．００７％である。
硫黄（Ｓ）は不可避に含有される不純物である。すなわち、Ｓ含有量は０％超である。
Ｓ含有量が０．０１０％を超えれば、Ｓは粒界に過剰に偏析する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓ含有量は０．０１０％以下である。
Ｓ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｓ含有量を過度に低減すれば、製造コストが大幅に高まる。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０．００１％であり、さらに好ましくは０．００２％である。
Ｓ含有量の好ましい上限は０．００９％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．００７％である。
【0037】
Ｃｒ：２０．０～２７．０％
クロム（Ｃｒ）は、鋼材の表面に、酸化物である不動態被膜を形成する。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。さらに、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性が高まる。Ｃｒ含有量が２０．０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が２７．０％を超えれば、シグマ相（σ相）に代表される金属間化合物が生成しやすくなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｃｒ含有量は２０．０～２７．０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は２０．２％であり、さらに好ましくは２０．５％であり、さらに好ましくは２１．０％であり、さらに好ましくは２１．５％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は２６．８％であり、さらに好ましくは２６．６％であり、さらに好ましくは２６．４％であり、さらに好ましくは２６．２％である。
クロム（Ｃｒ）は、鋼材の表面に、酸化物である不動態被膜を形成する。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。さらに、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性が高まる。Ｃｒ含有量が２０．０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃｒ含有量が２７．０％を超えれば、シグマ相（σ相）に代表される金属間化合物が生成しやすくなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｃｒ含有量は２０．０～２７．０％である。
Ｃｒ含有量の好ましい下限は２０．２％であり、さらに好ましくは２０．５％であり、さらに好ましくは２１．０％であり、さらに好ましくは２１．５％である。
Ｃｒ含有量の好ましい上限は２６．８％であり、さらに好ましくは２６．６％であり、さらに好ましくは２６．４％であり、さらに好ましくは２６．２％である。
【0038】
Ｎｉ：４．０～９．０％
ニッケル（Ｎｉ）は、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ｎｉ含有量が４．０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｎｉ含有量が９．０％を超えれば、オーステナイトの体積率が高くなりすぎる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が低下する。
したがって、Ｎｉ含有量は４．０～９．０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は４．２％であり、さらに好ましくは４．４％であり、さらに好ましくは４．６％であり、さらに好ましくは４．８％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は８．８％であり、さらに好ましくは８．６％であり、さらに好ましくは８．２％であり、さらに好ましくは７．９％であり、さらに好ましくは７．８％であり、さらに好ましくは７．７％であり、さらに好ましくは７．６％である。
ニッケル（Ｎｉ）は、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ｎｉ含有量が４．０％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｎｉ含有量が９．０％を超えれば、オーステナイトの体積率が高くなりすぎる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の強度が低下する。
したがって、Ｎｉ含有量は４．０～９．０％である。
Ｎｉ含有量の好ましい下限は４．２％であり、さらに好ましくは４．４％であり、さらに好ましくは４．６％であり、さらに好ましくは４．８％である。
Ｎｉ含有量の好ましい上限は８．８％であり、さらに好ましくは８．６％であり、さらに好ましくは８．２％であり、さらに好ましくは７．９％であり、さらに好ましくは７．８％であり、さらに好ましくは７．７％であり、さらに好ましくは７．６％である。
【0039】
Ｍｏ：０．５～５．０％
モリブデン（Ｍｏ）は高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性を高める。Ｍｏ含有量が０．５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が５．０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｍｏ含有量は０．５～５．０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．７％であり、さらに好ましくは１．０％であり、さらに好ましくは１．５％であり、さらに好ましくは２．０％であり、さらに好ましくは２．４％であり、さらに好ましくは２．６％であり、さらに好ましくは２．８％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は４．８％であり、さらに好ましくは４．６％であり、さらに好ましくは４．４％であり、さらに好ましくは４．２％である。
モリブデン（Ｍｏ）は高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性を高める。Ｍｏ含有量が０．５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｍｏ含有量が５．０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｍｏ含有量は０．５～５．０％である。
Ｍｏ含有量の好ましい下限は０．７％であり、さらに好ましくは１．０％であり、さらに好ましくは１．５％であり、さらに好ましくは２．０％であり、さらに好ましくは２．４％であり、さらに好ましくは２．６％であり、さらに好ましくは２．８％である。
Ｍｏ含有量の好ましい上限は４．８％であり、さらに好ましくは４．６％であり、さらに好ましくは４．４％であり、さらに好ましくは４．２％である。
【0040】
Ａｓ：０．０００５～０．０１００％
砒素（Ａｓ）は、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ａｓ含有量が０．０００５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｓ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ａｓ含有量は０．０００５～０．０１００％である。
Ａｓ含有量の好ましい下限は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％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
Ａｓ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６０％である。
砒素（Ａｓ）は、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ａｓ含有量が０．０００５％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、Ａｓ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ａｓ含有量は０．０００５～０．０１００％である。
Ａｓ含有量の好ましい下限は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％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
Ａｓ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００６０％である。
【0041】
Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％
カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）は、微細なＣａ酸硫化物又は微細なＭｇ酸化物を形成する。微細なＣａ酸硫化物及び微細なＭｇ酸化物は、母相との界面でＡｓの偏析サイトとして機能する。微細なＣａ酸硫化物及び微細なＭｇ酸化物が鋼材中に分散することにより、これらの微細粒子の表面に偏析するＡｓも鋼材中に分散する。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。Ｃａ及びＭｇの合計含有量が０．０００５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃａ及びＭｇの合計含有量が０．０１００％を超えれば、粗大なＣａ酸硫化物又は粗大なＭｇ酸化物が生成する。高温高圧塩化物腐食環境において、鋼材表層中に生成した粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物は溶解しやすい。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性が低下する。
したがって、Ｃａ及びＭｇの合計含有量は、０．０００５～０．０１００％である。
Ｃａ及びＭｇの合計含有量の好ましい下限は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％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
Ｃａ及びＭｇの合計含有量の好ましい上限は０．００９５％であり、さらに好ましくは０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８５％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７５％である。
カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）は、微細なＣａ酸硫化物又は微細なＭｇ酸化物を形成する。微細なＣａ酸硫化物及び微細なＭｇ酸化物は、母相との界面でＡｓの偏析サイトとして機能する。微細なＣａ酸硫化物及び微細なＭｇ酸化物が鋼材中に分散することにより、これらの微細粒子の表面に偏析するＡｓも鋼材中に分散する。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。Ｃａ及びＭｇの合計含有量が０．０００５％未満であれば、上記効果が十分に得られない。
一方、Ｃａ及びＭｇの合計含有量が０．０１００％を超えれば、粗大なＣａ酸硫化物又は粗大なＭｇ酸化物が生成する。高温高圧塩化物腐食環境において、鋼材表層中に生成した粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物は溶解しやすい。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性が低下する。
したがって、Ｃａ及びＭｇの合計含有量は、０．０００５～０．０１００％である。
Ｃａ及びＭｇの合計含有量の好ましい下限は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％であり、さらに好ましくは０．００２５％であり、さらに好ましくは０．００３０％である。
Ｃａ及びＭｇの合計含有量の好ましい上限は０．００９５％であり、さらに好ましくは０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８５％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７５％である。
【0042】
ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％
アルミニウム（Ａｌ）は鋼材の製造工程において、鋼を脱酸する。Ａｌはさらに、Ｎと結合して微細なＡｌ窒化物を生成する。微細なＡｌ窒化物は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。そのため、微細なＡｌ窒化物が多く生成して鋼材中に分散すれば、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．００１％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０５０％を超えれば、粗大な酸化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１～０．０５０％である。
ｓｏｌ．Ａｌ含有量の好ましい下限は０．００２％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
ｓｏｌ．Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。なお、本明細書にいうｓｏｌ．Ａｌ含有量とは、酸可溶Ａｌの含有量を意味する。
アルミニウム（Ａｌ）は鋼材の製造工程において、鋼を脱酸する。Ａｌはさらに、Ｎと結合して微細なＡｌ窒化物を生成する。微細なＡｌ窒化物は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。そのため、微細なＡｌ窒化物が多く生成して鋼材中に分散すれば、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．００１％未満であれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、上記効果が十分に得られない。
一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０５０％を超えれば、粗大な酸化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．００１～０．０５０％である。
ｓｏｌ．Ａｌ含有量の好ましい下限は０．００２％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
