JP2013145221A

JP2013145221A - Ｈｉｃ割れ危険度が低い鋼材及びその中心偏析部評価法

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Publication number: JP2013145221A
Application number: JP2012223034A
Authority: JP
Inventors: Jiro Nakamichi; 治郎仲道; Kimihiro Nishimura; 公宏西村; Mitsuhiro Okatsu; 光浩岡津
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-10-05
Also published as: JP6044247B2

Abstract

【課題】Ｍｎの濃度分布を測定し、含有量と偏析度の影響を考慮して、スラブ・鋼板のＨＩＣ割れ感受性を評価判定する方法を提供する。
【解決手段】鋼材の元素含有量と中心偏析部のＭｎ偏析度とからなる下記式（１）で定義される基本測定領域毎に測定し計算した全てのＱ値を用いて鋼材の耐水素割れ感受性を評価する方法。Ｑ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４＋Ｃ_Ｍｎｆ^１／６＋（Ｃ_Ｃｒｆ^０．３＋Ｃ_Ｍｏｆ^１．３＋Ｃ_Ｖｆ^０．６）／５＋（Ｃ_Ｃｕｆ^２．８＋Ｃ_Ｎｉｆ^１．３）／１５＋Ｃ_Ｎｂｆ^５／４＋２Ｃ_Ｐｆ^５．４・・・・式（１）。ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を、Ｃ_ｉはそれぞれ元素ｉの含有量（質量％）である。
【選択図】図１

Description

本発明は、高強度耐サワーラインパイプ用のＨＩＣ割れ危険度が低い鋼材及びその中心偏析部評価法に関する。

一般に、鋼の連続鋳造鋳片（以後、単に「鋳片」または「スラブ」ともいう場合がある。）やそれらを素材とする厚鋼板（単に「厚板」または「鋼板」ともいう。）の製造分野においては、連続鋳造時に形成される鋳片中心部の偏析が、製品品質に大きく影響することが知られている。特に、ラインパイプで使われる鋼材では、中心部の偏析（単に「中心偏析」ともいう。）により水素誘起割れ（ＨｙｄｒｏｇｅｎＩｎｄｕｃｅｄＣｒａｃｋｉｎｇ：ＨＩＣ）が発生するため、このような中心偏析を軽減するために、数多くの技術開発が行われてきている。

一方、中心偏析を評価する方法については、幾つかの方法が知られており、例えば、鋳片や厚鋼板を厚さ方向に順次スライスしていき、そのスライスして採取した切粉の成分を分析し、厚さ方向の濃度分布を得る方法（スライス法）、鋳片の縦断面からマクロプリントを採取して中心偏析領域を特定し、この中心偏析領域上の多数の分析点から、ドリルで切粉サンプルを採取し、この切粉を分析する方法（ドリル法）、鋳片の切断面を研磨して、偏析部をピクリン酸等の腐食液により腐食させてからインク等を染み込ませた後、一旦、表面のインクを拭き取り、腐食部に残ったインクをセロハン紙等に写し取り、偏析の発生状況を可視化する方法（マクロ腐食法）、また、上記腐食後に写し取ったプリントを中心偏析部の最大偏析粒径等を測定する方法（Ｈプリント法）等がある。

一般に、鋳片の中心偏析は、Ｃ断面、即ち、鋳造方向に垂直な断面全体についてみると、厚さ方向および幅方向で決して均一とはいえない。そのため、鋳片や厚鋼板の偏析を調べるためにはＣ断面の広領域に亘って評価する必要がある。

この点から上記方法を検討すると、スライス法は、試料調整・分析に時間がかかり、結果が出るまでに長時間を要するため、鋳片や厚鋼板等の中心偏析評価をＣ断面全体に亘って行うことは困難である。また、この方法では、スライスした切粉を分析するため、厚さ方向の平均としての分析値しか得られない。

そのため、従来は、一部領域の評価にのみ用いられる程度であった。また、ドリル法は、スライス法に比較して、迅速性は優れるが、切粉の採取領域がスライス法に比較し、さらに狭くなるため、全体的な評価ができないという問題があった。一方、マクロ腐食法は、迅速性の点からは、上記２つの方法と比較すると優位である。しかし、マクロ腐食法は、目視による判定となるため、非定量的な評価となるという問題がある。

また、Ｈプリント法は、定量的ではあるが、評価に熟練を要し、時間がかかり、コストが高いという問題がある。

上記以外の中心偏析を評価する方法としては、特許文献１に、中心偏析部の硬さを測定し、その硬さの平均値、最大値および最大値と最小値の差のいずれか１以上の値を用いて、中心偏析を評価する簡便な方法が提案されている。

また、特許文献２では、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー、ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｚｅｒ）等の分析手法を用いて、中心部の添加元素の濃度の面積率を測定する手法が提案されている。

さらに、Ｍｎの偏析スポットについては、特許文献３〜５に、Ｐの濃度やＮｂの濃度を限定する方法が提案されている。

特開平０９−１７８７３３号公報特開２００９−２３６８４２号公報特開平６−２７１９７４号公報特開２００２−３６３６８９号公報特開２０１０−２０９４６１号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、腐食によって中心偏析部の領域を特定し、その中心偏析部の硬さを測定して評価しているため、腐食作業が必要であることや、鋳片全幅を評価する場合には、偏析部のすべての硬さを測定する必要があること等から、多大な時間を要し、迅速性に劣る。さらに、硬さは、鋳片の成分組成や組織等と関連があるため、それらが異なる場合には、直接評価することができない。そのため、様々な種類の鋳片の中心偏析を評価するには、測定条件を細かく分けて決めておかなければならないという問題があった。