ｓｏｌ．Ａｌ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。なお、本明細書にいうｓｏｌ．Ａｌ含有量とは、酸可溶Ａｌの含有量を意味する。
【0043】
Ｎ：０．４０％以下
窒素（Ｎ）は不可避に含有される。つまり、Ｎ含有量は０％超である。
Ｎは鋼材中のオーステナイトを安定化させる。Ｎはさらに、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性及び高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性を高める。Ｎはさらに、Ａｌ及びＴｉと結合して微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物を生成する。微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。そのため、微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物が多く生成して鋼材中に分散すれば、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。Ｎ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、Ｎ含有量が０．４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｎ含有量は０．４０％以下である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．３８％であり、さらに好ましくは０．３６％であり、さらに好ましくは０．３４％であり、さらに好ましくは０．３２％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
窒素（Ｎ）は不可避に含有される。つまり、Ｎ含有量は０％超である。
Ｎは鋼材中のオーステナイトを安定化させる。Ｎはさらに、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性及び高温高圧塩化物腐食環境での鋼材の耐孔食性を高める。Ｎはさらに、Ａｌ及びＴｉと結合して微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物を生成する。微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。そのため、微細なＡｌ窒化物及び微細なＴｉ窒化物が多く生成して鋼材中に分散すれば、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性が高まる。Ｎ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、Ｎ含有量が０．４０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性及び熱間加工性が低下する。
したがって、Ｎ含有量は０．４０％以下である。
Ｎ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．１５％である。
Ｎ含有量の好ましい上限は０．３８％であり、さらに好ましくは０．３６％であり、さらに好ましくは０．３４％であり、さらに好ましくは０．３２％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
【0044】
Ｏ：０．１００％以下
酸素（Ｏ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｏ含有量は０％超である。
Ｏ含有量が０．１００％を超えれば、粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られない。
したがって、Ｏ含有量は０．１００％以下である。
Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｏ含有量を過度に低減すれば、製造コストが高くなる。したがって、工業生産を考慮すれば、Ｏ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｏ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８５％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７５％である。
酸素（Ｏ）は不可避に含有される不純物である。つまり、Ｏ含有量は０％超である。
Ｏ含有量が０．１００％を超えれば、粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られない。
したがって、Ｏ含有量は０．１００％以下である。
Ｏ含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、Ｏ含有量を過度に低減すれば、製造コストが高くなる。したがって、工業生産を考慮すれば、Ｏ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
Ｏ含有量の好ましい上限は０．０９０％であり、さらに好ましくは０．０８５％であり、さらに好ましくは０．０８０％であり、さらに好ましくは０．０７５％である。
【0045】
本実施形態による二相ステンレス鋼材の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、化学組成における不純物とは、二相ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は製造環境などから混入されるものであって、意図的に含有されるものではなく、本実施形態による二相ステンレス鋼材の効果に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【0046】
［任意元素（Ｏｐｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）について］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、及び、
Ｈｆ：０～２．００％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
以下、各任意元素について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、Ｆｅの一部に代えて、
Ｃｕ：０～４．０％、
Ｖ：０～１．５０％、
Ｃｏ：０～２．００％、
Ｔａ：０～２．００％、
Ｗ：０～４．００％、
Ｎｂ：０～２．００％、
Ｔｉ：０～２．００％、
Ｚｎ：０～０．０１００％、
Ｐｂ：０～０．０１００％、
Ｓｂ：０～０．０１００％、
Ｓｎ：０～０．０１００％、
Ｂｉ：０～０．０１００％、
Ｂ：０～０．０１００％、
希土類元素：０～０．０５０％、
Ｚｒ：０～２．００％、及び、
Ｈｆ：０～２．００％、からなる群から選択される１種以上を含有してもよい。
以下、各任意元素について説明する。
【0047】
［第１群：Ｃｕ、Ｖ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、及び、Ｂｉ］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、及び、Ｂｉ、からなる群から選択される１種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、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。以下、各元素について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、及び、Ｂｉ、からなる群から選択される１種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、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。以下、各元素について説明する。
【0048】
Ｃｕ：０～４．０％
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、Ｃｕは、高温高圧強酸性腐食環境において、不働態皮膜上に硫化物を生成する。この硫化物により、鋼材の活性溶解が抑制される。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。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４．０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～４．０％であり、含有される場合、４．０％以下である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．１％であり、さらに好ましくは０．２％であり、さらに好ましくは０．５％であり、さらに好ましくは１．０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は３．８％であり、さらに好ましくは３．５％であり、さらに好ましくは２．５％であり、さらに好ましくは２．０％である。
銅（Ｃｕ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｕ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｕ含有量が０％超である場合、Ｃｕは、高温高圧強酸性腐食環境において、不働態皮膜上に硫化物を生成する。この硫化物により、鋼材の活性溶解が抑制される。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。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４．０％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｕ含有量は０～４．０％であり、含有される場合、４．０％以下である。
Ｃｕ含有量の好ましい下限は０．１％であり、さらに好ましくは０．２％であり、さらに好ましくは０．５％であり、さらに好ましくは１．０％である。
Ｃｕ含有量の好ましい上限は３．８％であり、さらに好ましくは３．５％であり、さらに好ましくは２．５％であり、さらに好ましくは２．０％である。
【0049】
Ｖ：０～１．５０％
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｖ含有量が０％超である場合、Ｖは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の活性溶解を抑制し、耐全面腐食性を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｖ含有量が１．５０％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｖ含有量は０～１．５０％であり、含有される場合、１．５０％以下である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｖ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１．００％である。
バナジウム（Ｖ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｖ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｖ含有量が０％超である場合、Ｖは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の活性溶解を抑制し、耐全面腐食性を高める。Ｖが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｖ含有量が１．５０％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｖ含有量は０～１．５０％であり、含有される場合、１．５０％以下である。
Ｖ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％である。
Ｖ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１．００％である。
【0050】
Ｃｏ：０～２．００％
コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｏ含有量が０％超である場合、Ｃｏは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｏ含有量が２．００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｏ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｃｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
Ｃｏ含有量の好ましい上限は１．９０％であり、さらに好ましくは１．８０％であり、さらに好ましくは１．７０％であり、さらに好ましくは１．６０％であり、さらに好ましくは１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％である。
コバルト（Ｃｏ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｃｏ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｃｏ含有量が０％超である場合、Ｃｏは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の耐全面腐食性を高める。Ｃｏが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｃｏ含有量が２．００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｃｏ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｃｏ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
Ｃｏ含有量の好ましい上限は１．９０％であり、さらに好ましくは１．８０％であり、さらに好ましくは１．７０％であり、さらに好ましくは１．６０％であり、さらに好ましくは１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％である。
【0051】
Ｔａ：０～２．００％
タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔａ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔａ含有量が０％超である場合、Ｔａは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｔａ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、Ｔａ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｔａ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｔａ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｔａ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
タンタル（Ｔａ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔａ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔａ含有量が０％超である場合、Ｔａは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｔａ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、Ｔａ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｔａ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｔａ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０８％である。
Ｔａ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
【0052】
Ｗ：０～４．００％
タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｗ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｗ含有量が０％超である場合、Ｗは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の活性溶解を抑制し、耐全面腐食性を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｗ含有量が４．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｗ含有量は０～４．００％であり、含有される場合、４．００％以下である。
Ｗ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
Ｗ含有量の好ましい上限は３．９０％であり、さらに好ましくは３．８０％であり、さらに好ましくは３．７０％であり、さらに好ましくは３．５０％であり、さらに好ましくは３．００％であり、さらに好ましくは２．５０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは１．８０％である。
タングステン（Ｗ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｗ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｗ含有量が０％超である場合、Ｗは、高温高圧強酸性腐食環境での鋼材の活性溶解を抑制し、耐全面腐食性を高める。Ｗが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｗ含有量が４．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｗ含有量は０～４．００％であり、含有される場合、４．００％以下である。
Ｗ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
Ｗ含有量の好ましい上限は３．９０％であり、さらに好ましくは３．８０％であり、さらに好ましくは３．７０％であり、さらに好ましくは３．５０％であり、さらに好ましくは３．００％であり、さらに好ましくは２．５０％であり、さらに好ましくは２．００％であり、さらに好ましくは１．８０％である。
【0053】
Ｎｂ：０～２．００％
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは、炭化物又は窒化物を形成してＣｒ炭化物の形成を抑制する。そのため、粒界でのＣｒ欠乏領域の生成が抑制される。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
ニオブ（Ｎｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｎｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｎｂ含有量が０％超である場合、Ｎｂは、炭化物又は窒化物を形成してＣｒ炭化物の形成を抑制する。そのため、粒界でのＣｒ欠乏領域の生成が抑制される。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。Ｎｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｎｂ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｎｂ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｎｂ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．１０％であり、さらに好ましくは０．２０％であり、さらに好ましくは０．３０％であり、さらに好ましくは０．４０％である。
Ｎｂ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
【0054】
Ｔｉ：０～２．００％
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔｉ含有量が０％超である場合、Ｔｉは、炭化物又は窒化物を形成してＣｒ炭化物の形成を抑制する。そのため、粒界でのＣｒ欠乏領域の生成が抑制される。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。Ｔｉが微細なＴｉ窒化物を多数形成する場合はさらに、鋼材中に分散した微細なＴｉ窒化物がＡｓの偏析サイトとして機能する。そのため、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性がさらに高まる。Ｔｉ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、Ｔｉ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｔｉ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
チタン（Ｔｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｔｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｔｉ含有量が０％超である場合、Ｔｉは、炭化物又は窒化物を形成してＣｒ炭化物の形成を抑制する。そのため、粒界でのＣｒ欠乏領域の生成が抑制される。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が高まる。Ｔｉが微細なＴｉ窒化物を多数形成する場合はさらに、鋼材中に分散した微細なＴｉ窒化物がＡｓの偏析サイトとして機能する。そのため、Ａｓが鋼材中にさらに分散しやすくなる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性がさらに高まる。Ｔｉ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、Ｔｉ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。この場合、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｔｉ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｔｉ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．７０％であり、さらに好ましくは０．５０％である。
【0055】
Ｚｎ：０～０．０１００％
亜鉛（Ｚｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｎ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｚｎ含有量が０％超である場合、Ｚｎは、安定な硫化物を形成して、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｚｎ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、Ｚｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の機械的特性が低下する。
したがって、Ｚｎ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｚｎ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。
Ｚｎ含有量の好ましい上限は０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
亜鉛（Ｚｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｎ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｚｎ含有量が０％超である場合、Ｚｎは、安定な硫化物を形成して、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｚｎ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、Ｚｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の機械的特性が低下する。
したがって、Ｚｎ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｚｎ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。
Ｚｎ含有量の好ましい上限は０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２５％である。
【0056】
Ｐｂ：０～０．０１００％
鉛（Ｐｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｐｂ含有量が０％超である場合、Ｐｂは、安定な硫化物を形成して、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｐｂ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、Ｐｂ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の機械的特性が低下する。
したがって、Ｐｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｐｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。
Ｐｂ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
鉛（Ｐｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｐｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｐｂ含有量が０％超である場合、Ｐｂは、安定な硫化物を形成して、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｐｂ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、Ｐｂ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の機械的特性が低下する。
したがって、Ｐｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｐｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００３％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．０００８％であり、さらに好ましくは０．００１０％である。
Ｐｂ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
【0057】
Ｓｂ：０～０．０１００％
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｓｂ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０．０００５％である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
アンチモン（Ｓｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｂ含有量が０％超である場合、Ｓｂは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｓｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｓｂ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｓｂ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０．０００５％である。
Ｓｂ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
【0058】
Ｓｎ：０～０．０１００％
すず（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｎ含有量が０％超である場合、Ｓｎは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｓｎ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、Ｓｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｓｎ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０．０００５％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