また、特許文献２の手法では、連続鋳造鋳片や厚板等の中心偏析を、定量的かつ高精度で、しかも広い領域を迅速に評価することができるが、ＨＩＣ割れ発生との相関が明瞭ではないため、割れ発生率と偏析度について、過大もしくは過小評価する可能性がある。また、対象元素の濃度分布は明らかになるが、添加量の違いや偏析強度の違いについては評価することが困難である。

特許文献３および４については、Ｍｎ偏析スポットの形態については規定しているが、その偏析スポットの判別手法、分析手法についての詳細は不明瞭な状況である。

特許文献５については、ＥＰＭＡを用いた偏析スポットの形態を評価しているが、分析手法として低倍率濃度分析を実施し濃化位置を特定後に、濃化部を高倍率で分析を実施するため、その評価手法が煩雑である。また、偏析度について規定を実施しているが、偏析部に影響をおよぼす、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ等の他の添加元素の影響が考慮されていない問題もある。また、ＮｂやＴｉの添加量と偏析度の影響が考慮されていないため、例えば、特許文献５では、「Ｎｂの添加量が０．００１から０．１０％でＮｂの偏析度を４．０以下と規定」しているが、請求範囲内の０．０１％添加時に偏析度が４．１と特許請求範囲外となった場合には、偏析部には０．０４％濃化していることになり、これは請求項の好適なＮｂ成分範囲に含まれるため、偏析度と添加量の関係が不明瞭である。

そこで、本発明では、特定元素であるＭｎの濃度分布を測定し、その元素の偏析度を用いて、元素の含有量と偏析度の影響を考慮して、スラブ又は鋼板のそれぞれのＨＩＣ割れ危険度又は感受性を評価判定する方法について提案し、また、この評価法を用いてＨＩＣ割れ感受性の良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板について提案する。ここで、本発明では、元素Ｍの偏析度とは、鋼板の平均の元素Ｍの含有量（質量％）に対する鋼板の偏析部の元素Ｍの含有量（質量％）の比（＝偏析部の元素Ｍの含有量；質量％／平均の元素Ｍの含有量；質量％）と定義する。

発明者らは、鋼板中心部の合金元素濃度マッピングを行い、各元素の偏析の程度について調査を行い、次にその偏析の程度とＨＩＣ（単に「クラック」または「ＨＩＣ割れ」ともいう場合もある。）との相関性について調査を実施した。ここで、合金元素濃度マッピングとは例えばＥＰＭＡ等により測定領域を全面に亘って濃度分布を測定し平面的な濃度情報を得ることをいう。

具体的には、ＥＰＭＡを用いて偏析部のＣ、Ｍｎ等の偏析元素の相関について調査を実施した。その結果、各元素の偏析度には一定の関係があり、偏析度と添加量の関数として表すことが可能である事が判明した。元素の分布情報は、添加元素の一種類の分布を測定する事で得られるため、原理的にはどの元素でも測定対象とすることが可能であるが、分析精度と分析時間とを考慮するとある程度の添加量と偏析形態が明確な元素であるＭｎを基準として用いることが有効であるとの知見を得た。

そこで、Ｍｎ添加量が、質量％で、０．８から１．５％の成分範囲を有する種々の高強度耐サワーラインパイプ用鋼板のＨＩＣ試験後の試料を用いて、ＨＩＣ割れが発生した領域と割れが発生しない領域について、詳細な調査を実施した。その結果、鋼板の状態で、幅方向（圧延方向と垂直方向）に１．０ｍｍ以上の長さをもつＭｎ濃化スポットが存在し、その箇所にＨＩＣ割れが発生していることがわかった。また、このような大きさのＭｎ濃化スポットの部分でも割れが発生していない場合も観察されるために、１．０ｍｍ以上のサイズのＭｎ濃化スポットについてその内部の添加元素の濃化程度について評価をさらに、検討したところ、後述の式（１）で示されるＱ値の大きさや単位長さ当りのＭｎ濃化スポット数によりＨＩＣ割れの発生率が変動する事がわかった。ここで、Ｍｎ濃化スポットとはＭｎが偏析して周囲よりも濃度が高くなった領域をいう。また、ＨＩＣ割れの発生率とは後述するＮＡＣＥ試験を実施した材料を超音波スキャンで測定した割れ面積率(ＣＡＲ；ＣｒａｃｋＡｒｅａＲａｔｉｏ）により定義される。ＮＡＣＥＴＭ０２８４に従ってＡ規格液で、９６時間浸漬させＨＩＣ試験を実施した。ＨＩＣ試験片は、板中央位置から作製した。試験後に、各サンプルの割れ面積率（ＣＡＲ％）を求めた。

また、スラブでＭｎマッピングの分析を行った結果、Ｑ値が１．０以上の、幅１．０ｍｍ以上を持つスポットの数の違いにより、圧延後のＨＩＣ割れの発生に強い相関があることを突き止めた。このように圧延後のＨＩＣ割れ部の形態調査と圧延前のスラブで圧延前の形状を算出したスポットの数との相関を調査することで、スラブのＨＩＣ特性の危険度（鋼板の場合の、ＨＩＣ特性の感受性に相当する意味）を評価できることを見出した。

また、ＨＩＣ特性を評価するうえで、スポット形態に加えて、ＨＩＣ割れの起点となる粗大なＮｂＣの晶出物の形成について、スラブの偏析度と添加濃度について関係があることを見出し、その関係をＰ値として定義可能であることを見出した。