すず（Ｓｎ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｓｎ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｓｎ含有量が０％超である場合、Ｓｎは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｓｎ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、Ｓｎ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｓｎ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｓｎ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０．０００５％である。
Ｓｎ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
【0059】
Ｂｉ：０～０．０１００％
ビスマス（Ｂｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂｉ含有量が０％超である場合、Ｂｉは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｂｉ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、Ｂｉ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｂｉ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｂｉ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０．０００５％である。
Ｂｉ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
ビスマス（Ｂｉ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂｉ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂｉ含有量が０％超である場合、Ｂｉは、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ｂｉ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、Ｂｉ含有量が０．０１００％を超えれば、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の熱間加工性が低下する。
したがって、Ｂｉ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｂｉ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０．０００５％である。
Ｂｉ含有量の好ましい上限は０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％であり、さらに好ましくは０．００３０％であり、さらに好ましくは０．００２０％であり、さらに好ましくは０．００１５％である。
【0060】
［第２群：Ｂ、希土類元素、Ｚｒ及びＨｆ］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ、希土類元素（ＲＥＭ）、Ｚｒ、及び、Ｈｆ、からなる群から選択される１種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、鋼材の熱間加工性を高める。以下、各元素について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成は、Ｆｅの一部に代えて、Ｂ、希土類元素（ＲＥＭ）、Ｚｒ、及び、Ｈｆ、からなる群から選択される１種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、鋼材の熱間加工性を高める。以下、各元素について説明する。
【0061】
Ｂ：０～０．０１００％
ホウ素（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂ含有量が０％超である場合、Ｂは、鋼材中のＰ及びＳの粒界への偏析を抑制し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．０１００％を超えれば、Ｂ窒化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
ホウ素（Ｂ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｂ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｂ含有量が０％超である場合、Ｂは、鋼材中のＰ及びＳの粒界への偏析を抑制し、鋼材の熱間加工性を高める。Ｂが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ｂ含有量が０．０１００％を超えれば、Ｂ窒化物が過剰に生成する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｂ含有量は０～０．０１００％であり、含有される場合、０．０１００％以下である。
Ｂ含有量の好ましい下限は０．０００１％であり、さらに好ましくは０．０００５％であり、さらに好ましくは０．００１０％であり、さらに好ましくは０．００２０％である。
Ｂ含有量の好ましい上限は０．００９０％であり、さらに好ましくは０．００８０％であり、さらに好ましくは０．００７０％であり、さらに好ましくは０．００５０％である。
【0062】
希土類元素：０～０．０５０％
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭは、介在物の形態を制御して、鋼材の熱間加工性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．０５０％を超えれば、鋼材中の酸化物が粗大化する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０５０％であり、含有される場合、０．０５０％以下である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
希土類元素（ＲＥＭ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、ＲＥＭ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、ＲＥＭ含有量が０％超である場合、ＲＥＭは、介在物の形態を制御して、鋼材の熱間加工性を高める。ＲＥＭが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、ＲＥＭ含有量が０．０５０％を超えれば、鋼材中の酸化物が粗大化する。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靭性が低下する。
したがって、ＲＥＭ含有量は０～０．０５０％であり、含有される場合、０．０５０％以下である。
ＲＥＭ含有量の好ましい下限は０．００１％であり、さらに好ましくは０．００３％であり、さらに好ましくは０．００５％であり、さらに好ましくは０．００８％であり、さらに好ましくは０．０１０％である。
ＲＥＭ含有量の好ましい上限は０．０４５％であり、さらに好ましくは０．０４０％であり、さらに好ましくは０．０３５％であり、さらに好ましくは０．０３０％である。
【0063】
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。本明細書におけるＲＥＭ含有量とは、これらの元素の合計含有量である。
【0064】
Ｚｒ：０～２．００％
ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｚｒ含有量が０％超である場合、Ｚｒは、炭窒化物を形成して、鋼材の強度及び熱間加工性を高める。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２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｚｒ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｚｒ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｚｒ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
ジルコニウム（Ｚｒ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｚｒ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｚｒ含有量が０％超である場合、Ｚｒは、炭窒化物を形成して、鋼材の強度及び熱間加工性を高める。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２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性が低下する。
したがって、Ｚｒ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｚｒ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．０２％であり、さらに好ましくは０．０５％である。
Ｚｒ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．５０％であり、さらに好ましくは０．３０％である。
【0065】
Ｈｆ：０～２．００％
ハフニウム（Ｈｆ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｈｆ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｈｆ含有量が０％超である場合、Ｈｆは、炭窒化物を形成して、鋼材の強度及び熱間加工性を高める。Ｈｆ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、Ｈｆ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性を低下する。
したがって、Ｈｆ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｈｆ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％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。
Ｈｆ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７５％である。
ハフニウム（Ｈｆ）は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ｈｆ含有量は０％であってもよい。
含有される場合、つまり、Ｈｆ含有量が０％超である場合、Ｈｆは、炭窒化物を形成して、鋼材の強度及び熱間加工性を高める。Ｈｆ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、Ｈｆ含有量が２．００％を超えれば、鋼材の強度が過度に高くなる。そのため、他の元素含有量が本実施形態の範囲内であっても、鋼材の靱性を低下する。
したがって、Ｈｆ含有量は０～２．００％であり、含有される場合、２．００％以下である。
Ｈｆ含有量の好ましい下限は０．０１％であり、さらに好ましくは０．１０％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。
Ｈｆ含有量の好ましい上限は１．５０％であり、さらに好ましくは１．００％であり、さらに好ましくは０．８０％であり、さらに好ましくは０．７５％である。
【0066】
［（特徴２）式（１）について］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、式（１）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【0067】
Ｆｎ１（＝１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ））は、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性に関する指標である。Ｎｉ及びＣｕの総含有量に対するＡｓ含有量の比を調整することにより、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が顕著に高まる。具体的には、図１に示すとおり、Ｆｎ１が０．７０よりも高くなれば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴３を満たすことを前提として、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が顕著に遅くなる。そのため、高温高圧強酸性腐食環境において、優れた耐全面腐食性が得られる。
【0068】
一方、Ｆｎ１が高すぎれば、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性は高まるものの、鋼材の熱間加工性が低下する。Ｆｎ１が１６．００未満であれば、鋼材において十分な熱間加工性が得られる。したがって、Ｆｎ１は０．７０よりも高く１６．００未満とする。
【0069】
Ｆｎ１の好ましい下限は０．７１であり、さらに好ましくは１．００であり、さらに好ましくは２．００であり、さらに好ましくは３．００であり、さらに好ましくは４．００である。なお、図１を参照して、Ｆｎ１が５．５０以上の場合、Ｆｎ１が０．７０よりも高く５．５０未満の場合と比較して、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が顕著に低下する。そのため、Ｆｎ１のさらに好ましい下限は５．５０であり、さらに好ましくは６．００である。
Ｆｎ１の好ましい上限は１５．５０であり、さらに好ましくは１５．００であり、さらに好ましくは１４．５０である。
なお、本実施形態においてＦｎ１は、得られた数値の小数第三位を四捨五入して得られた小数第二位の数値とする。
Ｆｎ１の好ましい上限は１５．５０であり、さらに好ましくは１５．００であり、さらに好ましくは１４．５０である。
なお、本実施形態においてＦｎ１は、得られた数値の小数第三位を四捨五入して得られた小数第二位の数値とする。
【0070】
［（特徴３）式（２）について］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の化学組成はさらに、式（２）を満たす。
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
ここで、式中の各元素記号には、対応する元素の質量％での含有量が代入される。元素が含有されていない場合、対応する元素記号には「０」が代入される。
【0071】
Ｆｎ２（＝（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ）は、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性に関する指標である。上述のとおり、Ｃａ及びＭｇは、Ｓと結合して硫化物を形成する。これにより、粗大なＭｎ硫化物の生成が抑制される。その結果、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性が高まる。
【0072】
しかしながら、鋼材中のＳ含有量が上述の範囲内（０．０１０％以下）である場合において、Ｏ含有量に対してＣａ及びＭｇの総含有量が高すぎれば、Ｃａ及びＭｇがＳだけでなくＯと結合して、粗大なＣａ酸硫化物及びＭｇ酸化物を形成する。粗大なＣａ酸硫化物及び粗大なＭｇ酸化物は粗大なＭｎ硫化物と同様に、高温高圧塩化物腐食環境で溶解しやすく、孔食の起点となりやすい。そのため、Ｏ含有量に対してＣａ及びＭｇの総含有量が高すぎれば、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性が低下する。
【0073】
図２に示すとおり、Ｆｎ２が１．５０未満であれば、二相ステンレス鋼材が特徴１及び特徴２を満たすことを前提として、高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度が顕著に遅くなる。その結果、高温高圧塩化物腐食環境において、優れた耐孔食性が得られる。
【0074】
Ｆｎ２の好ましい上限は１．４５であり、さらに好ましくは１．４３であり、さらに好ましくは１．４０であり、さらに好ましくは１．３５であり、さらに好ましくは１．３０である。
Ｆｎ２の下限は特に限定されない。Ｆｎ２の好ましい下限は０．０１であり、さらに好ましくは０．０２である。
なお、本実施形態においてＦｎ２は、得られた数値の小数第三位を四捨五入して得られた小数第二位の数値とする。
Ｆｎ２の下限は特に限定されない。Ｆｎ２の好ましい下限は０．０１であり、さらに好ましくは０．０２である。
なお、本実施形態においてＦｎ２は、得られた数値の小数第三位を四捨五入して得られた小数第二位の数値とする。
【0075】
［本実施形態の二相ステンレス鋼材の効果］
本実施形態の二相ステンレス鋼材は、特徴１～特徴３を満たす。そのため、本実施形態の二相ステンレス鋼材では、高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性が得られ、さらに、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られる。
ここで、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性、及び、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性は、以下に示す高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験、及び、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験により、次の通り定義される。
本実施形態の二相ステンレス鋼材は、特徴１～特徴３を満たす。そのため、本実施形態の二相ステンレス鋼材では、高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性が得られ、さらに、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性が得られる。
ここで、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性、及び、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性は、以下に示す高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験、及び、高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験により、次の通り定義される。
【0076】
［高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験］
高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験は、次の方法で実施する。
二相ステンレス鋼材から、試験片を採取する。二相ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。ここで、Ｒ／２位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面において、半径Ｒの中央位置を意味する。この場合、試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が鋼板である場合、板厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。試験片のサイズは例えば、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとする。試験開始前に試験片の質量を測定する。
高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験は、次の方法で実施する。
二相ステンレス鋼材から、試験片を採取する。二相ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。ここで、Ｒ／２位置とは、丸鋼の軸方向に垂直な断面において、半径Ｒの中央位置を意味する。この場合、試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が鋼板である場合、板厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。試験片のサイズは例えば、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとする。試験開始前に試験片の質量を測定する。
【0077】
０．０１ｍｏｌ／Ｌの硫酸（Ｈ２ＳＯ４）水溶液を試験液として準備する。オートクレーブ内に試験液を収納する。試験液中に試験片を浸漬し、オートクレーブ内に、０．０５ｂａｒのＨ２Ｓガスと５．００ｂａｒのＣＯ２ガスとの混合ガスを加圧封入して、腐食試験を開始する。試験時間は３３６時間とする。試験中のオートクレーブ内の温度を１８０℃に保持する。
【0078】
試験時間経過後、試験片から腐食生成物を除去する。腐食生成物の試験片からの除去は例えば、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行う。腐食生成物が除去された試験片の質量を測定する。腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）は、試験開始前の試験片の質量と、試験時間経過後であって腐食生成物が除去された試験片の質量との差を、試験片の表面積と試験時間とで除することにより求める。腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下である場合、高温高圧強酸性腐食環境において耐全面腐食性に優れると判定する。
【0079】
［高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験］
高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験は、次の方法で実施する。
二相ステンレス鋼材から、試験片を採取する。二相ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が鋼板である場合、板厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。試験片のサイズは例えば、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとする。試験開始前に試験片の質量を測定する。
高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験は、次の方法で実施する。
二相ステンレス鋼材から、試験片を採取する。二相ステンレス鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼管の管軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が丸鋼である場合、Ｒ／２位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、丸鋼の軸方向と平行とする。二相ステンレス鋼材が鋼板である場合、板厚中央位置から試験片を採取する。この場合、試験片の長手方向は、鋼板の圧延方向と平行とする。試験片のサイズは例えば、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとする。試験開始前に試験片の質量を測定する。
【0080】
２５質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を試験液として準備する。オートクレーブ内に試験液を収納する。試験液中に試験片を浸漬し、オートクレーブ内に、０．０５ｂａｒのＨ２Ｓガスと５．００ｂａｒのＣＯ２ガスとの混合ガスを加圧封入して、腐食試験を開始する。試験時間は３３６時間とする。試験中のオートクレーブ内の温度を１８０℃に保持する。
【0081】
試験時間経過後、試験片から腐食生成物を除去する。腐食生成物の試験片からの除去は例えば、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行う。腐食生成物が除去された試験片の質量を測定する。腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）は、試験開始前の試験片の質量と、試験時間経過後であって腐食生成物が除去された試験片の質量との差を、試験片の表面積と試験時間とで除することにより求める。
【0082】
さらに、試験終了後の試験片の表面を、拡大率が１０倍のルーペで観察して、孔食の有無を確認する。ルーペ観察で孔食が疑われる箇所がある場合、孔食が疑われる箇所の断面を１００倍の光学顕微鏡で観察して、孔食の有無を確認する。
【0083】
腐食速度が０．００５ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下であって、かつ、試験片の全表面において孔食が確認されない場合、高温高圧塩化物腐食環境において耐孔食性に優れると判定する。
【0084】
上述のとおり、本実施形態の二相ステンレス鋼材は、特徴１～特徴３を満たす。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性と、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性とが得られる。
【0085】
［ミクロ組織］
なお、本実施形態の二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイトからなる。ここで、「フェライト及びオーステナイトからなる」とは、ミクロ組織が、例えば、体積率で３０～８０％のフェライトを含有し、残部がオーステナイトからなることを意味する。なお、フェライト及びオーステナイト以外の組織は無視できるほど少ない。例えば、本実施形態の二相ステンレス鋼材では、析出物及び介在物の体積率は、フェライト及びオーステナイトの体積率と比較して、無視できるほど小さい。すなわち、本実施形態の二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイト以外に、析出物及び／又は介在物等を含んでもよい。
なお、本実施形態の二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイトからなる。ここで、「フェライト及びオーステナイトからなる」とは、ミクロ組織が、例えば、体積率で３０～８０％のフェライトを含有し、残部がオーステナイトからなることを意味する。なお、フェライト及びオーステナイト以外の組織は無視できるほど少ない。例えば、本実施形態の二相ステンレス鋼材では、析出物及び介在物の体積率は、フェライト及びオーステナイトの体積率と比較して、無視できるほど小さい。すなわち、本実施形態の二相ステンレス鋼材のミクロ組織は、フェライト及びオーステナイト以外に、析出物及び／又は介在物等を含んでもよい。
【0086】
［ミクロ組織観察方法］
二相ステンレス鋼材のフェライトの体積率は、ＪＩＳ Ｇ ０５５５（２０２０）に準拠した方法で求めることができる。具体的には、二相ステンレス鋼材から、ミクロ組織観察用の試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から、例えば、管軸方向５ｍｍ、管径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から、例えば、軸方向５ｍｍ、径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から、例えば、圧延方向５ｍｍ、板厚方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。なお、上記観察面が得られれば、試験片の大きさは特に限定されない。
二相ステンレス鋼材のフェライトの体積率は、ＪＩＳ Ｇ ０５５５（２０２０）に準拠した方法で求めることができる。具体的には、二相ステンレス鋼材から、ミクロ組織観察用の試験片を作製する。鋼材が鋼管の場合、肉厚中央位置から、例えば、管軸方向５ｍｍ、管径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が丸鋼の場合、Ｒ／２位置から、例えば、軸方向５ｍｍ、径方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から、例えば、圧延方向５ｍｍ、板厚方向５ｍｍの観察面を有する試験片を作製する。なお、上記観察面が得られれば、試験片の大きさは特に限定されない。
【0087】
作製した試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面を７％水酸化カリウム腐食液中で電解腐食して、組織現出を行う。組織が現出された観察面を、光学顕微鏡を用いて１０視野観察する。視野面積は特に限定されないが、例えば、１．００ｍｍ２（倍率１００倍）である。各視野において、コントラストからフェライト及びオーステナイトを特定する。特定したフェライトの面積率をＪＩＳ Ｇ ０５５５（２０２０）に準拠した点算法で測定する。得られたフェライトの面積率の１０視野における算術平均値を、フェライトの体積率（％）と定義する。なお、フェライトの体積率（％）は、得られた値の小数第一位を四捨五入した値とする。得られたフェライトの体積率を１００％から差し引いた値を、オーステナイトの体積率（％）と定義する。
【0088】
［二相ステンレス鋼材の形状及び用途］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態の二相ステンレス鋼材は、鋼管であってもよく、丸鋼（中実材）であってもよく、鋼板であってもよい。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の形状は特に限定されない。本実施形態の二相ステンレス鋼材は、鋼管であってもよく、丸鋼（中実材）であってもよく、鋼板であってもよい。また、鋼管は継目無鋼管であってもよく、溶接鋼管であってもよい。