以上の様にＨＩＣ割れが発生するＭｎ濃化スポットの大きさとその場所でのＭｎの偏析度および添加元素濃度を考慮して、Ｑ値と、Ｍｎ濃化スポットの大きさ分布およびＨＩＣ割れの発生率および割れ断面率について調査した結果、スラブでは１ｍｍ×１ｍｍ、厚鋼板では高さ（板厚方向）０．１ｍｍ×幅１ｍｍの基本測定領域（割れの判断のための基本単位を意味する。以下同様とする。）で対象領域内のＱ値の分布を決定し、領域内のＱ値が１．０以上の値をもつ基本測定領域が多いほどＨＩＣ特性の感受性が上昇することがわかった。また、このとき、Ｐ値を求めることで、偏析スポット部でのＨＩＣ割れの要因となる粗大ＮｂＣ形成の危険度を評価し、そのＨＩＣ感受性を評価できることがわかった。

特に、スラブ幅１００ｍｍでのＱ値のマッピングから、基本測定領域毎に測定した全てのＱ値の中で、１．３未満で、１．０以上の範囲のＱ値が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下である場合であって、残部のＱ値がＱ＜１．０であり、Ｐ値が０．３５以下である
とき、ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）が、１．５％以下となることがわかった。ここで、ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）とはＮＡＣＥＴＭ０２８４−９６規格により定義され、本発明では、１．５％以下となる場合をＨＩＣ特性が良好であると判断する。

ここで、分析領域の測定手法について述べる。後述する厚み幅を決定し、その厚み幅で１００ｍｍ幅方向について測定する。具体的には、厚み幅２０ｍｍについて、幅方向１００ｍｍについて分析を実施した。分析は、ＥＰＭＡで径１００μｍの電子ビームを用いて、１００μｍステップについて分析を実施し、２００×１０００点でマッピング像を作製した。次に、測定領域を１ｍｍ×１ｍｍ範囲で区分し、その中の分析点（１０×１０、１００点）の平均値を計算でＱ値を求め、幅１００ｍｍ×厚み幅２０ｍｍの測定領域について、１ｍｍ×１ｍｍ範囲でのマッピング像を作製した。

Ｑ値は、材料に含有される化学組成やその含有量にも影響を受け、式（１）の前半部分の第１項から４項までの部分は濃化部の炭素当量に相当する、という意義がある。また、式（１）の第５項および６項の部分のＮｂおよびＰに関する項は、中心偏析に対する影響の大きなＮｂおよびＰの濃化度によって規定され、偏析部とそれ以外の部分の硬さの違いおよびＮｂＣ等の粗大析出物の影響によりＱ値に影響を及ぼし、ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）と相関が生じると考えられる。特に、Ｐ値は、ＮｂＣ起因の割れと直接的に対応し、この値が高いと粗大ＮｂＣが原因で割れが発生する危険度を評価している。

本発明では対象材料について例えばＭｎ元素のみのマッピングを実施することで偏析部の他の添加元素の影響を含むＱ値の値を決定でき、ＨＩＣ割れ感受性を評価することが可能であるために分析の作業も効率化が図れる。また、成分を変更した場合にも、その偏析度をもとに材料間の比較も可能である。上記では、Ｍｎ分析を元にした評価方法について述べたが、他の元素の偏析度を用いた場合には式中の偏析度の指数を変化させることで同様に評価可能である。

すなわち、本発明は、連続鋳造鋳片および厚鋼板の中心偏析部に対して、少なくともある１種類の偏析元素の濃度マッピング分析を行い、Ｑ値が閾値以上である濃度スポットの大きさと数を評価し、ＨＩＣ割れの危険度を予測し、鋼板を製造する中心偏析評価方法を用いて製造を行った引張強度が５５０ＭＰａ以上の高強度の耐サワーラインパイプ用鋼板である。

［１］鋼材の元素含有量と中心偏析部のＭｎ偏析度とからなる下記式（１）で定義されるＱ値を基本測定領域毎に測定計算し、これら全てのＱ値を用いて鋼材の耐水素割れ感受性を評価する方法。
Ｑ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４＋Ｃ_Ｍｎｆ^１／６＋（Ｃ_Ｃｒｆ^０．３＋Ｃ_Ｍｏｆ^１．３＋Ｃ_Ｖｆ^０．６）／５＋
（Ｃ_Ｃｕｆ^２．８＋Ｃ_Ｎｉｆ^１．３）／１５＋Ｃ_Ｎｂｆ^５／４＋２Ｃ_Ｐｆ^５．４・・・・式（１）
ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を、Ｃ_ｉはそれぞれ元素ｉの含有量（質量％）で、ｉは元素Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐを表し、含有しない場合はＣ_ｉ＝０とする。

［２］前記鋼材の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０７％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．８〜１．５％、Ａｌ：０．０７％以下、Ｓ：０．００１以下、Ｐ：０．０１０以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２％、Ｎｂ：０．００５〜０．０７％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００５％以下を含有し、さらに、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：０．１％以下の中から選ばれる１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする前記［１］に記載の鋼材の耐水素割れ感受性を評価する方法。

［３］連続鋳造鋳片の鋳込み方向と垂直方向の断面の中心偏析部の１ｍｍ×１ｍｍの前記基本測定領域毎に測定した全てのＱ値の中で、１．０≦Ｑ＜１．３であるＱ値の数が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下（０を含む）であり、残部のＱ値はＱ＜１．０である前記［２］に記載の化学組成を含有する連続鋳造鋳片を鋼素材とすることを特徴とする耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。

［４］鋼板の圧延方向と垂直方向の断面であって、該鋼板の圧延方向と垂直方向の断面の中心偏析部の厚さ方向０．１ｍｍ×垂直方向１ｍｍの前記基本測定領域毎の全てのＱ値の中で、１．０≦Ｑ＜１．３であるＱ値の数が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下（０を含む）であり残部のＱ値がＱ＜１．０であること
を特徴とする前記［２］に記載の化学組成を含有する耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。

[５］鋼材のＣ、Ｎｂ元素の含有量と中心偏析部のＭｎ偏析度とからなる下記式（２）で定義されるＰ値が０．３５以下であることを特徴とする前記[４］記載の耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。
Ｐ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４ × Ｃ_Ｎｂｆ^５・・・・式（２）
ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を表す。また、Ｃ_Ｃ、Ｃ_ＮｂはそれぞれＣ、Ｎｂ元素の含有量（質量％）を表す。

本発明によれば、連続鋳造鋳片や厚鋼板の中心部の偏析を、定量的かつ高精度で、しかも広い領域を迅速に測定した材料の評価をもとに、鋼材のＨＩＣ割れの感受性を評価することで、高強度耐サワーラインパイプ用鋼板を製造することが可能となる。

スラブ断面のＥＰＭＡ分析の領域

以下に本発明を実施するための形態について説明する。まず、本発明の構成要件の限定理由について説明する。

本発明は、以下の式で計算されるＱ値を用いてＨＩＣ割れの危険度又は感受性を判定する。

Ｑ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４＋Ｃ_Ｍｎｆ^１／６＋（Ｃ_Ｃｒｆ^０．３＋Ｃ_Ｍｏｆ^１．３＋Ｃ_Ｖｆ^０．６）／５＋
（Ｃ_Ｃｕｆ^２．８＋Ｃ_Ｎｉｆ^１．３）／１５＋Ｃ_Ｎｂｆ^５／４＋２Ｃ_Ｐｆ^５．４・・・・式（１）
ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を、Ｃ_ｉはそれぞれ元素ｉの含有量（質量％）で、ｉは元素Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐを表し、含有しない場合はＣ_ｉ＝０とする。

各元素の定量分析については、通常の成分分析方法、この場合は、発光分光分析（ＱＶ法）で実施すればよい。

この式の中にあるＣ_ｉについては、材料の添加元素量について通常の方法で決定すればよく、そのためにＭｎ偏析度であるｆを決定すれば、Ｑ値は決定される。ここで、ｆは特定の基本測定領域（スラブでは、１ｍｍ×１ｍｍ、鋼板では、厚さ０．１ｍｍ×幅１ｍｍである。）で測定したＭｎの偏析度であり、このＭｎの偏析度ｆの決定方法について以下に記載する。

偏析度ｆの決定方法
本発明ではこの値を用いて鋼材（本明細書では、「鋳片」と「鋼板」を含む概念で使用する）のＱ値が決定されるために、偏析度ｆの決定は重要である。元素の分布は、添加元素の一種類の分布を測定する事で可能であるため、原理的にどの元素での分布でも測定可能であるが、分析精度と分析時間を考慮するとある程度の添加量と偏析形態が明確なＣ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｐ等で実施することが望ましい。このなかで、短時間分析での精度を考慮すると、通常含有量が、質量％で、１％程度と含有量の比較的多いＭｎ元素の分布を測定することが好適である。また、偏析度ではＮｂ、Ｐ、Ｃ等が母材と比べて大きくなるので、Ｓ／Ｎ比を優先するとこれら元素が好適である。分析機器の精度は、近年向上しているために、具体的な手法については改善変更されることが予想されるが、原理的に空間分解能が厚鋼板分析時には０．１ｍｍ、スラブ分析時には１ｍｍ程度で、組成の定量精度として、Ｍｎであれば０．０５％、他の偏析元素では０．００５％以内であることが好ましい。

以下に、Ｍｎを基準とした分析手法について説明する。

Ｍｎの中心偏析部の濃度マッピング分析は、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、および走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＳ）や波長分散型Ｘ線分光装置（ＷＤＳ）、走査型発光分光分析、レーザーＩＣＰ、蛍光Ｘ線分析のいずれかを用いて行うことができる。ここでは、ＥＰＭＡについての一実施態様を示す。

偏析度ｆの分析は、スラブもしくは鋼板のＣ断面（スラブの場合、鋳造方向に垂直な断面をいい、鋼板の場合、圧延方向に垂直な断面を、それぞれいう。）中央偏析部で実施する。このとき板幅方向については、偏析スポットはランダムに存在しているために少なくとも１００ｍｍ以上の幅で分析することが好ましい。また、厚み方向では、分析領域内に偏析部を含む必要があるため調整する必要がある。具体的には、偏析部を特定するために事前にエッチング等でマクロな偏析部の厚み幅を確認したのちに、偏析部を含む領域を分析することで実施可能であり、また、偏析部がスラブの厚みのどの位置に集まる傾向があるかを事前に把握しておけば、その領域を分析する事で測定が可能である。ここで、板厚み幅とは、スラブおよび鋼板の場合の、厚さ方向の長さをいう。

この板厚み幅については、偏析スポットの分散形態と関連し、スラブの中央偏析部の偏析スポットは、±２ｍｍ程度の板厚み幅で広がっている場合には、スラブでは中央部を中心に±５ｍｍ以上の厚み幅の領域で実施することが好ましい。また、この場合、鋼板については中央部を中心に±０．５ｍｍ以上の厚み幅の領域で実施することが好ましい。

また、偏析スポットが板厚み幅方向に広い材料や幅が不明な材料では、スラブでは中央部を中心に±２０ｍｍ程度、鋼板では中央部を中心に±１．０ｍｍ以上の板厚み幅で評価することが好ましい。ただし、測定の作業の事前に装置や条件による偏析スポットの広がりを把握することで、分析厚み幅を適正にし、分析時間の短縮が可能である。

Ｃ_Ｍｎ ^Ｃの測定
偏析部のＭｎ濃度であるＣ_Ｍｎ ^Ｃは、スラブであれば１ｍｍ×１ｍｍ、鋼板であれば厚さ０．１ｍｍ×幅１ｍｍの基本測定領域での中心偏析部のＭｎ濃度を取得できれば得られる。ＥＰＭＡを用いた分析は、スラブでは、０．１ｍｍ径のビームサイズを用いて、０．１ｍｍ×０．１ｍｍの微小領域で測定を行い１ｍｍ×１ｍｍの領域の１０点×１０点のデータ情報を全て集積し、濃度の平均値を用いて１ｍｍ×１ｍｍの基本測定領域で再マッピング像を集積し構築すればよい。