【0089】
本実施形態の二相ステンレス鋼材は、高温高圧強酸性腐食環境用途又は高温高圧塩化物腐食環境用途に広く適用可能である。本実施形態の二相ステンレス鋼材は例えば、地熱井用途に適用されてもよいし、油井用途に用いられてもよい。
【0090】
［本実施形態の二相ステンレス鋼材の好ましい実施形態］
好ましくは、本実施形態の二相ステンレス鋼材は、上述の特徴１～特徴３を満たし、さらに、次の特徴４を満たす。
（特徴４）
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を微細Ｃａ酸硫化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を微細Ｍｇ酸化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ａｌ窒化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ｔｉ窒化物と定義したとき、
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物、及び、微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤは２．００個／ｍｍ２以上である。
好ましくは、本実施形態の二相ステンレス鋼材は、上述の特徴１～特徴３を満たし、さらに、次の特徴４を満たす。
（特徴４）
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を微細Ｃａ酸硫化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を微細Ｍｇ酸化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ａｌ窒化物と定義し、
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を微細Ｔｉ窒化物と定義したとき、
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物、及び、微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤは２．００個／ｍｍ２以上である。
【0091】
本実施形態の二相ステンレス鋼材が特徴１～特徴３を満たし、さらに、特徴４を満たす場合、高温高圧強酸性腐食環境において、さらに優れた耐全面腐食性が得られる。以下、特徴４について説明する。
【0092】
［（特徴４）総個数密度ＮＤについて］
上述のとおり、Ａｓは高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ａｓが鋼材に分散して存在していれば、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性がさらに高まる。ここで、鋼材中の介在物及び析出物である粒子のうち、円相当径が１．０～２．０μｍの微細粒子は、母相との界面にＡｓを偏析させやすい。つまり、このような微細粒子の表面は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。鋼材中に偏析サイトが分散していれば、Ａｓも鋼材中に分散しやすい。そのため、Ａｓ含有量が少ない場合であっても、鋼材中にＡｓを分散させることができる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が顕著に高まる。
上述のとおり、Ａｓは高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性を高める。Ａｓが鋼材に分散して存在していれば、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性がさらに高まる。ここで、鋼材中の介在物及び析出物である粒子のうち、円相当径が１．０～２．０μｍの微細粒子は、母相との界面にＡｓを偏析させやすい。つまり、このような微細粒子の表面は、Ａｓの偏析サイトとして機能する。鋼材中に偏析サイトが分散していれば、Ａｓも鋼材中に分散しやすい。そのため、Ａｓ含有量が少ない場合であっても、鋼材中にＡｓを分散させることができる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性が顕著に高まる。
【0093】
特徴１～特徴３を満たす二相ステンレス鋼材において、微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物は、二相ステンレス鋼材中での全ての微細粒子中に占める個数割合が高い。そのため、微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤを高めることができれば、鋼材中にＡｓの偏析サイトを十分に分散させることができる。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性をさらに高めることができる。
【0094】
総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）は、Ａｓの偏析サイトとなる主要な微細粒子（微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物）の総個数密度である。総個数密度ＮＤが２．００個／ｍｍ２以上であれば、十分な量のＡｓ偏析サイトが鋼材中に分散して存在している。そのため、鋼材中においてＡｓが十分に分散しやすい。その結果、高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性がさらに高まる。
【0095】
特に、二相ステンレス鋼材が特徴１～特徴３だけでなく、特徴４も満たす場合、Ｆｎ１が０．７０より高く５．５０未満である場合であっても、上述の［高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験］で得られる腐食速度が０．０８０ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下になり、さらに優れた耐全面腐食性が得られる。
【0096】
総個数密度ＮＤの好ましい下限は２．０１個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２．０５個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２．０７個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２．１０個／ｍｍ２である。
なお、総個数密度ＮＤが多いほどＡｓの偏析サイトが増加するため、耐全面腐食性が高まりやすい。そのため、総個数密度ＮＤの上限は特に限定されない。特徴１を満たす二相ステンレス鋼材であれば、総個数密度ＮＤの上限は例えば、３０．００個／ｍｍ２であり、好ましくは２８．５０個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２０．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１７．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１０．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは３．００個／ｍｍ２である。
なお、総個数密度ＮＤが多いほどＡｓの偏析サイトが増加するため、耐全面腐食性が高まりやすい。そのため、総個数密度ＮＤの上限は特に限定されない。特徴１を満たす二相ステンレス鋼材であれば、総個数密度ＮＤの上限は例えば、３０．００個／ｍｍ２であり、好ましくは２８．５０個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは２０．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１７．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは１０．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは５．００個／ｍｍ２であり、さらに好ましくは３．００個／ｍｍ２である。
【0097】
［総個数密度ＮＤの測定方法］
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）は、次の方法により求めることができる。
微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）は、次の方法により求めることができる。
【0098】
具体的には、二相ステンレス鋼材から、試験片を作製する。鋼材が鋼管である場合、肉厚中央位置から、管軸方向及び管径方向（肉厚方向）を含む観察面を有する試験片を作製する。鋼材が鋼板の場合、板厚中央位置から、圧延方向及び板厚方向を含む観察面を有する試験片を作製する。鋼材が丸鋼である場合、軸方向及び径方向を含む観察面を有する試験片を、丸鋼の軸方向に垂直な断面におけるＲ／２位置から１つ作製する。
【0099】
ダイヤモンドペースト研磨剤を用いて、作製した試験片の観察面を鏡面研磨する。鏡面研磨された観察面の厚さ中央位置の観察視野を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５００倍で観察する。鋼材が鋼管である場合、観察面の厚さ中央位置とは、観察面において、鋼管の肉厚方向の中央位置を意味する。鋼材が鋼板である場合、観察面の厚さ中央位置とは、観察面において、鋼板の板厚方向の中央位置を意味する。鋼材が丸鋼である場合、観察面の厚さ中央位置とは、観察面において、丸鋼の径方向の中央位置を意味する。観察視野の総面積が１１２５ｍｍ２であれば、観察視野の個数は特に限定されない。観察視野の総面積が１１２５ｍｍ２となるように複数個の矩形の観察視野を選択する場合、観察面において複数の観察視野が一列に配列し、かつ、隣り合う観察視野の一辺が互いに接するように、複数の観察視野を選択する。
例えば、各観察視野のサイズが１５ｍｍ×１５ｍｍの矩形である場合、観察視野の個数は５個とする（１５ｍｍ×１５ｍｍ×５個＝１１２５ｍｍ２）。また、観察面において５箇所の観察視野が一列に配列し、かつ、隣り合う観察視野の一辺（１５ｍｍ）が互いに接するように、５箇所の観察視野を選択する。
例えば、各観察視野のサイズが１５ｍｍ×１５ｍｍの矩形である場合、観察視野の個数は５個とする（１５ｍｍ×１５ｍｍ×５個＝１１２５ｍｍ２）。また、観察面において５箇所の観察視野が一列に配列し、かつ、隣り合う観察視野の一辺（１５ｍｍ）が互いに接するように、５箇所の観察視野を選択する。
【0100】
観察視野中の粒子をコントラストから特定する。特定された各粒子の円相当径（μｍ）を求める。ここで、円相当径とは、粒子の面積と同じ面積を有する円の直径（μｍ）を意味する。さらに、特定された各粒子について、元素濃度分析（ＥＤＳ分析）を実施する。元素濃度分析は、走査電子顕微鏡に元素濃度分析機能を備えた装置（ＳＥＭ－ＥＤＳ装置）を用いて実施することができる。元素濃度分析では、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、及び、Ｎｂとして定量する。各粒子のＥＤＳ分析結果に基づいて、Ｎ、Ｏ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｒ、及び、Ｎｂの合計含有量を質量％で１００％とした場合に、微細Ｃａ酸硫化物と、微細Ｍｇ酸化物と、微細Ａｌ窒化物と、微細Ｔｉ窒化物とを以下のとおり特定する。
【0101】
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｃａ含有量及びＳ含有量の合計が５．０％よりも高く、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｃａ含有量がＳ含有量よりも高い粒子を、「微細Ｃａ酸硫化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を、「微細Ｍｇ酸化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を、「微細Ａｌ窒化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を、「微細Ｔｉ窒化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ｍｇ含有量が５．０％以上であり、Ｏ含有量が１．０％以上であり、Ｓ含有量が１５．０％以下である粒子を、「微細Ｍｇ酸化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％で、Ａｌ含有量が２０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を、「微細Ａｌ窒化物」と特定する。
円相当径が１．０～２．０μｍであり、質量％でＴｉ含有量が３０．０％以上であり、Ｎ含有量が２０．０％以上である粒子を、「微細Ｔｉ窒化物」と特定する。
【0102】
観察視野において、上述の方法で特定された微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物を計数する。
【0103】
全ての観察視野での微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数と、観察視野の総面積とに基づいて、微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物、及び、微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）を求める。総個数密度ＮＤは、得られた数値の小数第三位を四捨五入した小数第二位の数値とする。
【0104】
［製造方法］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法の一例を説明する。本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法の一例は、素材製造工程と、熱間加工工程と、溶体化処理工程と、を含む。各工程について詳述する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法の一例を説明する。本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法の一例は、素材製造工程と、熱間加工工程と、溶体化処理工程と、を含む。各工程について詳述する。
【0105】
［素材製造工程］
素材製造工程では、特徴１～特徴３を満たす素材を準備する。具体的には、特徴１～特徴３を満たす溶鋼を製造する。溶鋼の製造方法は特に限定されない。溶鋼は、転炉を用いて製造されてもよく、電炉を用いて製造されてもよく、その他の方法により製造されてもよい。
素材製造工程では、特徴１～特徴３を満たす素材を準備する。具体的には、特徴１～特徴３を満たす溶鋼を製造する。溶鋼の製造方法は特に限定されない。溶鋼は、転炉を用いて製造されてもよく、電炉を用いて製造されてもよく、その他の方法により製造されてもよい。