また、これ以下の大きさの微小領域でマッピングを行い、１ｍｍ×１ｍｍの基本測定領域で再分布の計算を実施してもよい。または、１ｍｍ×１ｍｍの面積をラスタースキャンにより測定して定量値を評価し、同様の分析を幅方向および厚さ方向に実施してその値を用いて濃度マッピングを実施すればよい。

鋼板の場合も同様に０．１ｍｍ×０．１ｍｍの微小領域の測定単位でマッピングを行い、厚み方向１点×幅方向１０点の平均値の再マッピング等を実施して、０．１ｍｍ×１ｍｍの基本測定領域での濃度分布の再構築を実施すればよい。

この様にして得られたＣ_Ｍｎ ^Ｃの値を含有量Ｃ_Ｍｎで割る事で、偏析部の各場所についてスラブでは１ｍｍ×１ｍｍ、鋼板では０．１ｍｍ×１ｍｍの基本測定領域のＭｎの偏析度ｆについてのＣ断面での分布を取得することができる。この様にして決定したｆを用いてＱ値のＣ断面でのマッピング像を取得することができる。ｆ^ＮのＮはべき乗であるが、固有の元素毎にＮの数値は異なり、この数値は重回帰分析法により求めた。

基本測定領域毎に測定した全てのＱ値の中で、１．０≦Ｑ＜１．３であるＱ値の数が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下（０を含む）であり、残部のＱ値はＱ＜１．０である。
Ｑ値が１．０未満の領域では、ＨＩＣ割れはほとんど発生せず、１．０以上になるとＨＩＣ割れの起点となる可能性が高くなる。従って、全ての基本測定領域毎に測定した全てのＱ値が１．０を超えない場合はＨＩＣ割れはほとんど発生しない。したがって、Ｑ値が１．０未満であることが好ましい。

しかし、基本測定領域毎に測定した全てのＱ値が１．０以上でも１．３未満である場合、Ｃ断面での幅１００ｍｍ当り５個以下であり、残部のＱ値がＱ＜１．０であれば、その領域の偏析部ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）は１．５％以下となり、良好なＨＩＣ特性を得ることができることがわかった。５個以下には０を含むがこれは、Ｑ値が１．０≦Ｑ＜１．３の範囲に存在しない場合を意味し、この場合は全てのＱ値がＱ＜１．０であることを意味する。

一方、Ｑ値が１．０より大きい基本測定領域の数が５個を超えるとＨＩＣ割れが増加し、耐ＨＩＣ特性が劣化する。また、Ｑ値が１．３以上の基本測定領域が存在すると、ＣＡＲが１．５％を超え、ＨＩＣ特性は劣化する。また、Ｐ値については、ＮｂとＣ量の偏析部での濃度積に相当する値になる。この値が、０．３５以下であれば、ＨＩＣ割れの要因となる粗大なＮｂＣの形成が抑制され、ＨＩＣ特性が向上する。従って、Ｑ値により偏析部全体の濃度により硬さの調整を行い、Ｐ値によって、偏析部のＮｂＣの形成を制御することで、ＨＩＣ特性の向上を実施することが出来る。

Ｑ値の調整及び制御は、偏析度の低下および合金成分の添加量の適正化で実施可能である。このため同一成分材でも鋳造条件（例：冷却速度）やスラブ凝固時の圧下条件を変化させた場合に偏析度が向上し、Ｑ値が低下してＨＩＣ特性が向上する。また、同一の鋳造条件の場合には、後述する化学組成の適正な含有量の範囲内において、さらに低減させることで低下させることが可能であり、特に影響の大きいＭｎ、ＰやＮｂ添加量を適正含有量の範囲内で低減させることでＱ値を低減することができる。

また、ｆ値が増加するに従ってＱ値が増加するために、Ｑ値を低減させるためにはＭｎの偏析度は２．０以下とすることが望ましい。この評価で、同一のスラブ、板でも場所による偏析度の違いによりＱ値に差が生じるために、ＨＩＣ特性の劣る部分を除いて、パイプを製造することにより耐ＨＩＣ特性に優れるラインパイプを製造することも可能になる。

本発明の評価方法により評価された鋼素材を用いて圧延・冷却などを実施して鋼板を製造したり、又は本発明の評価方法により評価された鋼板を使用する事で、耐サワー性能に優れた高強度ラインパイプの製造が可能となる。

以下にその高強度鋼板の化学成分について説明する。以下の説明において％で示す単位は全て質量％である。また、鋼板について説明するが、鋼素材の場合も同様である。

Ｃ：０．０３〜０．０７％
Ｃは鋼板の強度の向上に寄与する元素であるが、０．０３％未満では十分な強度が確保できず、０．０７％を超えると靭性を劣化させるため、Ｃ含有量は、０．０３〜０．０７％とした。

Ｓｉ：０．０１〜０．５％
Ｓｉは脱酸のため添加するが、０．０１％未満では脱酸効果が十分でなく、０．５％を超えると靭性や溶接性を劣化させるため、Ｓｉ含有量を０．０１〜０．５％に規定する。好ましくは、Ｓｉ：０．０４〜０．４％である。

Ｍｎ：０．８〜１．５％
Ｍｎは強度、靭性のため添加するが、０．８％未満ではその効果が十分でなく、１．５％を超えると中心偏析が著しく、Ｑ値が増加するために、Ｍｎ含有量を０．８〜１．５％に規定する。

Ａｌ：０．０７％以下
Ａｌは脱酸剤として添加されるが、０．０７％を超えると鋼の清浄度が低下し、ＨＩＣ割れの起点となる介在物の形成が増加するため、Ａｌ含有量は０．０７％以下に規定する。好ましくは、０．０１〜０．０５％とする。

Ｐ：０．０１０％以下
本発明でＰ、Ｓは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Ｐは、式（１）で示される様にＱ値の増加に非常に影響を与え、ＨＩＣ割れ感受性が悪化するため、Ｐ量は０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｐ量は０．００５％以下である。

Ｓ：０．００１％以下
Ｓは、含有量が多いとＭｎＳの生成量が著しく増加し、ＨＩＣ割れ感受性が悪化するため、Ｓ量は０．００１％以下とする。

Ｔｉ：０．００５〜０．０２％
ＴｉはＴｉＮを形成しそのピニング効果により、スラブ加熱時のオーステナイト粗大化を抑制し、母材靭性を向上させる重要な元素である。その効果は、０．００５％以上の添加で発現する。しかし、０．０２％を超えると、粗大なＴｉ系析出物が生成し、これがＨＩＣ割れの起点になり、ＨＩＣ割れ感受性が劣化するため、Ｔｉ量は０．００５〜０．０２％の範囲とする。好ましくは、Ｔｉ量は０．００９〜０．０１５％の範囲とする。

Ｎｂ：０．００５〜０．０７％
Ｎｂは組織の微細粒化により靭性を向上させるとともに、析出物を形成し、強度上昇に寄与する。しかし、０．００５％未満では効果がなく、０．０７％を超えると、粗大なＮｂ系析出物が形成され、ＨＩＣ割れの起点となり、ＨＩＣ割れ感受性が劣化するため、Ｎｂ含有量は０．００５〜０．０７％に規定する。また、Ｎｂは、Ｑ値増加への寄与が大きい事から、Ｎｂ含有量は０．０５％以下であることが好ましい。

Ｃａ：０．０００５〜０．００５％
Ｃａは硫化物系介在物の形態を制御して耐ＨＩＣ割れ感受性が向上する。０．０００５％以上でその効果が現れ、０．００５％を超えると効果が飽和し、逆に清浄度を低下させてＨＩＣの起点となる介在物を形成するため、Ｃａ量は０．０００５〜０．００５％の範囲とする。

Ｎ：０．００８％以下
Ｎは不可避的不純物として扱うが、Ｎ量が０．００８％を超えると、ＨＩＣ割れの起点となる粗大なＴｉ−Ｎｂ系の析出物が形成するため、Ｎ量は０．００８％以下とする。

Ｏ：０．００５％以下
本発明でＯは不可避的不純物であり、その量の上限を規定する。Ｏは粗大で耐ＨＩＣに悪影響を与える介在物の生成を抑制するため、Ｏ量は０．００５％以下とする。

以上の他に、鋼板の強度・靱性をさらに改善を促す目的で、以下に示すＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖの１種以上を添加する。

Ｃｕ：０．５％以下
Ｃｕは、鋼の焼入性向上に寄与するが、０．５％を超えて添加を行うと、鋼板靱性の劣化が生じるため、Ｃｕを添加する場合は、Ｃｕ量は０．５％以下とする。

Ｎｉ：１％以下
Ｎｉは、鋼の焼入性向上に寄与し、特に、多量に添加しても靱性劣化を生じないため、強靱化に有効であることから、添加することが可能である。しかし、Ｎｉは高価な元素であるため、Ｎｉを添加する場合は、Ｎｉ量は１％以下とする。

Ｃｒ：０．５％以下
Ｃｒは、Ｍｎと同様に低Ｃでも十分な強度を得るために有効な元素であるので添加してもよい。その効果を得るためには、０．１％以上添加することが好ましいが、過剰に添加すると溶接性が劣化するため、添加する場合は、Ｃｒ量は０．５％以下とする。
Ｍｏ：０．５％以下
Ｍｏは、焼入性を向上させる元素であり、ＭＡ生成やベイナイト相を強化することで強度上昇に寄与する元素であるので任意的に添加することが可能である。しかし、０．５％を超えて添加すると、溶接熱影響部靭性の劣化を招くことから、添加する場合には、Ｍｏ量は０．５％以下とする。０．３％以下とすることが好ましい。

Ｖ：０．１％以下
Ｖは、焼入性を高め、強度上昇に寄与する元素であるので任意的に添加してもよい。その効果を得るためには、０．００５％以上添加することが好ましいが、０．１％を超えて添加すると溶接熱影響部の靭性が劣化するため、添加する場合は、Ｖ量は０．１％以下とする。

本発明の鋼板における上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の作用効果を害さない範囲であれば、上記以外の元素の含有を拒むものではない。たとえば、強度、靱性改善の観点から、Ｍｇ：０．０２％以下、ＲＥＭ（希土類金属）：０．０２％以下、Ｂ：０．００３％以下、から選ばれる１種以上を含むことができる。

以上の組成を含有する鋼素材又は鋼板を用いることが望ましい。

表１に示す成分組成の連続鋳造法で作製したスラブ（鋼種１〜１５）をサンプルとした。

スラブの一部は、同一成分での偏析度を変化させるために、鋼種１〜１３の鋳造速度を１．４０ｍ／分とし、鋼種１４および１５を２．００ｍ／分と増加して実施した。これらスラブを用いて、中心部のＭｎ偏析について、ＥＰＭＡにて評価した。評価は、スラブから解析用の試料を切り出し、研摩により試料調整を実施し、スラブ中心部厚さ１０ｍｍの範囲をスラブ幅中心部（Ｗ／２）部を中心に±１００ｍｍの幅方向に領域についてマッピングを実施した。ＥＰＭＡ分析の領域を図１に示す。