【0106】
製造された溶鋼を用いて、素材を製造する。素材は例えば、鋳片又はインゴットである。具体的には、溶鋼を用いて連続鋳造法により鋳片を製造する。鋳片はスラブでもよいし、ブルームでもよいし、ビレットでもよい。又は、溶鋼を用いて造塊法によりインゴットとしてもよい。鋳片又はインゴットに対してさらに、熱間鍛造又は分塊圧延等を実施して、ビレットを製造してもよい。以上の工程により素材を製造する。
【0107】
［熱間加工工程］
熱間加工工程では、製造された素材に対して周知の熱間加工を実施して、中間鋼材を製造する。最終製品が鋼管の場合の中間鋼材は素管である。最終製品が丸鋼の場合の中間鋼材は棒状の鋼材である。最終製品が鋼板の場合の中間鋼材は板状の鋼材である。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
熱間加工工程では、製造された素材に対して周知の熱間加工を実施して、中間鋼材を製造する。最終製品が鋼管の場合の中間鋼材は素管である。最終製品が丸鋼の場合の中間鋼材は棒状の鋼材である。最終製品が鋼板の場合の中間鋼材は板状の鋼材である。熱間加工は、熱間鍛造であってもよく、熱間押出であってもよく、熱間圧延であってもよい。熱間加工の方法は、特に限定されず、周知の方法でよい。
【0108】
最終製品が継目無鋼管の場合の熱間加工工程の一例は次のとおりである。初めに、素材であるビレットを加熱炉で加熱する。加熱温度は特に限定されないが、例えば、１０００～１３００℃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、中間鋼材である素管（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。例えば、熱間加工としてマンネスマン方式の穿孔圧延を実施して、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、例えば、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例えば、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。例えば、鋼材がカップリングのように短尺の厚肉鋼管の場合、エルハルト法等の鍛造により素管を製造してもよい。以上の工程により素管が製造される。
【0109】
最終製品が丸鋼の場合の熱間加工工程の一例は次のとおりである。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、例えば、１０００～１３００℃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。熱間加工は例えば、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。
【0110】
最終製品が鋼板の場合の熱間加工工程の一例は次のとおりである。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、例えば、１０００～１３００℃である。加熱炉から抽出された素材に対して、リバースミル、及び、タンデムミルを用いて熱間圧延を実施して、板状の中間鋼材を製造する。なお、熱間鍛造を実施して、その後、熱間鍛造後の素材を１０００～１３００℃に再加熱し、再加熱後の素材に対してさらに熱間圧延を実施して、板状の中間鋼材を製造してもよい。
【0111】
［溶体化処理工程］
溶体化処理工程では、熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して、周知の溶体化処理を実施する。例えば、中間鋼材を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷してもよい。なお、中間鋼材を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化温度とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度（℃）を意味する。溶体化時間とは、中間鋼材が溶体化温度で保持される時間を意味する。溶体化温度は例えば、９００～１１００℃である。溶体化時間は例えば、５～１８０分である。溶体化処理での急冷方法は例えば、水冷である。
溶体化処理工程では、熱間加工工程で製造された中間鋼材に対して、周知の溶体化処理を実施する。例えば、中間鋼材を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷してもよい。なお、中間鋼材を熱処理炉に装入し、所望の温度で保持した後、急冷して溶体化処理を実施する場合、溶体化温度とは、溶体化処理を実施するための熱処理炉の温度（℃）を意味する。溶体化時間とは、中間鋼材が溶体化温度で保持される時間を意味する。溶体化温度は例えば、９００～１１００℃である。溶体化時間は例えば、５～１８０分である。溶体化処理での急冷方法は例えば、水冷である。
【0112】
以上の製造方法により、本実施形態の二相ステンレス鋼材が製造される。
【0113】
［好ましい製造条件］
本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法は、好ましくは、次の条件１及び条件２を満たす。
（条件１）
素材製造工程において、溶鋼を鋳造するときの素材の表面温度が１３５０℃から１１００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ１を８～２５℃／分とする。
（条件２）
溶体化処理工程において、溶体化温度で溶体化時間保持した後、中間素材の表面温度が溶体化温度から８５０℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ２を２００℃／分以下とし、中間素材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ３を１０００℃／分以上とする。
条件１及び条件２を満たせば、製造される二相ステンレス鋼材が特徴１～特徴３を満たし、さらに、特徴４を満たす。以下、条件１及び条件２について説明する。
本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法は、好ましくは、次の条件１及び条件２を満たす。
（条件１）
素材製造工程において、溶鋼を鋳造するときの素材の表面温度が１３５０℃から１１００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ１を８～２５℃／分とする。
（条件２）
溶体化処理工程において、溶体化温度で溶体化時間保持した後、中間素材の表面温度が溶体化温度から８５０℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ２を２００℃／分以下とし、中間素材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ３を１０００℃／分以上とする。
条件１及び条件２を満たせば、製造される二相ステンレス鋼材が特徴１～特徴３を満たし、さらに、特徴４を満たす。以下、条件１及び条件２について説明する。
【0114】
［（条件１について）］
特徴１～特徴３を満たす二相ステンレス鋼材では、溶鋼の鋳造時において、素材の表面温度が１３５０℃から１１００℃の温度域で、Ｃａ酸硫化物及びＭｇ酸化物が生成する。平均冷却速度ＣＲ１が遅すぎれば、Ｃａ酸硫化物及びＭｇ酸化物が粗大化する。この場合、微細Ｃａ酸硫化物及び微細Ｍｇ酸化物の個数密度が低くなる。その結果、総個数密度ＮＤが低くなる。一方、平均冷却速度ＣＲ１が速すぎれば、微細Ｃａ酸硫化物及び微細Ｍｇ酸化物の生成量が不足する。
平均冷却速度ＣＲ１が８～２５℃／分であれば、条件２を満たすことを前提として、総個数密度ＮＤが２．００個／ｍｍ２以上となる。
特徴１～特徴３を満たす二相ステンレス鋼材では、溶鋼の鋳造時において、素材の表面温度が１３５０℃から１１００℃の温度域で、Ｃａ酸硫化物及びＭｇ酸化物が生成する。平均冷却速度ＣＲ１が遅すぎれば、Ｃａ酸硫化物及びＭｇ酸化物が粗大化する。この場合、微細Ｃａ酸硫化物及び微細Ｍｇ酸化物の個数密度が低くなる。その結果、総個数密度ＮＤが低くなる。一方、平均冷却速度ＣＲ１が速すぎれば、微細Ｃａ酸硫化物及び微細Ｍｇ酸化物の生成量が不足する。
平均冷却速度ＣＲ１が８～２５℃／分であれば、条件２を満たすことを前提として、総個数密度ＮＤが２．００個／ｍｍ２以上となる。
【0115】
なお、平均冷却速度ＣＲ１を制御する方法は特に限定されず、周知の方法でよい。例えば、連続鋳造で素材を製造する場合、鋳片を冷却する冷却水の水量（比水量）を調整して、冷却速度を制御することができる。例えばさらに、造塊法で素材を製造する場合、鋳型の材質や鋳型の水冷によって、冷却速度を制御することができる。
【0116】
なお、素材の表面温度は、非接触型の赤外線放射温度計により、測定することができる。素材の表面温度が１３５０℃から１１００℃に至るまでの時間を測定することにより、平均冷却速度ＣＲ１（℃／分）を求めることができる。
【0117】
［（条件２について）］
溶体化処理工程において、中間鋼材を熱処理炉から抽出してから中間鋼材の表面温度が８５０℃に至るまでの温度域Ｔ２は、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物が生成する温度域である。温度域Ｔ２での平均冷却速度ＣＲ２が２００℃／分を超えれば、温度域Ｔ２で微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の生成量が不足する。平均冷却速度ＣＲ２が２００℃／分以下であれば、十分な量の微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物が生成する。その結果、総個数密度ＮＤが２．００個／ｍｍ２以上となる。
なお、中間鋼材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上とする。中間鋼材を水冷すれば、平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上となる。
溶体化処理工程において、中間鋼材を熱処理炉から抽出してから中間鋼材の表面温度が８５０℃に至るまでの温度域Ｔ２は、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物が生成する温度域である。温度域Ｔ２での平均冷却速度ＣＲ２が２００℃／分を超えれば、温度域Ｔ２で微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の生成量が不足する。平均冷却速度ＣＲ２が２００℃／分以下であれば、十分な量の微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物が生成する。その結果、総個数密度ＮＤが２．００個／ｍｍ２以上となる。
なお、中間鋼材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上とする。中間鋼材を水冷すれば、平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上となる。
【0118】
中間鋼材の表面温度は、非接触型の赤外線放射温度計により、測定することができる。中間鋼材の表面温度が溶体化処理温度から８５０℃に至るまでの時間を測定することにより、平均冷却速度ＣＲ２（℃／分）を求めることができる。同様に、中間鋼材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの時間を測定することにより、平均冷却速度ＣＲ３（℃／分）を求めることができる。なお、上述のとおり、中間鋼材に対して水冷を実施すれば、平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上となる。
【0119】
［その他の工程について］
本実施形態による二相ステンレス鋼材の製造方法は、以上の工程以外の他の工程を実施してもよい。例えば、溶体化処理工程後の中間鋼材に対して、冷間加工工程を実施してもよい。つまり、冷間加工工程は任意の工程である。
本実施形態による二相ステンレス鋼材の製造方法は、以上の工程以外の他の工程を実施してもよい。例えば、溶体化処理工程後の中間鋼材に対して、冷間加工工程を実施してもよい。つまり、冷間加工工程は任意の工程である。
【0120】
冷間加工工程では、中間鋼材に対して周知の冷間加工を実施する。冷間加工は例えば、冷間引抜であってもよく、冷間圧延であってもよい。溶体化処理後の中間鋼材に対して冷間加工を実施することにより、二相ステンレス鋼材の強度を高めることができる。
【0121】
なお、上述の製造方法一例である。したがって、本実施形態の二相ステンレス鋼材の製造方法は、上述の一例に限定されない。
【実施例】
【0122】
実施例により本実施形態の二相ステンレス鋼材の効果をさらに具体的に説明する。以下の実施例での条件は、本実施形態の二相ステンレス鋼材の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の二相ステンレス鋼材はこの一条件例に限定されない。
【0123】
表１－１及び表１－２に示す化学組成を有する二相ステンレス鋼材を製造した。
【0124】
【表1-1】
【0125】
【表1-2】
【0126】
表１－１及び表１－２中の「－」は、該当する元素の含有量が不純物レベルであったことを意味する。例えば、試験番号１のＶ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。試験番号２のＣａ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。
【0127】
各試験番号の３０ｋｇの溶鋼を、高周波真空溶解炉を用いて溶製した。溶鋼を用いて、造塊法によりインゴットを製造した。鋳造時において、インゴットの表面温度が１３５０℃から１１００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ１（℃／分）は、表２中の「ＣＲ１（℃／分）」欄に示すとおりであった。
【0128】
【表2】
【0129】
各試験番号のインゴットを１２００℃で３時間加熱した。加熱後のインゴットに対して熱間鍛造を実施して、長手方向に垂直な断面が７０ｍｍ×１００ｍｍの中間鋼材を製造した。中間鋼材を１２５０℃で１時間加熱した。加熱後の中間鋼材に対して熱間圧延を実施して、板厚１７ｍｍの鋼板状の中間鋼材とした。
【0130】
熱間圧延後の中間鋼材に対して、溶体化処理を実施した。溶体化温度は９５０℃とし、溶体化温度での保持時間は１５分とした。保持時間経過後の中間鋼材を冷却した。具体的には、中間素材の表面温度が溶体化温度（９５０℃）から８５０℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ２は表２中の「ＣＲ２（℃／分）」欄に示すとおりであった。また、いずれの試験番号においても、その後の冷却は水冷を実施した。そのため、中間素材の表面温度が８５０℃から３００℃に至るまでの平均冷却速度ＣＲ３は１０００℃／分以上であった。
以上の製造工程により、各試験番号の二相ステンレス鋼材（鋼板）を製造した。