また、一部材料については、中心部と端部との中間位置（Ｗ／４）部の位置についても、分析を行い（Ｗ／２）部と（Ｗ／４）部での偏析度の比較を行った。マッピングは、加速電圧２５ｋＶで、０．１０ｍｍ径の電子プローブを用いて行い、Ｍｎ濃度のマッピングを測定した。得られたＭｎ濃度分布は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍのサイズでの分布のため、分析点を１０×１０点で平均化し、１×１ｍｍでの分析点として再構築し、Ｍｎの偏析度を求めた（分析領域が、１０×１００ｍｍの場合の再構築後の分析点は１０００点）。

Ｍｎの分析量域でのＭｎ偏析度の最大値を表２に示す。ここで、最大偏析度は、分析領域内(２０×２００ｍｍ)の基本測定領域(１×１ｍｍ)でのＭｎ濃度の最大値を最大Ｍｎ濃度とし、最大Ｍｎ濃度を添加Ｍｎ量で割った値として定義した。この最大偏析度の値と各元素の添加量を用いて、式（１）に代入して、計算した値をＱ値の最大値とした。

今回の実験では、同一材料でも（Ｗ／２）部の方が（Ｗ／４）部よりも偏析度の最大値が小さく、良好な偏析度である傾向であった。得られた偏析度および各スラブの成分分析値を用いて、分析領域内でのＱ値の分布を計算し、Ｑ値の分散形態を調査した。

その後、スラブを加熱、制御圧延、急速冷却、再加熱により厚さ３０ｍｍの厚鋼板を製造した。全てのスラブは同一条件で圧延を実施した。スラブ加熱は、１１００℃で行い、熱間圧延は１０５０℃から８５０℃の間で行った。その後、８００℃から急速水冷却を行った。この時、冷却停止温度は４５０℃で実施した。また、引き続き誘導加熱により６００℃に加熱した後、空冷で製造した。本発明において、製造条件における温度はいずれも鋼板平均温度とする。鋼板平均温度は、板厚、表面温度および冷却条件等から、シミュレーション計算等により求められる。例えば、差分法を用い、板厚方向の温度分布を計算することにより、鋼板の平均温度が求められる。こうして得られた厚鋼板の強度は、５４０ＭＰａ〜６８０ＭＰａの範囲であった。

以上のようにして製造した鋼板を用いたＨＩＣ試験を実施した。ＨＩＣ試験は、ＮＡＣＥＴＭ０２８４に従ってＡ規格液で、９６時間浸漬させＨＩＣ試験を実施した。試験後に、各サンプルの割れ面積率（ＣＡＲ％）を測定した。各板の対象位置（Ｗ／４部、一部材料についてはＷ／２部）から３つずつサンプルを作製し、平均のＣＡＲを測定した。

結果を表２にまとめる。Ｑ値の最大値が、１．０以下であるサンプルではＨＩＣ割れが発生せず良好なＨＩＣ特性であった（サンプル１、２、４、６、１２）。ここで、表２ではハイフン（−）は０の意味で使用している。また、Ｑ値の最大値が１．３以下で、１．０から１．３以下のものが幅１００ｍｍ当り５個以下の物は、ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）が１．５％未満であり、良好なＨＩＣ特性を示した（サンプル−３、５、７、８、９、１０、１１、１４）。また、Ｑ値の最大値が１．３以下であるが、１．０−１．３以上のスポット数が５個を超えるものについては、ＨＩＣの割れ面積率（ＣＡＲ）が１．５％以上となり耐ＨＩＣ特性が劣化している（サンプル１３、１５）また、成分や偏析度が悪くＱ値の最大値が１．３を超える物は、いずれもＨＩＣ特性が劣化していた（サンプル−１６、１７、１８、１９、２０）。

Ｐ値は、サンプル１８については大きくなっており、このためＮｂＣクラスターが形成されＨＩＣ割れが発生した。
本試験法によって同一材料での場所による違いおよび偏析度の違いによる耐ＨＩＣ特性に違いを評価することが可能であることが確認された。また、この様にして得られた鋼板については、同様にＥＰＭＡ分析実施してＱ値の測定を実施した結果、スラブの評価と同様の結果が得られており、本分析は鋼板でも評価可能である事がわかった。

次に、表３に示す成分組成の連続鋳造法で作製したスラブ（鋼種１６〜２０）をサンプルとした。

スラブは、鋳造速度１．１ｍ／分で実施した。一部は、同一成分での偏析度を変化させるために、鋳造速度を１．８ｍｍ／分および２．０ｍ／分で行い、また、最終凝固部での圧下量を半分にして実施した（鋼種−１８、２０）。これらスラブを用いて、中心部のＭｎ偏析について、ＥＰＭＡにて評価した。評価は、スラブから解析用の試料を切り出し、研摩により試料調整を実施し、スラブ中心部厚さ１０ｍｍの範囲をスラブ幅１／４部（Ｗ／４）部を中心に±１００ｍｍの幅方向に領域についてマッピングを実施した。マッピングは、加速電圧２５ｋＶで、０．１０ｍｍ径の電子プローブを用いて行い、Ｍｎ濃度のマッピングを測定した。得られたＭｎ濃度分布は、０．１ｍｍ×０．１ｍｍのサイズでの分布のため、分析点を１０×１０点で平均化し、１×１ｍｍでの分析点として再構築し、Ｍｎの偏析度を求めた（分析領域が、１０×１００ｍｍの場合の再構築後の分析点は１０００点）。Ｍｎの分析量域でのＭｎ偏析度の最大値を表４に示す。

ここで、最大偏析度は、分析領域内（２０×２００ｍｍ）の基本測定領域（１×１ｍｍ）でのＭｎ濃度の最大値を最大Ｍｎ濃度とし、最大Ｍｎ濃度を添加Ｍｎ量で割った値として定義した。この最大偏析度の値と各元素の添加量を用いて、式（１）および（２）に代入して、計算した値をＱ値およびＰ値の最大値とした。

その後、スラブを加熱、制御圧延、急速冷却、再加熱により厚さ３２ｍｍの厚鋼板を製造した。全てのスラブは同一条件で圧延を実施した（サンプル２１〜２５）。スラブ加熱は、１１００℃で行い、熱間圧延は１０５０℃から８５０℃の間で行った。その後、８００℃から急速水冷却を行った。この時、冷却停止温度は４８０℃で実施した。また、一部材料は引き続き誘導加熱により６００℃に加熱した後、空冷で製造した。強度は、５６０ＭＰａ〜６６０ＭＰａの範囲であった。これら温度は、鋼板表面温度を指標として用いた。

以上のようにして製造した鋼板を用いたＨＩＣ試験を実施した。ＨＩＣ試験は、ＮＡＣＥＴＭ０２８４に従ってＡ規格液で、９６時間浸漬させＨＩＣ試験を実施した。試験後に、各サンプルの割れ面積率（ＣＡＲ％）を測定した。各板の対象位置から３つずつサンプルを作製し、平均のＣＡＲを測定した。

結果を表４にまとめる。Ｑ値の最大値が、１．３以下であり、また、１．０−１．３以上のスポット数が５個以下のサンプルで、Ｐ値を満足するものは、ＨＩＣ割れが１．５％以下であり、良好なＨＩＣ特性であった（サンプル２１、２２、２３）。偏析度が悪くＱ値が、１．０−１．３以上のスポット数が５個を超え、またＰ値が０．４０を超えるものについては、ＨＩＣ特性が劣化していた（サンプル−２４、２５）。特に、Ｐ値の最大値が０．４を超えるものは、ＮｂＣの形成により割れが発生し、耐ＨＩＣ特性が劣化している（サンプル２４）。

本試験法によって同一材料での場所による違いおよび偏析度の違いによる耐ＨＩＣ特性に違いを評価することが可能であることが確認された。また、この様にして得られた鋼板については、同様にＥＰＭＡ分析実施してＱ値、Ｐ値の測定を実施した結果、スラブの評価と同様の結果が得られており、本分析は鋼板でも評価可能である事がわかった。

Claims

鋼材の元素含有量と中心偏析部のＭｎ偏析度とからなる下記式（１）で定義されるＱ値を基本測定領域毎に測定し計算し、これら全てのＱ値を用いて鋼材の耐水素割れ感受性を評価する方法。
Ｑ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４＋Ｃ_Ｍｎｆ^１／６＋（Ｃ_Ｃｒｆ^０．３＋Ｃ_Ｍｏｆ^１．３＋Ｃ_Ｖｆ^０．６）／５＋
（Ｃ_Ｃｕｆ^２．８＋Ｃ_Ｎｉｆ^１．３）／１５＋Ｃ_Ｎｂｆ^５／４＋２Ｃ_Ｐｆ^５．４・・・・式（１）
ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を、Ｃ_ｉはそれぞれ元素ｉの含有量（質量％）で、ｉは元素Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｐを表し、含有しない場合はＣ_ｉ＝０とする。
前記鋼材の化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０７％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．８〜１．５％、Ａｌ：０．０７％以下、Ｓ：０．００１以下、Ｐ：０．０１０以下、Ｔｉ：０．００５〜０．０２％、Ｎｂ：０．００５〜０．０７％、Ｃａ：０．０００５〜０．００５％、Ｎ：０．００８％以下、Ｏ：０．００５％以下を含有し、さらに、Ｃｕ：０．５％以下、Ｎｉ：１％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｍｏ：０．５％以下、Ｖ：０．１％以下の中から選ばれる１種以上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１に記載の鋼材の耐水素割れ感受性を評価する方法。
連続鋳造鋳片の鋳込み方向と垂直方向の断面の中心偏析部の１ｍｍ×１ｍｍの前記基本測定領域毎に測定した全てのＱ値の中で、１．０≦Ｑ＜１．３であるＱ値の数が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下（０を含む）であり、残部のＱ値はＱ＜１．０である請求項２に記載の化学組成を含有する連続鋳造鋳片を鋼素材とすることを特徴とする耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。
鋼板の圧延方向と垂直方向の断面であって、該鋼板の圧延方向と垂直方向の断面の中心偏析部の厚さ方向０．１ｍｍ×垂直方向１ｍｍの前記基本測定領域毎の全てのＱ値の中で、１．０≦Ｑ＜１．３であるＱ値の数が前記断面で幅１００ｍｍ当り５個以下（０を含む）であり残部のＱ値がＱ＜１．０であることを特徴とする請求項２に記載の化学組成を含有する耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。
鋼材のＣ、Ｎｂ元素の含有量と中心偏析部のＭｎ偏析度とからなる下記式（２）で定義されるＰ値が０．３５以下であることを特徴とする請求項４記載の耐水素割れ感受性が良好な高強度耐サワーラインパイプ用鋼板。
Ｐ＝Ｃ_Ｃｆ^５．４ × Ｃ_Ｎｂｆ^５・・・・式（２）
ここで、ｆは偏析部でのＭｎ偏析度で、（Ｃ_Ｍｎ ^Ｃ／Ｃ_Ｍｎ）で定義される値であり、Ｃ_Ｍｎ ^Ｃは中心偏析部のＭｎ濃度分布を鋼材の断面を幅方向に測定して得られるＭｎ濃度、Ｃ_ＭｎはＭｎ濃度の平均の濃度であり、ｆ^ＮのＮはべき乗を表す。また、Ｃ_Ｃ、Ｃ_ＮｂはそれぞれＣ、Ｎｂ元素の含有量（質量％）を表す。