以上の製造工程により、各試験番号の二相ステンレス鋼材（鋼板）を製造した。
【0131】
なお、各試験番号の二相ステンレス鋼材のミクロ組織を上述の「ミクロ組織観察方法」に記載の方法で観察した。なお、ミクロ組織観察では、鋼板の板厚中央位置から、圧延方向に５ｍｍ、板厚方向に５ｍｍの観察面を有する試験片を作製した。その結果、いずれの試験番号においても、二相ステンレス鋼材のミクロ組織はフェライト及びオーステナイトからなり、フェライトの体積率は３０～８０％であった。
【0132】
［評価試験］
各試験番号の二相ステンレス鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）総個数密度ＮＤの測定試験
（試験２）高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験
（試験３）高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験
以下、試験１～試験３について説明する。
各試験番号の二相ステンレス鋼材に対して、次の評価試験を実施した。
（試験１）総個数密度ＮＤの測定試験
（試験２）高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験
（試験３）高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験
以下、試験１～試験３について説明する。
【0133】
［（試験１）総個数密度ＮＤの測定試験］
上述の［総個数密度ＮＤの測定方法］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材での微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）を求めた。なお、試験片の観察面において、観察視野のサイズは１５ｍｍ×１５ｍｍの矩形とし、観察視野の個数は５個とした。ＳＥＭにより５００倍で観察した。得られた総個数密度ＮＤを表２中の「ＮＤ（個／ｍｍ２）」欄に示す。
上述の［総個数密度ＮＤの測定方法］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材での微細Ｃａ酸硫化物、微細Ｍｇ酸化物、微細Ａｌ窒化物及び微細Ｔｉ窒化物の総個数密度ＮＤ（個／ｍｍ２）を求めた。なお、試験片の観察面において、観察視野のサイズは１５ｍｍ×１５ｍｍの矩形とし、観察視野の個数は５個とした。ＳＥＭにより５００倍で観察した。得られた総個数密度ＮＤを表２中の「ＮＤ（個／ｍｍ２）」欄に示す。
【0134】
［（試験２）高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験］
上述の［高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材の高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）を求めた。腐食生成物の試験片からの除去は、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行った。試験片のサイズは、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとした。得られた腐食速度を、表２中の「高温高圧強酸性腐食環境」欄の「腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）」欄に示す。
上述の［高温高圧強酸性腐食環境での耐全面腐食性評価試験］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材の高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）を求めた。腐食生成物の試験片からの除去は、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行った。試験片のサイズは、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとした。得られた腐食速度を、表２中の「高温高圧強酸性腐食環境」欄の「腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）」欄に示す。
【0135】
［（試験３）高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験］
上述の［高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材の高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）を求め、かつ、孔食の有無を確認した。腐食生成物の試験片からの除去は、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行った。試験片のサイズは、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとした。得られた腐食速度を、表２中の「高温高圧塩化物腐食環境」欄の「腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）」欄に示し、孔食の有無を「孔食」欄に示す。
上述の［高温高圧塩化物腐食環境での耐孔食性評価試験］に記載の方法で、各試験番号の二相ステンレス鋼材の高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）を求め、かつ、孔食の有無を確認した。腐食生成物の試験片からの除去は、ＡＳＴＭ Ｇ３１－２１に規定の方法に基づいて行った。試験片のサイズは、長さ：４０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：３ｍｍとした。得られた腐食速度を、表２中の「高温高圧塩化物腐食環境」欄の「腐食速度（ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１）」欄に示し、孔食の有無を「孔食」欄に示す。
【0136】
［評価結果］
評価結果を表２に示す。なお、表２中の「Ｆｎ１」欄には、各試験番号のＦｎ１を示し、「Ｆｎ２」欄には、各試験番号のＦｎ２を示す。
評価結果を表２に示す。なお、表２中の「Ｆｎ１」欄には、各試験番号のＦｎ１を示し、「Ｆｎ２」欄には、各試験番号のＦｎ２を示す。
【0137】
表１－１、表１－２及び表２を参照して、試験番号１～３９の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴３を満たした。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下となった。さらに、高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度が０．００５ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下となり、孔食も確認されなかった。したがって、これらの試験番号の二相ステンレス鋼材では、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性が得られ、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性が得られた。
【0138】
さらに、試験番号１～３９のうち、試験番号１～１０、１２～２２、２４～３６、３８及び３９では、製造工程において、上述の条件１及び条件２を満たした。そのため、これらの試験番号の二相ステンレス鋼材では、特徴１～特徴３を満たし、さらに、特徴４を満たした。その結果、これらの試験番号の二相ステンレス鋼材では、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度がさらに優れた。
【0139】
具体的には、試験番号１～３９では、同程度のＦｎ１値である場合、特徴１～特徴４を満たす二相ステンレス鋼材の方が、特徴１～特徴３を満たし特徴４を満たさなかった二相ステンレス鋼材よりも、さらに優れた耐全面腐食性が得られた。
【0140】
例えば、試験番号１１及び試験番号１４に注目すると、試験番号１１のＦｎ１は０．８９であり、試験番号１４のＦｎ１（＝０．８７）と近い値であった。しかしながら、試験番号１１の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴３を満たすものの特徴４を満たさず、試験番号１４の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴４を満たした。その結果、試験番号１４の高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度は試験番号１１よりも遅く、高温高圧強酸性腐食環境において、さらに優れた耐全面腐食性が得られた。
【0141】
同様に、試験番号１８及び試験番号２３に注目すると、試験番号１８のＦｎ１は８．７８であり、試験番号２３のＦｎ１（＝８．３３）と近い値であった。しかしながら、試験番号１８の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴４を満たし、試験番号２３の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴３を満たすものの特徴４を満たさなかった。その結果、試験番号１８の高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度は試験番号２３よりも遅く、高温高圧強酸性腐食環境において、さらに優れた耐全面腐食性が得られた。
【0142】
試験番号９と試験番号３７とに注目すると、試験番号９のＦｎ１は１．４１であり、試験番号３７のＦｎ１（＝１．４５）と近い値であった。しかしながら、試験番号９の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴４を満たし、試験番号３７の二相ステンレス鋼材は特徴１～特徴３を満たすものの特徴４を満たさなかった。その結果、試験番号９の高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度は試験番号３７よりも遅く、高温高圧強酸性腐食環境において、さらに優れた耐全面腐食性が得られた。
【0143】
特に、Ｆｎ１が０．７０超～５．５０未満の場合に、特徴１～特徴４を満たす二相ステンレス鋼材（試験番号１、４～６、９、１２～１７、２２、２４～２６、３１、３２、３５、３６、３８及び３９）では、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度がいずれも０．０８０ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下であった。一方、Ｆｎ１が０．７０超～５．５０未満の場合に、特徴１～特徴３を満たし、特徴４を満たさなかった二相ステンレス鋼材（試験番号１１及び３７）では、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下であったものの、０．０８０ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超えた。
【0144】
なお、試験番号２、３、７、８、１０、１８～２１、２３、２７～３０、３３及び３４では、Ｆｎ１が５．５０以上であった。そのため、これらの試験番号の二相ステンレス鋼材では、特徴４を満たすか否かに関わらず、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．０４０ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１以下となり、高温高圧強酸性腐食環境においてさらに優れた耐全面腐食性が得られた。
【0145】
一方、試験番号４０では、Ｃｒ含有量が低すぎた。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性が得られなかった。さらに、高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度が０．００５ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、孔食も確認され、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性が得られなかった。
【0146】
試験番号４１及び４２では、Ａｓ含有量が低すぎた。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性が得られなかった。
【0147】
試験番４３では、Ｃａ及びＭｇの合計含有量が低すぎた。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性が得られなかった。
【0148】
試験番号４４～４６では、特徴１を満たすものの、Ｆｎ１が高すぎた。そのため、製造工程中でインゴットを熱間鍛造する工程において、割れが発生した。そのため、これらの試験番号については、熱間鍛造以降の製造工程及び試験を実施しなかった。
【0149】
試験番号４７～４９では、特徴１を満たすものの、Ｆｎ１が低すぎた。そのため、高温高圧強酸性腐食環境での腐食速度が０．１００ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、高温高圧強酸性腐食環境での優れた耐全面腐食性が得られなかった。
【0150】
試験番号５０～５２では、特徴１を満たすものの、Ｆｎ２が高すぎた。高温高圧塩化物腐食環境での腐食速度が０．００５ｇ・ｃｍ－２・ｈ－１を超え、孔食も確認され、高温高圧塩化物腐食環境での優れた耐孔食性が得られなかった。
【0151】
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。
【要約】
高温高圧強酸性腐食環境において優れた耐全面腐食性を有し、高温高圧塩化物腐食環境において優れた耐孔食性を有する二相ステンレス鋼材を提供する。本開示の二相ステンレス鋼材は、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０５０％以下、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：０．５～７．０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：２０．０～２７．０％、Ｎｉ：４．０～９．０％、Ｍｏ：０．５～５．０％、Ａｓ：０．０００５～０．０１００％、Ｃａ及びＭｇの１種以上：合計で０．０００５～０．０１００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１～０．０５０％、Ｎ：０．４０％以下、及び、Ｏ：０．１００％以下、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、式（１）及び（２）を満たす。
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
０．７０＜１００００×Ａｓ／（Ｎｉ＋Ｃｕ）＜１６．００ （１）
（Ｃａ＋Ｍｇ）／Ｏ＜１．５０ （２）
【図1】
【図2】